污泥消化處理試驗

1、污泥消化處理試驗摘要：針對長春市擬建設(shè)日處理能力為 39萬m3級污水處理廠投產(chǎn)后產(chǎn)生的初沉池污泥進行可消化性的研究，旨在為北郊污水處理廠提供污泥消 化處理設(shè)計和運行管理的必要基礎(chǔ)資料。試驗結(jié)果表明一級處理后產(chǎn)生的污泥 可消化處理。消化后的污泥中重金屬及其它有害物質(zhì)含量均不超過農(nóng)用污泥 中污染物控制標準 （GB428484） ，可作為農(nóng)業(yè)肥料。 關(guān)鍵詞：城市污水 一 級處理 初沉池 污泥消化Abstract: Sludge digestion experimenthas been conducted on the primary sludge from the Changchun WTP whi

2、ch 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

3、low to meet the requirement of the national standard of pollutants control of agricultural sludge （GB4284-84）. It will be best as fertilizer. 1 消化試驗的工藝流程及裝 置 本次試驗采用兩套消化裝置，一套用來作污泥投配比試驗，另一套用來 作一次加泥的消化歷程試驗。 1.1 消化工藝的流程圖1.2 污泥消化試驗裝置 消化裝置的主體是有機玻璃柱，有效容積 13L,消化柱周圍用電熱絲加熱，用繼電器和節(jié)點溫度計進行恒溫控制，上部用 泥斗加泥，下部出泥管排放消化后

4、的污泥，柱中心裝設(shè)攪拌裝置，產(chǎn)生的氣體 通過消化柱上端出氣管進入集氣瓶，從集氣瓶出來的氣體經(jīng)過氣體流量計隨時 記錄產(chǎn)氣量。在消化柱內(nèi)設(shè)玻璃連通管用做觀測柱內(nèi)液面高度和測定pH值。2試驗內(nèi)容、方法及條件試驗污泥是取自截流污水沉淀試驗每天排放的新污泥。2.1 投配比試驗消化柱首次加泥13kg，待污泥培養(yǎng)接近成熟后開始每天按投配比例加泥，排泥量按投加量及消化柱的玻璃連通管的液面嚴格控 制。柱內(nèi)保持恒定泥量，隨時觀測柱內(nèi)溫度和產(chǎn)氣狀況，柱內(nèi)不斷均勻攪拌， 速度為20r/min。2.2 消化歷程試驗一次性加泥13kg，中間過程不加新泥也不排泥。2.3 主要分析項目含水率、pH VSS堿度（抽測）、產(chǎn)生的

5、氣體測定 CH4、CO2、CO、H2。 表 1 消化試驗控制條件投配比試驗（n柱）消化歷程試驗（I柱）4%投配率5%投配率首次投泥量 /L 13 13 13每日投泥量 /mL 520650投加時間 每日一次每日一次控制溫度 / C 33 0.5 33 0.5 33 0.5攪拌方式 連續(xù) 連續(xù) 連續(xù)消化前后污泥取樣量 /g 20 20 20 3 主要考察的內(nèi)容 3.1 投配比試 驗（n柱）初沉池污泥消化前后含水率；不同投配比情況下的產(chǎn)氣量；氣體成分含量；污泥消化率；單位污泥產(chǎn)氣量（L/L）;初沉池污泥VSS平均含量（g/L）。3.2 消化歷程試驗（I柱）考察消化過程中pH變化；產(chǎn)氣量的變化情況；

6、污泥消化周期。4 試驗運行情況4.1 污泥投配比試驗(n柱) n柱從8月22日裝泥，直到8月30日前為污泥培養(yǎng)階段。在此 段時間內(nèi)pH在5.56.8之間，產(chǎn)氣量很少，從8月31日起產(chǎn)氣量逐漸增加， 9月1日開始向柱內(nèi)進泥和排泥，到9月5日產(chǎn)氣量基本平衡，其pH迅速提高 到 7.2 以上， 9月 9日氣體成分分析結(jié)果也可看出甲烷比例已達到43%以上。說明厭氧消化的兩個階段兼性厭氧菌和甲烷菌的代謝達到平衡，消化正常運行。從9月9日到9月21日，按4%投配比共運行16天。n柱從9月26日重新裝 泥，至10月6日10天時間為污泥培養(yǎng)階段，在此階段內(nèi)pH在5.55.8之I柱從9間，產(chǎn)氣量很少，從 10月

7、 7日產(chǎn)氣量增加，同時進行 5%投配率的進泥和出 泥，到10月9日產(chǎn)氣量已達到平衡，柱內(nèi)pH上升到7.2以上，10月9日氣體 分析結(jié)果甲烷比例已達到 77%，說明代謝平衡，消化正常。從 10月 9日開始， 到 11 月 7日結(jié)束，正常運行 29天。 4.2 一次投泥消化歷程試驗 月13日加泥，至10月10日基本不產(chǎn)氣，共運行28天，每天測定柱內(nèi)pH值并 記錄產(chǎn)氣量，監(jiān)測堿度變化。 5 試驗結(jié)果統(tǒng)計及分析 (見表 2) 表 2 污泥消 化試驗結(jié)果統(tǒng)計表投配比試驗 消化歷程試驗I柱n柱4%投配 n柱5%投配0 平均含水率/% 進泥 95.64 95.95 91.81 出泥 92.4692.63 9

8、4.45平均 VSS含量/% 進泥 45.08 49.70 31.12出泥 23.2425.59 20.08pH范圍 進泥5.86.3 5.96.8 6.2出泥 7.05 7.57.27.7 7.15堿度/mg/L2 3002 4002 700 0污泥消化率 /VSS% 48.4548.56 35.48日平均產(chǎn)氣量 /L/d10.8113.30 0單位污泥產(chǎn)氣量 /L/L20.7920.46 0單位VSS產(chǎn)氣量/L/g 1.061.02 美國污水處理廠設(shè)計手冊 (0.5 0.75)分解單位VSS產(chǎn)氣量/L/g 2.182.10 美國污水處理廠設(shè)計手冊 (0.87 1.12)單位污泥VSS量/g

9、/L19.6520.13 0VSS負荷 /g/(L . d)0.791.01 0 5.1投配率試驗結(jié)果分析5.1.1VSS負荷有機物負荷是影響污泥消化的重要因素，本試驗用 VSS負荷來分析不同污泥投配率的消化效 果。 從表2中可見5%a配比的VSS負荷為1.01g/(L . d)，大于4%5配比 0.79g/(L . d) 的污泥負荷。 4%投配率的消化時間為 25 天， 5%投配率的消化時 間為20天。根據(jù)資料介紹，最佳消化時間為 25天左右。5.1.2 pH值和堿度 從理論上看消化反應(yīng)的兩個階段，第一階段主要是兼性厭氧菌起作用，首先是 細菌表面和周圍介質(zhì)中的酶將高分子有機物水解成水溶性簡單

10、有機物，兼性菌 將這些簡單有機物通過細胞膜的選擇吸收并在細胞膜內(nèi)代謝，產(chǎn)生的揮發(fā)性脂 肪酸、醇、醛、酮等都是第二階段甲烷菌的養(yǎng)分，產(chǎn)酸菌和甲烷菌必須在適當 pH值和堿度范圍內(nèi)才能保持代謝平衡，消化才能正常進行，試驗中兩種投配比 正常運行時pH均在7.057.5之間，堿度超過2 300mg/L。說明此時pH值范 圍和堿度是較合適的。5.1.3VSS的消化率有機物的消化率隨時間的延長而增加。但本次試驗4%投配率時VSS的消化率僅為48.45%,反略低于5%a配 率VSS的48.56%消化率。其主要原因是4%殳泥是在8月下旬和9月上旬，這一 季節(jié)雨量較大，截流污水沉淀試驗污泥中 VSS含量較低，僅為

11、45.08%,在含水 率相同時，自然VSS低時會使消化率有一定下降。因此在試驗結(jié)果中并沒有表 現(xiàn)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較低，為 91.81%95.95%是因為沉淀試驗每天排一次污泥，污泥在池底沉積時間較長， 有一定的濃縮。因此提高了污泥有機質(zhì)的含量，使VSS的量增加，單位污泥產(chǎn)氣量達20.79L/L，但單位VSS產(chǎn)氣量為1.02L/g1.06L/g。另外含水率低使容 積負荷加大。 5.1.5 產(chǎn)氣量 日平均產(chǎn)氣量實際是單位污泥在整個消化過程 產(chǎn)氣時的積分和，可用公式表示式中V產(chǎn)氣量；f(t)是隨時間、有機物濃度、成分、溫度等變化的產(chǎn)氣量的函數(shù)；n停留

12、天數(shù)。在單位污泥VSS含量相等、表 3 氣體成分分析表3 中。消化條件相同時，污泥負荷大，日平均產(chǎn)氣量高，單位污泥產(chǎn)氣量低；污泥負 荷小，日平均產(chǎn)氣量低，單位污泥產(chǎn)氣量高。因此在設(shè)計中應(yīng)綜合考慮單位污 泥產(chǎn)氣量和平均產(chǎn)氣量，以合理發(fā)揮消化設(shè)備的處理效果。 5.1.6 氣體成分 污泥消化產(chǎn)生的氣體中主要成分有 CH4 CO2 N2 CO等，在試驗過程中對氣體 成分的含量做了多次測定，其測定結(jié)果統(tǒng)計于表日期I柱日期n柱4%投配比CH4/% CO2/% N2/% H2 CH4/%微量微量微量微量微量 9.9 43.7 10.1 39.2 微量 9.11 52.6 6.2 17.2微量 9.17 85

13、.7 6.1 4.5 微量 9.20 84.2 9.0 6.2 微量 日期CO2/% N2/% H2 9.14 2.1 0.13 73.1 9.17 6.8 0.1 63.3 9.21 11.4 0.23 67.3 9.23 77.9 11.5 8.0 9.25 78.0 16.0 7.0 n柱5%S配比9.27 83.0 0.6 12.09.28 84.3 5.8 6.510.5 73.5 5.1 22.010.9 65.0 3.3 20.9微量 10.9 77.0 9.8 6.2微量 10.11 76.5 9.5 5.4微量 10.20 81.3 5.9 6.2微量 11.3 68.5 9

14、.2 4.6微量微量微量微量 從本次試驗兩種投配比率單位VSS產(chǎn)氣量看，均高于美國污水處理廠設(shè)計手冊所提出的 值。另外VSS產(chǎn)氣量和分解單位VSS產(chǎn)氣量均高于美國污水處理廠設(shè)計手冊所 給的值，基本原因是美國污水處理廠污泥是混合污泥，本次試驗是初沉池污 泥。5.2 污泥消化歷程試驗結(jié)果分析I柱進行消化歷程的試驗，考察整個污泥消化周期，并了解污泥消化各時期產(chǎn)氣及pH值變化規(guī)律。圖1和圖2為全程消化過程產(chǎn)氣量和pH值變化曲線。圖1消化歷程產(chǎn)氣量曲線圖2消化歷程pH變化曲線整個產(chǎn)氣過程分為兩部分，前一部分產(chǎn)氣量達到高峰前，產(chǎn)氣量逐日增加。消化過程由酸性發(fā)酵 向堿性發(fā)酵階段過渡，開始階段 pH值低，酸度

15、高，后一階段堿度升高，pH值 升高到 7 以上，產(chǎn)氣高峰過后實際上柱內(nèi)有機物含量下降，營養(yǎng)不再過剩，產(chǎn) 氣量逐日下降，當泥中可分解的有機物消耗將盡以后，產(chǎn)氣消化過程結(jié)束?？?見消化周期為28天29天。從產(chǎn)氣量變化曲線中可以看出消化 12天左右產(chǎn)氣 量達到高峰，pH值在7.5左右產(chǎn)氣量最大，說明甲烷菌消化控制 pH在7.5左 右最為適宜。開始階段抽測的堿度為 170mg/L，后一階段抽測的堿度為2 700mg/L。分析結(jié)果可見前一階段 CH4含量低，N2含量高，中后期CH4含量 高，CO2和N2含量低。6消化后污泥毒害物質(zhì)含量的測定對消化后污泥表 4 污泥樣品檢測結(jié)果1 2 3 平均值 標準值

16、pH 7.4 7.5 7.3中的毒害物和成分進行了分析和監(jiān)測，結(jié)果見表 4。從檢測結(jié)果可以看出長春 市污水廠消化后的污泥均符合國家規(guī)定的農(nóng)用污泥中污染物控制標準 (GB428 84)。污泥中N P含量較高，重金屬和其它毒害物質(zhì)均較低，因此可 作為改良土壤用。毒害物7.4Cu/mg/kg 64.625 111.438 79.750 85.271 500Pb/mg/kg 41.513 21.244 21.725 28.154 1 000Cd/mg/kg 0.513 0.781 0.669 0.654 20Zn/mg/kg 450.538 628.050 395.063 491.210 1 000A

17、s/mg/kg 8.320 4.710 5.660 6.230 75Hg/mg/kg 0.100 0.025 0.007 0.044 15Cr/mg/kg 48.200 12.931 10.906 24.012 1 000 CN/mg/kg 1.000 5.250 3.0003.083酚/mg/kg 1.508 12.934未檢出 苯并（a ）芘/mg/kg 2.30 2.866 0.174 1.967 3肥分 N/mg/kg 9 220 14 390 20 10014 570P/mg/kg 2 689.6 2 627.0 4 710.53 324.4K/mg/kg 14.531 13.938 15.06914.5137 污泥消化試驗結(jié)論 (1) 長春市伊通河截流污水一級處理的污泥可以消化處理。沉淀污泥有機物含量較高，VSS含量達到50%左右，單位污泥VSS可達到20g/L左右。 (2)污泥的可消化率較高，可達到 48%以 上(按VSS計)。(3)單位污泥的產(chǎn)氣量較高，可達到每升濕污泥產(chǎn)氣 20L左右(投配率4%5%)。 單位VSS的產(chǎn)氣量較高，可達到1L/g左右。(5) 試驗 4%投配率污泥