污泥消化处理试验研究

1、污泥消化处理试验研究摘要：针对长春市拟建立日处理才能为39万3一级污水处理厂投产后产生的初沉池污泥进展可消化性的研究，旨在为北郊污水处理厂提供污泥消化处理设计和运行管理的必要根底资料。试验结果说明一级处理后产生的污泥可消化处理。消化后的污泥中重金属及其它有害物质含量均不超过?农用污泥中污染物控制标准?(GB428484)，可作为农业肥料。关键词：城市污水一级处理初沉池污泥消化Abstrat:SludgedigestinexperienthasbeenndutednthepriarysludgefrthehanghunTPhihillbebuiltithapaityf390thusandubie

2、tersperdaytinvestigatethedigestibilityandtgetinfratinfrdesignandperatinfsludgedigestinfaility.Theresultsisfairandapprvedthatthententsfheavyetalsandtherhazardsubstanesinthedigestedsludgeislteettherequireentfthenatinalstandardfpllutantsntrlfagriulturalsludge(GB4284-84).Itillbebestasfertilizer.1消化试验的工艺

3、流程及装置本次试验采用两套消化装置，一套用来作污泥投配比试验，另一套用来作一次加泥的消化历程试验。1.1消化工艺的流程图1.2污泥消化试验装置消化装置的主体是有机玻璃柱，有效容积13L，消化柱周围用电热丝加热，用继电器和节点温度计进展恒温控制，上部用泥斗加泥，下部出泥管排放消化后的污泥，柱中心装设搅拌装置，产生的气体通过消化柱上端出气管进入集气瓶，从集气瓶出来的气体经过气体流量计随时记录产气量。在消化柱内设玻璃连通管用做观测柱内液面高度和测定pH值。2试验内容、方法及条件试验污泥是取自截流污水沉淀试验每天排放的新污泥。2.1投配比试验消化柱首次加泥13kg，待污泥培养接近成熟后开场每天按投配比

4、例加泥，排泥量按投加量及消化柱的玻璃连通管的液面严格控制。柱内保持恒定泥量，随时观测柱内温度和产气状况，柱内不断均匀搅拌，速度为20r/in。2.2消化历程试验一次性加泥13kg，中间过程不加新泥也不排泥。2.3主要分析工程含水率、pH、VSS、碱度(抽测)、产生的气体测定H4、2、H2。表1消化试验控制条件投配比试验(柱)消化历程试验(柱)4%投配率5%投配率首次投泥量/L131313每日投泥量/L520650投加时间每日一次每日一次控制温度/330.5330.5330.5搅拌方式连续连续连续消化前后污泥取样量/g2020203主要考察的内容3.1投配比试验(柱)初沉池污泥消化前后含水率；不

5、同投配比情况下的产气量；气体成分含量；污泥消化率；单位污泥产气量(L/L)；初沉池污泥VSS平均含量(g/L)。3.2消化历程试验(柱)考察消化过程中pH变化；产气量的变化情况；污泥消化周期。4试验运行情况4.1污泥投配比试验(柱)柱从8月22日装泥，直到8月30日前为污泥培养阶段。在此段时间内pH在5.56.8之间，产气量很少，从8月31日起产气量逐渐增加，9月1日开场向柱内进泥和排泥，到9月5日产气量根本平衡，其pH迅速进步到7.2以上，9月9日气体成分分析结果也可看出甲烷比例已到达43%以上。说明厌氧消化的两个阶段兼性厌氧菌和甲烷菌的代谢到达平衡，消化正常运行。从9月9日到9月21日，按

6、4%投配比共运行16天。柱从9月26日重新装泥，至10月6日10天时间为污泥培养阶段，在此阶段内pH在5.55.8之间，产气量很少，从10月7日产气量增加，同时进展5%投配率的进泥和出泥，到10月9日产气量已到达平衡，柱内pH上升到7.2以上，10月9日气体分析结果甲烷比例已到达77%，说明代谢平衡，消化正常。从10月9日开场，到11月7日完毕，正常运行29天。4.2一次投泥消化历程试验柱从9月13日加泥，至10月10日根本不产气，共运行28天，每天测定柱内pH值并记录产气量，监测碱度变化。5试验结果统计及分析(见表2)表2污泥消化试验结果统计表投配比试验消化历程试验柱柱4%投配柱5%投配平均

7、含水率/%进泥95.6495.9591.81出泥92.4692.6394.45平均VSS含量/%进泥45.0849.7031.12出泥23.2425.5920.08pH范围进泥5.86.35.96.86.2出泥7.057.57.27.77.15碱度/g/L230024002700污泥消化率/VSS%48.4548.5635.48日平均产气量/L/d10.8113.30单位污泥产气量/L/L20.7920.46单位VSS产气量/L/g1.061.02美国污水处理厂设计手册(0.50.75)分解单位VSS产气量/L/g2.182.10美国污水处理厂设计手册(0.871.12)单位污泥VSS量/g/

8、L19.6520.13VSS负荷/g/(L.d)0.791.0105.1投配率试验结果分析5.1.1VSS负荷有机物负荷是影响污泥消化的重要因素，本试验用VSS负荷来分析不同污泥投配率的消化效果。从表2中可见5%投配比的VSS负荷为1.01g/(L.d)，大于4%投配比0.79g/(L.d)的污泥负荷。4%投配率的消化时间为25天，5%投配率的消化时间为20天。根据资料介绍，最正确消化时间为25天左右。5.1.2pH值和碱度从理论上看消化反响的两个阶段，第一阶段主要是兼性厌氧菌起作用，首先是细菌外表和周围介质中的酶将高分子有机物水解成水溶性简单有机物，兼性菌将这些简单有机物通过细胞膜的选择吸收

9、并在细胞膜内代谢，产生的挥发性脂肪酸、醇、醛、酮等都是第二阶段甲烷菌的养分，产酸菌和甲烷菌必须在适当pH值和碱度范围内才能保持代谢平衡，消化才能正常进展，试验中两种投配比正常运行时pH均在7.057.5之间，碱度超过2300g/L。说明此时pH值范围和碱度是较适宜的。5.1.3VSS的消化率有机物的消化率随时间的延长而增加。但本次试验4%投配率时VSS的消化率仅为48.45%，反略低于5%投配率VSS的48.56%消化率。其主要原因是4%投泥是在8月下旬和9月上旬，这一季节雨量较大，截流污水沉淀试验污泥中VSS含量较低，仅为45.08%，在含水率一样时，自然VSS低时会使消化率有一定下降。因此

10、在试验结果中并没有表现出4%投配率的消化率高。5.1.4含水率消化污泥的含水率均较低，为91.81%95.95%是因为沉淀试验每天排一次污泥，污泥在池底沉积时间较长，有一定的浓缩。因此进步了污泥有机质的含量，使VSS的量增加，单位污泥产气量达20.79L/L，但单位VSS产气量为1.02L/g1.06L/g。另外含水率低使容积负荷加大。5.1.5产气量日平均产气量实际是单位污泥在整个消化过程产气时的积分和，可用公式表示式中V产气量；f(t)是随时间、有机物浓度、成分、温度等变化的产气量的函数；n停留天数。在单位污泥VSS含量相等、消化条件一样时，污泥负荷大，日平均产气量高，单位污泥产气量低；污

11、泥负荷小，日平均产气量低，单位污泥产气量高。因此在设计中应综合考虑单位污泥产气量和平均产气量，以合理发挥消化设备的处理效果。5.1.6气体成分污泥消化产生的气体中主要成分有H4、2、N2、等，在试验过程中对气体成分的含量做了屡次测定，其测定结果统计于表3中。表3气体成分分析表日期柱日期柱4%投配比H4/%2/%N2/%H2H4/%2/%N2/%H29.142.10.1373.1微量9.943.710.139.2微量9.176.80.163.3微量9.1152.66.217.2微量9.2111.40.2367.3微量9.1785.76.14.5微量9.2377.911.58.0微量9.2084.

12、29.06.2微量9.2578.016.07.0微量日期柱5%投配比9.2783.00.612.0微量10.977.09.86.2微量9.2884.35.86.5微量10.1176.59.55.4微量10.573.55.122.0微量10.2081.35.96.2微量10.965.03.320.9微量11.368.59.24.6微量从本次试验两种投配比率单位VSS产气量看，均高于美国污水处理厂设计手册所提出的值。另外VSS产气量和分解单位VSS产气量均高于美国污水处理厂设计手册所给的值，根本原因是美国污水处理厂污泥是混合污泥，本次试验是初沉池污泥。5.2污泥消化历程试验结果分析柱进展消化历程的

13、试验，考察整个污泥消化周期，并理解污泥消化各时期产气及pH值变化规律。图1和图2为全程消化过程产气量和pH值变化曲线。图1消化历程产气量曲线图2消化历程pH变化曲线整个产气过程分为两局部，前一局部产气量到达顶峰前，产气量逐日增加。消化过程由酸性发酵向碱性发酵阶段过渡，开场阶段pH值低，酸度高，后一阶段碱度升高，pH值升高到7以上，产气顶峰过后实际上柱内有机物含量下降，营养不再过剩，产气量逐日下降，当泥中可分解的有机物消耗将尽以后，产气消化过程完毕。可见消化周期为28天29天。从产气量变化曲线中可以看出消化12天左右产气量到达顶峰，pH值在7.5左右产气量最大，说明甲烷菌消化控制pH在7.5左右

14、最为适宜。开场阶段抽测的碱度为170g/L，后一阶段抽测的碱度为2700g/L。分析结果可见前一阶段H4含量低，N2含量高，中后期H4含量高，2和N2含量低。6消化后污泥毒害物质含量的测定对消化后污泥中的毒害物和成分进展了分析和监测，结果见表4。从检测结果可以看出长春市污水厂消化后的污泥均符合国家规定的?农用污泥中污染物控制标准?(GB428484)。污泥中N、P含量较高，重金属和其它毒害物质均较低，因此可作为改进土壤用。表4污泥样品检测结果123平均值标准值毒害物pH7.47.57.37.4u/g/kg64.625111.43879.75085.271500Pb/g/kg41.51321.2

15、4421.72528.1541000d/g/kg0.5130.7810.6690.65420Zn/g/kg450.538628.050395.063491.2101000As/g/kg8.3204.7105.6606.23075Hg/g/kg0.1000.0250.0070.04415r/g/kg48.20012.93110.90624.0121000N/g/kg1.0005.2503.0003.083酚/g/kg1.50812.934未检出苯并()芘/g/kg2.302.8660.1741.9673肥分N/g/kg9220143902022014570P/g/kg2689.62627.04710.53324.4K/g/kg14.53113.93815.06914.5137污泥消化试验结论(1)长春市伊通河截流污水一级处理的污泥可以消化处理。沉淀污泥有机物含量较高，VSS含量到达50%左右，单位污泥VSS可到达20g/L左右。(2)污泥的可消化率较高，可到达48%以上(按VSS计)。(3)单位污泥的产气量较高，可到达每升湿污泥产气20L左右(投配率4%5%)。(4)单位VSS的产气量较高，可到达1L/g左右。(5)试验4%投配率污泥负荷为