摘要：針對(dui)長春市(shi)擬建設(she)日處理(li)能力為(wei)39萬m3一(yi)級(ji)污水處理(li)廠投產(chan)(chan)后產(chan)(chan)生的初沉池(chi)污泥(ni)進行可消化性的 研究(jiu) ，旨在為(wei)北郊(jiao)污水處理(li)廠提供污泥(ni)消化處理(li)設(she)計和運(yun)行管理(li)的必要基礎資料。試(shi)驗結果表明(ming)一(yi)級(ji)處理(li)后產(chan)(chan)生的污泥(ni)可消化處理(li)。消化后的污泥(ni)中重金屬及其它(ta)有害物質含量均不超過《農用污泥(ni)中污染物控制(zhi)標準》(GB4284—84)，可作為(wei)農業肥料。

關鍵詞：城市污水(shui) 一級處理 初(chu)沉池(chi) 污泥消化(hua)

Abstract: Sludge digestion experiment has been conducted on the primary sludge from the Changchun WTP which will be built with capacity of 390 thousand cubic meters per day to investigate the digestibility and to get information for design and operation of sludge digestion facility. The results is fair and approved that the contents of heavy metals and other hazard substances in the digested sludge is low to meet the requirement of the national standard of pollutants control of agricultural sludge (GB4284-84). It will be best as fertilizer.

1　消化試驗的工藝(yi)流程(cheng)及(ji)裝置(zhi)

本次(ci)試驗采用兩套消(xiao)化裝(zhuang)置，一套用來(lai)作污(wu)泥投配(pei)比試驗，另一套用來(lai)作一次(ci)加泥的(de)消(xiao)化歷(li)程(cheng)試驗。

1.1　消化工藝的(de)流程圖

1.2　污(wu)泥消化試驗裝置

消化裝(zhuang)置(zhi)的主體是有機玻璃(li)(li)柱(zhu)，有效容(rong)積(ji)13L，消化柱(zhu)周圍用(yong)電(dian)熱(re)(re)絲(si)加(jia)熱(re)(re)，用(yong)繼電(dian)器和節點溫(wen)度(du)(du)計進行恒溫(wen)控制，上(shang)部用(yong)泥斗加(jia)泥，下部出泥管(guan)排放(fang)消化后的污泥，柱(zhu)中心裝(zhuang)設(she)(she)攪拌裝(zhuang)置(zhi)，產生的氣(qi)(qi)(qi)體通(tong)過消化柱(zhu)上(shang)端(duan)出氣(qi)(qi)(qi)管(guan)進入集(ji)氣(qi)(qi)(qi)瓶，從集(ji)氣(qi)(qi)(qi)瓶出來的氣(qi)(qi)(qi)體經過氣(qi)(qi)(qi)體流量(liang)計隨(sui)時記(ji)錄產氣(qi)(qi)(qi)量(liang)。在消化柱(zhu)內設(she)(she)玻璃(li)(li)連(lian)通(tong)管(guan)用(yong)做觀測柱(zhu)內液(ye)面高度(du)(du)和測定pH值。

2　試驗 內容 、 方法 及(ji)條件

試驗污(wu)泥(ni)是(shi)取自(zi)截流污(wu)水沉淀試驗每天(tian)排放的新(xin)污(wu)泥(ni)。

2.1　投配比試(shi)驗

消化(hua)柱(zhu)(zhu)首次加(jia)泥13kg，待污泥培養接近成熟后開始每天按投(tou)配比例(li)加(jia)泥，排泥量按投(tou)加(jia)量及消化(hua)柱(zhu)(zhu)的玻璃(li)連通管的液面嚴格控制。柱(zhu)(zhu)內(nei)保持恒定泥量，隨時觀測柱(zhu)(zhu)內(nei)溫度和產氣狀(zhuang)況(kuang)，柱(zhu)(zhu)內(nei)不斷(duan)均(jun)勻攪拌，速度為(wei)20r/min。

2.2　消化歷程試(shi)驗

一(yi)次性加泥13kg，中間(jian)過程不加新泥也不排(pai)泥。

2.3　主要 分析 項目

含水率、pH、VSS、堿度(抽測)、產(chan)生的(de)氣體(ti)測定CH4、CO2、CO、H2。

表1　消化試驗(yan)控制(zhi)條件

3　主要考察的內容

3.1　投配(pei)比試(shi)驗(Ⅱ柱(zhu))

①初沉池(chi)污泥(ni)(ni)消(xiao)化(hua)前(qian)后含(han)水(shui)率(lv);②不(bu)同投配比(bi)情況下的產(chan)氣量(liang)(liang);③氣體成分含(han)量(liang)(liang);④污泥(ni)(ni)消(xiao)化(hua)率(lv);⑤單位污泥(ni)(ni)產(chan)氣量(liang)(liang)(L/L);⑥初沉池(chi)污泥(ni)(ni)VSS平(ping)均含(han)量(liang)(liang)(g/L)。

3.2　消化歷(li)程(cheng)試驗(Ⅰ柱(zhu))

①考察消化(hua)(hua)過程中pH變化(hua)(hua);②產氣量(liang)的(de)變化(hua)(hua)情況(kuang);③污泥消化(hua)(hua)周期。

4　試驗運行(xing)情(qing)況

4.1　污泥投配(pei)比試驗(Ⅱ柱(zhu))

Ⅱ柱(zhu)從(cong)8月(yue)22日裝(zhuang)泥(ni)，直到(dao)(dao)8月(yue)30日前為污(wu)(wu)泥(ni)培(pei)養(yang)階段(duan)。在此(ci)段(duan)時(shi)間(jian)(jian)(jian)內(nei)pH在5.5～6.8之間(jian)(jian)(jian)，產(chan)(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(liang)很(hen)(hen)少(shao)，從(cong)8月(yue)31日起產(chan)(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(liang)逐(zhu)漸增(zeng)加(jia)，9月(yue)1日開(kai)始向柱(zhu)內(nei)進泥(ni)和排泥(ni)，到(dao)(dao)9月(yue)5日產(chan)(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(liang)基本平衡(heng)(heng)，其pH迅(xun)速(su)提高到(dao)(dao)7.2以(yi)上(shang)，9月(yue)9日氣(qi)體(ti)成(cheng)分(fen)(fen)分(fen)(fen)析結果(guo)(guo)也可看出甲(jia)(jia)烷比(bi)例已達(da)到(dao)(dao)43%以(yi)上(shang)。說明(ming)厭(yan)氧消化的(de)兩個階段(duan)兼性厭(yan)氧菌(jun)和甲(jia)(jia)烷菌(jun)的(de)代謝(xie)達(da)到(dao)(dao)平衡(heng)(heng)，消化正常運行(xing)。從(cong)9月(yue)9日到(dao)(dao)9月(yue)21日，按4%投配比(bi)共運行(xing)16天。Ⅱ柱(zhu)從(cong)9月(yue)26日重新裝(zhuang)泥(ni)，至10月(yue)6日10天時(shi)間(jian)(jian)(jian)為污(wu)(wu)泥(ni)培(pei)養(yang)階段(duan)，在此(ci)階段(duan)內(nei)pH在5.5～5.8之間(jian)(jian)(jian)，產(chan)(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(liang)很(hen)(hen)少(shao)，從(cong)10月(yue)7日產(chan)(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(liang)增(zeng)加(jia)，同(tong)時(shi)進行(xing)5%投配率(lv)的(de)進泥(ni)和出泥(ni)，到(dao)(dao)10月(yue)9日產(chan)(chan)氣(qi)量(liang)(liang)(liang)已達(da)到(dao)(dao)平衡(heng)(heng)，柱(zhu)內(nei)pH上(shang)升到(dao)(dao)7.2以(yi)上(shang)，10月(yue)9日氣(qi)體(ti)分(fen)(fen)析結果(guo)(guo)甲(jia)(jia)烷比(bi)例已達(da)到(dao)(dao)77%，說明(ming)代謝(xie)平衡(heng)(heng)，消化正常。從(cong)10月(yue)9日開(kai)始，到(dao)(dao)11月(yue)7日結束，正常運行(xing)29天。

4.2　一(yi)次投泥消(xiao)化歷程(cheng)試(shi)驗(yan)

Ⅰ柱(zhu)從9月13日加泥，至10月10日基本不產氣(qi)(qi)，共運行28天(tian)，每天(tian)測定柱(zhu)內pH值并記(ji)錄產氣(qi)(qi)量，監(jian)測堿度變化(hua)。

5　試驗結果(guo)統計(ji)及分析(見表2)

表2　污泥消化(hua)試驗(yan)結果統(tong)計表

5.1　投配率試驗結果分析

5.1.1　VSS負荷

有機物負荷是 影響 污泥(ni)消化的(de)(de)重(zhong)要因素，本試驗用VSS負荷來分析不同污泥(ni)投配率的(de)(de)消化效果。

從表2中可見5%投(tou)(tou)配(pei)(pei)比(bi)的(de)VSS負荷(he)為1.01g/(L . d)，大于4%投(tou)(tou)配(pei)(pei)比(bi)0.79g/(L . d)的(de)污(wu)泥(ni)負荷(he)。4%投(tou)(tou)配(pei)(pei)率(lv)的(de)消(xiao)化(hua)時間(jian)為25天，5%投(tou)(tou)配(pei)(pei)率(lv)的(de)消(xiao)化(hua)時間(jian)為20天。根(gen)據資料(liao)介紹，最佳消(xiao)化(hua)時間(jian)為25天左右。

5.1.2　pH值和(he)堿度(du)

從 理論 上看消化反(fan)應的(de)(de)(de)兩個階段(duan)，第一階段(duan)主(zhu)要是(shi)兼性(xing)厭(yan)氧菌起作用，首先是(shi)細(xi)菌表(biao)面和(he)周圍(wei)(wei)介質中的(de)(de)(de)酶將高(gao)分子有(you)(you)機物(wu)水解成水溶性(xing)簡(jian)單有(you)(you)機物(wu)，兼性(xing)菌將這些簡(jian)單有(you)(you)機物(wu)通(tong)過細(xi)胞膜(mo)的(de)(de)(de)選擇吸(xi)收并(bing)在(zai)細(xi)胞膜(mo)內(nei)代(dai)謝，產生的(de)(de)(de)揮發性(xing)脂肪酸(suan)、醇、醛、酮(tong)等都是(shi)第二階段(duan)甲烷菌的(de)(de)(de)養(yang)分，產酸(suan)菌和(he)甲烷菌必(bi)須(xu)在(zai)適當pH值和(he)堿度(du)范(fan)圍(wei)(wei)內(nei)才(cai)能保持代(dai)謝平衡，消化才(cai)能正(zheng)常(chang)進行(xing)，試驗中兩種投配比正(zheng)常(chang)運行(xing)時pH均在(zai)7.05～7.5之間，堿度(du)超過2 300mg/L。說明此時pH值范(fan)圍(wei)(wei)和(he)堿度(du)是(shi)較(jiao)合適的(de)(de)(de)。

5.1.3　VSS的消化率

有機物的消(xiao)(xiao)化率(lv)(lv)隨時間的延長而(er)增(zeng)加(jia)。但本次試(shi)驗(yan)(yan)4%投(tou)配率(lv)(lv)時VSS的消(xiao)(xiao)化率(lv)(lv)僅為48.45%，反略(lve)低于5%投(tou)配率(lv)(lv)VSS的48.56%消(xiao)(xiao)化率(lv)(lv)。其(qi)主要(yao)原因是4%投(tou)泥是在8月下旬(xun)和9月上(shang)旬(xun)，這(zhe)一季節(jie)雨量較(jiao)大，截流(liu)污(wu)(wu)水沉淀試(shi)驗(yan)(yan)污(wu)(wu)泥中VSS含(han)量較(jiao)低，僅為45.08%，在含(han)水率(lv)(lv)相同(tong)時， 自然(ran) VSS低時會使消(xiao)(xiao)化率(lv)(lv)有一定下降。因此在試(shi)驗(yan)(yan)結果中并(bing)沒有表現出4%投(tou)配率(lv)(lv)的消(xiao)(xiao)化率(lv)(lv)高(gao)。

5.1.4　含水(shui)率

消化污(wu)泥(ni)(ni)(ni)的(de)含水率均較低，為91.81%～95.95%是因為沉(chen)淀(dian)試驗(yan)每天(tian)排一次污(wu)泥(ni)(ni)(ni)，污(wu)泥(ni)(ni)(ni)在池底沉(chen)積時間較長，有(you)(you)一定的(de)濃(nong)縮。因此提高了污(wu)泥(ni)(ni)(ni)有(you)(you)機(ji)質的(de)含量(liang)(liang)，使(shi)VSS的(de)量(liang)(liang)增加(jia)，單位污(wu)泥(ni)(ni)(ni)產氣(qi)(qi)量(liang)(liang)達(da)20.79L/L，但單位VSS產氣(qi)(qi)量(liang)(liang)為1.02L/g～1.06L/g。另外含水率低使(shi)容積負荷(he)加(jia)大。

5.1.5　產氣量(liang)

日平均產氣量實(shi)際是單位污泥在整(zheng)個(ge)消化過(guo)程產氣時的積分和，可用公式表(biao)示

式(shi)中V——產氣量(liang);

f(t)——是隨時間、有機物濃度(du)、成分、溫度(du)等變(bian)化的(de)產氣量(liang)的(de)函數;

n——停留天數。

在(zai)單(dan)位(wei)污泥(ni)(ni)VSS含量(liang)相等、消化條件相同時，污泥(ni)(ni)負荷大，日平(ping)均(jun)(jun)產氣(qi)(qi)量(liang)高，單(dan)位(wei)污泥(ni)(ni)產氣(qi)(qi)量(liang)低(di);污泥(ni)(ni)負荷小，日平(ping)均(jun)(jun)產氣(qi)(qi)量(liang)低(di)，單(dan)位(wei)污泥(ni)(ni)產氣(qi)(qi)量(liang)高。因(yin)此在(zai)設計中(zhong)應綜(zong)合考慮單(dan)位(wei)污泥(ni)(ni)產氣(qi)(qi)量(liang)和平(ping)均(jun)(jun)產氣(qi)(qi)量(liang)，以(yi)合理發揮消化設備的(de)處理效果。

5.1.6　氣體(ti)成分(fen)

污泥消化產生的氣體中(zhong)主要(yao)成分有CH4、CO2、N2、CO等，在試(shi)驗過程中(zhong)對氣體成分的含量做了多次測定，其測定結果統計于表3中(zhong)。

表3　氣(qi)體成(cheng)分(fen)分(fen)析表

從本次(ci)試驗兩種投(tou)配比率單位VSS產(chan)氣量看，均高于美國(guo)污(wu)水處(chu)理廠(chang)設計手冊所(suo)提出的(de)值。另外VSS產(chan)氣量和分(fen)解單位VSS產(chan)氣量均高于美國(guo)污(wu)水處(chu)理廠(chang)設計手冊所(suo)給(gei)的(de)值，基本原因是美國(guo)污(wu)水處(chu)理廠(chang)污(wu)泥(ni)(ni)是混合污(wu)泥(ni)(ni)，本次(ci)試驗是初沉池(chi)污(wu)泥(ni)(ni)。

5.2　污泥(ni)消化歷程試驗結果分析

Ⅰ柱進行消化(hua)(hua)歷程的試驗(yan)，考察整個污(wu)(wu)泥消化(hua)(hua)周期(qi)，并了解(jie)污(wu)(wu)泥消化(hua)(hua)各(ge)時(shi)期(qi)產氣及pH值(zhi)變化(hua)(hua) 規律 。圖(tu)1和(he)圖(tu)2為全程消化(hua)(hua)過程產氣量和(he)pH值(zhi)變化(hua)(hua)曲線。

圖1　消化(hua)歷程(cheng)產氣量曲線　　　　　　　　　　圖2　消化(hua)歷程(cheng)pH變化(hua)曲線

整個產氣(qi)過(guo)(guo)(guo)(guo)程分(fen)為(wei)兩部(bu)分(fen)，前一部(bu)分(fen)產氣(qi)量(liang)達到高峰前，產氣(qi)量(liang)逐日增(zeng)加。消(xiao)化(hua)過(guo)(guo)(guo)(guo)程由酸性(xing)發酵向堿(jian)(jian)性(xing)發酵階(jie)(jie)段(duan)過(guo)(guo)(guo)(guo)渡，開始階(jie)(jie)段(duan)pH值低，酸度高，后一階(jie)(jie)段(duan)堿(jian)(jian)度升高，pH值升高到7以上，產氣(qi)高峰過(guo)(guo)(guo)(guo)后實際上柱內(nei)有(you)機物含(han)量(liang)下降(jiang)，營養不再過(guo)(guo)(guo)(guo)剩，產氣(qi)量(liang)逐日下降(jiang)，當泥中(zhong)可分(fen)解的有(you)機物消(xiao)耗將盡以后，產氣(qi)消(xiao)化(hua)過(guo)(guo)(guo)(guo)程結(jie)束。可見(jian)消(xiao)化(hua)周(zhou)期為(wei)28天～29天。從產氣(qi)量(liang)變化(hua)曲線中(zhong)可以看(kan)出消(xiao)化(hua)12天左(zuo)右(you)產氣(qi)量(liang)達到高峰，pH值在7.5左(zuo)右(you)產氣(qi)量(liang)最(zui)大，說明(ming)甲烷菌消(xiao)化(hua)控制(zhi)pH在7.5左(zuo)右(you)最(zui)為(wei)適宜。開始階(jie)(jie)段(duan)抽(chou)測的堿(jian)(jian)度為(wei)170mg/L，后一階(jie)(jie)段(duan)抽(chou)測的堿(jian)(jian)度為(wei)2 700mg/L。分(fen)析結(jie)果可見(jian)前一階(jie)(jie)段(duan)CH4含(han)量(liang)低，N2含(han)量(liang)高，中(zhong)后期CH4含(han)量(liang)高，CO2和N2含(han)量(liang)低。

6　消化后污(wu)泥(ni)毒害物質含(han)量的(de)測定

對消化后污(wu)泥中的(de)(de)毒害(hai)物和成(cheng)分(fen)進行了 分(fen)析 和監測(ce)，結(jie)果(guo)見表(biao)4。從檢測(ce)結(jie)果(guo)可(ke)以看出(chu)長春市污(wu)水廠消化后的(de)(de)污(wu)泥均(jun)符合(he)國(guo)家規定的(de)(de)《農(nong)用(yong)污(wu)泥中污(wu)染物控制標準》(GB4284—84)。污(wu)泥中N、P含量較高，重金屬和其它(ta)毒害(hai)物質均(jun)較低，因此(ci)可(ke)作為改良土壤用(yong)。

表4　污泥樣品檢測結果

7　污泥消化試驗結(jie)論(lun)

(1)長(chang)春市伊通河截流污(wu)水(shui)一級處(chu)理(li)的(de)污(wu)泥(ni)可以消化處(chu)理(li)。沉淀污(wu)泥(ni)有機物含量較高，VSS含量達到50%左右，單位污(wu)泥(ni)VSS可達到20g/L左右。

(2)污泥的可(ke)消化(hua)率較(jiao)高，可(ke)達到48%以上(按VSS計)。

(3)單(dan)位(wei)污(wu)泥(ni)的產氣(qi)量較高，可達(da)到每升濕(shi)污(wu)泥(ni)產氣(qi)20L左(zuo)右(投配(pei)率4%～5%)。

(4)單位VSS的產氣(qi)量較高(gao)，可達(da)到1L/g左(zuo)右。

(5)試(shi)驗4%投配率污泥(ni)負荷(he)為0.79g/(L . d)，5%投配率為1.01g/(L . d)，產氣運行良好，可(ke)作(zuo)為污泥(ni)消化(hua)設計(ji)的 參考 。

(6)污(wu)泥(ni)采取中溫消化(hua)33℃±0.5℃是可(ke)行的(de)，可(ke)作為污(wu)泥(ni)消化(hua)設(she)計的(de)參考。

(7)pH值和酸堿度是(shi)污泥消(xiao)化(hua)的重要(yao)條(tiao)件，實際(ji)生產應嚴格控制。試驗中pH在7.05～7.5之(zhi)間，堿度在2 400mg/L～2 700mg/L之(zhi)間污泥消(xiao)化(hua)正(zheng)常運行。

(8)初沉池污(wu)泥消化產生(sheng)的氣體CH4含量較(jiao)高，平均可達75%左(zuo)右。

(9)消化后(hou)污(wu)(wu)泥中(zhong)重金屬和其它有害物質含量均不超過《農(nong)用污(wu)(wu)泥中(zhong)污(wu)(wu)染物控(kong)制標準》(GB4284-84)，可作為(wei)肥料。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章