城市生活垃圾与污水厂污泥一体化处理试验研究

【摘要】：随着我国经济的飞速发展和在污水处理方面投入的不断增加，各地区的污水处理设施不断普及和完善，污水处理率及处理深度不断提高。但与此同时，伴随着污水处理量的大量增加，污水厂产生的污泥量也在大幅度增加，又由于我国长期以来存在着“重水轻泥”的现象，许多污水厂缺乏有效的污泥处理处置工艺和设施，污泥的处理处置问题亟待解决。而厌氧消化工艺作为一种经济有效且环境友好的污泥稳定化处理技术，在世界范围内被广泛采用。另一方面，伴随着我国城镇化建设的快速发展，人民生活水平的日益提高，每年城市生活垃圾的产量也在不断增加，许多地区面临着“垃圾围城”的危险。而好氧堆肥作为一种垃圾资源化处理技术，具有可灭活病原微生物、实现垃圾减量、改良垃圾的性质等优点，既能实现垃圾的稳定化处理，又能提高垃圾作为肥料农用的价值，是一种有效的垃圾处理手段。一体化反应器将这两种技术有机的结合起来，对生活垃圾和污水厂污泥进行协同处理。本文在一体化反应器小试模型的基础上，研究了一体化反应器在启动阶段的处理效能以及在20%、25%、30%这三种污泥投配率下的运行情况。并依据试验结果，在中试设备的设计中对存在的问题进行了改进。 在小试反应器的启动及运行试验中，垃圾仓每五天投加一次垃圾，平均每天投加垃圾20.2kg，直至夏季高温期到来后停止投加，通风量始终控制在0.2m3/s·m3左右。在整个堆肥过程中，垃圾仓的温度在25-35℃左右波动。在持续投加垃圾时，堆肥垃圾受到渗滤液无法及时排出的限制，含水率和有机质的去除效果不明显。在停止投加垃圾后，堆肥垃圾的含水率和VS/TS开始稳步降低。新鲜垃圾的含水率约为93%左右，VS/TS为0.82-0.88，堆肥后期垃圾的含水率可达80%以下，VS/TS在0.39-0.58左右。 污泥仓采用了接种启动的方式，启动期间污泥投配率为12.5%。启动过程中污泥仓温度与垃圾仓相差不大，也在25-35℃左右波动，较为适宜消化反应的进行。污泥仓内SCOD、VFA、碱度及pH值等指标在经过一定时间的稳定后均达到正常值，无明显的酸化现象产生。污泥仓在启动中后期即开始有较为稳定的产气，日产气量在30L以上。但由于受到进泥有机质含量较低、可生化性差的限制，反应器在启动阶段对污泥有机质的降解效果不明显，在进泥VS/TS为0.31-0.35的条件下，启动后期排泥的VS/TS约为0.30左右。反应器对污泥有一定的压缩效果，但排泥的含水率依然较高，在进泥含水率为96%-98%的条件下，启动后期排泥的含水率约在90%-94%左右。 运行试验采取了20%、25%和30%这三种不同的污泥投配率。试验结果表明，在20%和25%的投配率下，污泥仓内SCOD、VFA、碱度、pH值等指标均较为稳定，且适宜消化反应的进行，运行情况较好。当投配率增加至30%时，污泥仓内碱度下降，VFA大幅升高，有一定的酸化趋势。在25%的投配率下，反应器对污泥的浓缩效果更好，且投配率大可减少反应器容积，节省造价，故建议25%为本反应器的最佳投配率。对此投配率下的污泥消化产气成分做了检测，结果显示甲烷含量较高，气体能源化价值较高。 最后利用一体化反应器小试装置试验过程的试验结果对反应器在三种工况下的运行情况建立了Monod动力学模型，模型的相关程度较好。 【关键词】：城市生活垃圾 污水厂污泥 一体化反应器 启动 运行
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X703;X799.3
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-31
• 1.1 课题研究背景9-12
• 1.1.1 污水厂污泥处理处置现状10-11
• 1.1.2 生活垃圾处理现状11-12
• 1.2 生活垃圾和污水厂污泥的基本特性12-19
• 1.2.1 污水厂污泥的性质12-15
• 1.2.2 生活垃圾的性质15-19
• 1.3 厌氧消化基础理论19-27
• 1.3.1 厌氧消化技术概述19-21
• 1.3.2 厌氧消化过程的生化反应动力学21-22
• 1.3.3 影响微生物厌氧消化的主要因素22-27
• 1.4 课题的提出27-31
• 1.4.1 课题研究的意义27-28
• 1.4.2 课题研究的目的28-29
• 1.4.3 课题研究的内容29-30
• 1.4.4 课题的来源30-31
• 2 城市生活垃圾与污水厂污泥一体化反应器构造及试验设计31-39
• 2.1 反应器设计原理及构造参数31-33
• 2.1.1 反应器设计原理31-32
• 2.1.2 反应器构造图及设计参数32-33
• 2.2 启动试验设计33-39
• 2.2.1 试验场地33-35
• 2.2.2 试验进泥和垃圾性质35
• 2.2.3 试验流程35-36
• 2.2.4 试验测试项目及方法36-37
• 2.2.5 试验仪器及相关设备37-39
• 3 城市生活垃圾与污水厂污泥一体化反应器的启动试验39-59
• 3.1 启动方式的选择39-41
• 3.1.1 污泥仓的启动方式39
• 3.1.2 垃圾仓的启动方式39-41
• 3.2 反应器的启动41-42
• 3.2.1 反应器污泥仓的启动41
• 3.2.2 反应器垃圾仓的启动41-42
• 3.3 启动试验的结果与讨论42-58
• 3.3.1 反应器各部分的温度变化42-46
• 3.3.2 反应器垃圾仓的监测情况46-49
• 3.3.3 反应器污泥仓的监测情况49-58
• 3.4 本章小结58-59
• 4 一体化反应器运行过程研究59-73
• 4.1 试验运行工况的选择及操作方法59-60
• 4.1.1 试验运行工况的选择59
• 4.1.2 反应器运行的操作方式59-60
• 4.2 反应器不同工况下的试验结果60-68
• 4.2.1 不同工况下反应器各仓体温度的变化60
• 4.2.2 运行试验过程中垃圾仓的监测情况60-62
• 4.2.3 运行试验过程中污泥仓的监测情况62-68
• 4.3 最优工况的比选及最优工况下气体成分的分析68-70
• 4.3.1 最优工况的确定68-69
• 4.3.2 最优工况下反应器消化产气的成分的确定69-70
• 4.4 本章小结70-73
• 5 一体化反应器污泥仓动力学模型研究73-79
• 5.1 模型的选择和推导73-74
• 5.1.1 模型的选择73
• 5.1.2 模型的推导73-74
• 5.2 动力学参数的确定74-77
• 5.3 本章小结77-79
• 6 结论与建议79-81
• 6.1 结论79
• 6.2 存在的问题及建议79-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-87
• 附录87

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