【摘要】：

污泥自熱式高溫好氧消化(ATAD)工藝因污泥停留時(shí)間短、滅菌效果好等優(yōu)勢(shì)被歐美等城市廣泛應(yīng)用,基于污泥性質(zhì)的差異,我國自主研究的單段式ATAD工藝對(duì)污泥的穩(wěn)定化效果初見成效,但在消化周期、氧利用率等方面還有待提高。本課題在現(xiàn)有的ATAD工藝基礎(chǔ)上,利用模擬裝置進(jìn)行批式試驗(yàn)獲取工藝參數(shù),再通過優(yōu)化的ATAD反應(yīng)器對(duì)其驗(yàn)證;將超聲波預(yù)處理技術(shù)與ATAD工藝結(jié)合,有效加快了污泥的穩(wěn)定化進(jìn)程,縮短了污泥的消化周期;鑒于純氧曝氣中氧的高傳遞速率與高利用率,用純氧曝氣技術(shù)代替空氣曝氣運(yùn)用于污泥自熱高溫好氧消化穩(wěn)定中,驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性,并提高了曝氣過程中氧的利用率。通過模擬單段式ATAD工藝進(jìn)行批量試驗(yàn),考察了污泥濃度、曝氣量、攪拌速度對(duì)污泥穩(wěn)定化過程的影響,以消化體系中VSS去除率為主要指標(biāo)確定了ATAD工藝參數(shù):污泥含固率5%~6%、曝氣量1.67~1.78 L/(h·L污泥)、攪拌速度130~150 r/min。再通過優(yōu)化的ATAD反應(yīng)器進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn),在消化10.5 d后,系統(tǒng)中的VSS去除率為40.8%,溫度升高至56.2℃。在0.3 W/cm~2的低強(qiáng)度超聲波下輻照10 min,消化8.5天后,系統(tǒng)溫度升高至58.3℃,VSS去除率達(dá)到42.1%,相比未超聲預(yù)處理的試驗(yàn)組提前了2天達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。消化完成后的污泥上清液中的TP、TOC、氨氮、蛋白質(zhì)濃度發(fā)生了變化,其中上清液中TP濃度可以達(dá)到初始濃度的40%以下,而TOC濃度達(dá)到初始濃度的3~4倍,氨氮和蛋白質(zhì)的濃度也遠(yuǎn)高于消化前。消化后污泥的脫水性能明顯變差,且消化效果越好,其脫水性能反而越差。在合理的空氣曝氣情況下,同等供氧速率的純氧曝氣因過量的溶解氧濃度在高溫環(huán)境中對(duì)微生物有抑制作用,而導(dǎo)致污泥自熱式高溫消化穩(wěn)定化失敗。在合理的純氧曝氣量下(空氣曝氣量的1/20),實(shí)現(xiàn)了污泥的自熱式高溫好氧消化穩(wěn)定,氧氣利用率高達(dá)82.7%,明顯高于空氣曝氣的26.3%。不同的純氧曝氣量對(duì)污泥穩(wěn)定的效果不同,當(dāng)曝氣量低于或高于最佳值時(shí),都不利于污泥的穩(wěn)定化。