IC反应器中剩余污泥的厌氧消化试验研究

●Vol．28，No．62010年6月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization目前，剩余污泥的产生量越来越大，产生的二次污染问题也越来越严重，对剩余污泥的处理已成为环境保护工作者研究的热点，其中厌氧消化技术是处理剩余污泥的主要技术之一。

传统的厌氧消化存在消化速率低、停留时间长（需20～30d）及产气率低等不足［1-3］，限制了厌氧消化技术优势的发挥。

为提高剩余污泥的厌氧消化效率，对剩余污泥中微生物细胞进行破解，使其中的有机物进入水相，从而有利于微生物对有机物的进攻、利用和降解。

近年来，国内外学者针对剩余污泥预处理方法和效率展开了广泛的研究，主要预处理手段包括超声波、热解、微波、超临界氧化、加碱法及其它方法组合而成的预处理工艺方法等。

这些方法均可以有效破坏剩余污泥的结构及细胞壁，使絮体中胞内外有机物不同程度地溶出并进入液相，促进剩余污泥的水解过程。

1超声波预处理超声波预处理剩余污泥，可使污泥中的有机物更充分地厌氧消化降解并转化为沼气资源。

其污泥破解原理是在超声波（20kHz～10MHz）作用下污泥不断压缩和膨胀，污泥内部产生气穴泡，且不断成长并最终共振内爆，局部产生超高温、高压，同时产生巨大的水力剪切力［4-5］，使污泥结构中相当数量的微生物细胞壁得以破坏，细胞质和酶得以释放。

超声波预处理促进胞内溶解性有机物释放，表现为剩余污泥的可溶性COD的比例上升和氮与磷浓度的增加，从而改善剩余污泥的微生物可利用性［6］。

超声波预处理具有如下优势［7］：（1）紧凑的设计并且可以改装完成；（2）实现低成本和自动化操作；（3）提高产气率；（4）改善污泥的脱水性能；（5）对污泥后续处理没有影响。

因此，国内外对超声波预处理剩余污泥效果进行了大量研究。

Wang等［8］研究了不同固体含量的剩余污泥经频率为20kHz和超声密度为0.768W/mL、超声时间为5～15min预处理后溶解性化学需氧量（SCOD）的释放规律。

市新琪安科技EGSB厌氧污泥床反应器调试方案工业大学2013.4.13EGSB调试及厌氧颗粒污泥的驯化一、调试计划1、颗粒污泥菌种经研究决定EGSB颗粒污泥菌种选用金禾柠檬酸集团污水站的颗粒污泥，经现场考察，颗粒污泥的性状非常好。

其粒度分布较均匀，大小在2-3mm,表面光滑，呈现灰黑色；颗粒的密度较大，沉降性能非常好，几乎几秒钟的时间，颗粒就与水分离，且水色清澈，没有浑浊现象。

产气量大，静置几分钟时间，容器就产生大量的气泡升浮到液面，需要不时地打开容器的瓶盖排气。

见图示。

2、颗粒污泥的运输由于调试时间紧，近日气温高，决定选用30吨槽罐车由高速公路运输。

由于颗粒污泥价格较高，考虑柠檬酸废水与三氯蔗糖废水在水质性质上存在一定的差异，需要积累和掌握三氯蔗糖废水颗粒污泥驯化的经验和要求，以减少调试的风险，保证调试时间。

基于上述的考虑，调试分两阶段进行。

第一阶段先调试西北面的EGSB反应器，待调试成功进入第二阶段调试余下的反应器。

根据调试经验和试验结果，利用颗粒污泥进行驯化，所需颗粒污泥量要求大于12kg/m3,据此计算，第一阶段一个罐体所需干污泥量大于9600kg,按污泥的含水率为90%～93%计算，则湿污泥量为96t～120t。

按100t采购，三辆槽罐车运输。

3、颗粒污泥的验收运输车到现场后，应进行验收含水率、颗粒形态和污泥量检验验收：（1）含水率检测现场准备一只100ml或1000ml玻璃量筒，运输车到现场后，取泥量至量筒的刻度，经5～10分钟的静置沉淀，泥水界面大于8ml或80ml,即含水率满足要求；（2）颗粒形态观察观察沉淀筒中的颗粒污泥的形态。

如颗粒的大小约2～3mm，形状呈球形或橄榄状，颜色呈灰黑色，即形态满足要求；（3）污泥量估算根据槽罐车的形状，量测污泥的液位深度。

通常液位超过罐顶，在罐顶人孔颈位附近。

否则，量不够。

4、颗粒污泥的装填（1）排空EGSB反应罐污水，以免现存废水对接种颗粒污泥产生毒害作用；（2）直接装填，减少中间环节从槽罐车到反应器宜直接装填，尽可能减少中间环节，以免打碎颗粒污泥；（3）应采用螺杆泵增压提升颗粒污泥输送提升应采用螺杆泵，以免导致颗粒污泥破碎解体；（4）管道输送流速应小于1.0m/s，以免打碎污泥；（5）适当加热在输送污泥罐上设置间接加热装置，使污泥温度保持在35℃。

内循环厌氧反应器(IC)处理高浓度L-乳酸精馏残液试验研究的开题报告一、研究背景与意义L-乳酸是一种广泛应用于化工、医药、食品等行业的重要有机酸，其生产产生的精馏残液中L-乳酸浓度高达80%以上，若不加以处理直接排放，不仅浪费资源，还会对环境造成严重污染。

目前，处理L-乳酸精馏残液的方法主要包括生物处理与物化处理两种，其中生物处理因其具有能够降解有机物质的优势，在工业废水处理中占有重要地位。

而内循环厌氧反应器(IC)作为一种环保型生物处理技术，其具有处理高浓度、复杂有机物质的优点，已被广泛应用于废水处理领域。

因此，本研究旨在探索内循环厌氧反应器(IC)处理高浓度L-乳酸精馏残液的可行性和效果，为该行业提供有效的工业废水处理方案，减少对环境的不良影响。

二、研究内容和方法本研究将以高浓度L-乳酸精馏残液为对象，采用IC工艺进行生物处理，探究其处理效果及反应机理。

具体包括以下内容：1.建立内循环厌氧反应器(IC)处理高浓度L-乳酸精馏残液的实验装置。

实验装置由IC反应器、加热循环水槽、阀门、流量计、压力计、COD检测仪等部分组成。

2.研究IC反应器中添加剂、温度、氧气流量等操作条件对反应器处理高浓度L-乳酸精馏残液的影响。

实验采用单因素实验和正交实验，对不同条件下的COD去除率、L-乳酸降解率等指标进行检测和分析。

3.利用扫描电镜(SEM)、荧光定量PCR(qPCR)等技术手段，研究IC反应器中微生物的菌群结构和数量变化，探究微生物种类及其代谢途径对L-乳酸降解的贡献。

三、研究预期结果本研究预期通过实验发现内循环厌氧反应器(IC)能够有效处理高浓度L-乳酸精馏残液，此外，考虑到IC反应器内部的微生物多样性和嫌氧条件的作用，预计将获得与传统生物处理有差异的降解途径和菌群结构，为深入探究工业废水生物处理的机理提供科学依据。

市新琪安科技EGSB厌氧污泥床反应器调试方案工业大学2013.4.13EGSB调试及厌氧颗粒污泥的驯化一、调试计划1、颗粒污泥菌种经研究决定EGSB颗粒污泥菌种选用金禾柠檬酸集团污水站的颗粒污泥，经现场考察，颗粒污泥的性状非常好。

其粒度分布较均匀，大小在2-3mm,表面光滑，呈现灰黑色；颗粒的密度较大，沉降性能非常好，几乎几秒钟的时间，颗粒就与水分离，且水色清澈，没有浑浊现象。

产气量大，静置几分钟时间，容器就产生大量的气泡升浮到液面，需要不时地打开容器的瓶盖排气。

见图示。

2、颗粒污泥的运输由于调试时间紧，近日气温高，决定选用30吨槽罐车由高速公路运输。

由于颗粒污泥价格较高，考虑柠檬酸废水与三氯蔗糖废水在水质性质上存在一定的差异，需要积累和掌握三氯蔗糖废水颗粒污泥驯化的经验和要求，以减少调试的风险，保证调试时间。

基于上述的考虑，调试分两阶段进行。

第一阶段先调试西北面的EGSB反应器，待调试成功进入第二阶段调试余下的反应器。

根据调试经验和试验结果，利用颗粒污泥进行驯化，所需颗粒污泥量要求大于12kg/m3,据此计算，第一阶段一个罐体所需干污泥量大于9600kg,按污泥的含水率为90%～93%计算，则湿污泥量为96t～120t。

按100t采购，三辆槽罐车运输。

3、颗粒污泥的验收运输车到现场后，应进行验收含水率、颗粒形态和污泥量检验验收：（1）含水率检测现场准备一只100ml或1000ml玻璃量筒，运输车到现场后，取泥量至量筒的刻度，经5～10分钟的静置沉淀，泥水界面大于8ml或80ml,即含水率满足要求；（2）颗粒形态观察观察沉淀筒中的颗粒污泥的形态。

如颗粒的大小约2～3mm，形状呈球形或橄榄状，颜色呈灰黑色，即形态满足要求；（3）污泥量估算根据槽罐车的形状，量测污泥的液位深度。

通常液位超过罐顶，在罐顶人孔颈位附近。

否则，量不够。

4、颗粒污泥的装填（1）排空EGSB反应罐污水，以免现存废水对接种颗粒污泥产生毒害作用；（2）直接装填，减少中间环节从槽罐车到反应器宜直接装填，尽可能减少中间环节，以免打碎颗粒污泥；（3）应采用螺杆泵增压提升颗粒污泥输送提升应采用螺杆泵，以免导致颗粒污泥破碎解体；（4）管道输送流速应小于1.0m/s，以免打碎污泥；（5）适当加热在输送污泥罐上设置间接加热装置，使污泥温度保持在35℃。

城市污水厂剩余污泥厌氧发酵产酸中试分析酵罐和沉淀池2部分组成，其流程如图1所示。

污水厂污泥池剩余污泥经污泥泵输送至厌氧发酵罐内，通过自混合的方式进行厌氧发酵反应，发酵产生的混合液自流进入沉淀池进行泥水分离，上清液采用磷酸铵镁沉淀法去除其中大部分氮磷后，作为碳源投加至污水厂循环式活性污泥法(CAST)池;沉淀污泥采用板框压滤机脱水后外运处置。

厌氧发酵罐污泥来源是CAST池排出的剩余生物污泥，其pH为6.62——7.35，COD为18.6g/L，SCOD为68——110mg/L，总固体(TS)的质量浓度为10——13g/L(其中挥发性固体VS的质量分数63.8%——65.1%)，总有机碳(TOC)、总碳水化合物、NH4+-N、PO43--P的质量浓度分别为28.88、12.4、2——10、5.0——10mg/L，VFAs含量为0。

设计采用的污泥发酵罐为一种自混合方式运行的塔式反应器，直径为4m，高为10m，有效容积为125m?，全碳钢结构。

罐体设有循环加热系统，保持罐内温度35——50℃。

通过调节进泥量与内循环比，使得发酵罐内pH稳定在7.0左右，形成稳定的发酵产酸环境。

2 运行效果污泥发酵罐反应器经80d的调试运行，反应器内形成以产酸菌为优势菌属的微生物种群。

利用实验室小试初步确定中试系统的运行参数，在中试系统中进行单因素实验，最终获得污泥发酵罐优化运行参数为：污泥停留时间(SRT)=10d、内循环体积比为300%。

反应器VFAs 产量最高为284.6mg/L，最大产酸率(m(VFAs)/m(VS))为0.58g/g。

发酵罐平均进泥量为12.5m³/d，其中TS的质量浓度为10——13g/L，则进泥TS总质量为125——163kg。

发酵原液沉淀污泥经板框压滤机处理后水的质量分数80%，泥量为0.315——0.455t/d，则出泥TS总质量为63——91kg。

由此计算出系统对剩余污泥减量化程度达到44%——50%。

IC厌氧反应器二次启动摘要：本文对IC厌氧反应器二次启动的原理、方法和检测指标进行了讨论。

关键词：颗粒污泥二次启动IC厌氧反应器IC厌氧反应器要实现在高负荷稳定运行，仅靠成功的设计是不够的，还必须要掌握颗粒污泥的培养与运行技术。

在絮状污泥条件下运行，IC的容积负荷一般只能达到6kgCOD/m3.d左右，只有在颗粒污泥条件下运行，才能达到20kgCOD/m3.d左右。

本文对IC反应器二次启动的有关问题开展了讨论。

一、二次启动的原理用颗粒污泥来启动厌氧反应器称二次启动。

为讨论方便，我们把当二次启动处理的是同样的废水时，称为“同质二次启动”；二次启动处理的是不同性质的废水时，称为“异质二次启动”。

二次启动可分为3个阶段：污泥驯化期、污泥活性恢复期和污泥增殖期。

在不同的阶段，调试方法应有所不同。

污泥驯化期二次启动的第一阶段为污泥驯化期。

驯化有3方面的意义：1)恢复水解产酸菌的数量2)使厌氧微生物适应新的营养条件3)产酸菌与产甲烷菌在颗粒污泥上建立新的共生系统颗粒污泥中的水解产酸菌代谢能力强，不耐饥饿，在反应器较长时间停止运行后，其数量会急剧减少。

启动运行一开始，首先要恢复产酸菌的数量。

在同质二次启动时，因产酸菌繁殖快，数量恢复也快，往往只需要1-2天的时间，随后便可进入污泥恢复期。

在异质二次启动时，为适应新的营养物、抑制物或有毒物质，水解产酸菌需要产生新的酶类，甚至发生种群更替。

当产酸菌出现种群更替时，颗粒污泥中的水解产酸菌和产甲烷菌需要建立新的共生关系，这种新共生系统的建立，有时还会导致颗粒污泥结构组成上的变化，因此，异质二次启动驯化期比同质二次启动的驯化期要长些。

颗粒污泥恢复期颗粒污泥中的产甲烷菌内源代谢弱、能耐饥饿，在接种或停止运行后，其数量变化较小，一旦水解产酸菌数量得到了恢复，产甲烷菌活性的恢复是是很快的。

对同质二次启动来说，短暂的驯化期过后，在几天或十几天内便可将容积有机负荷提高到与污泥接种量相适应的水平。

几种剩余活性污泥厌氧消化预处理技术介绍摘要：剩余活性污泥由于自身特殊性质，较难被生物降解，制约了其厌氧消化效果。

通过对污泥进行生物预处理，热水解法，超声波法，臭氧法和碱水解等预处理，可以有效强化其厌氧1消化过程，提高产气量。

本文介绍了上述预处理技术的基本原理和特点。

关键词：剩余活性污泥厌氧消化预处理1引言在剩余污泥的固定化方法中，厌氧消化是目前最为热门的技术手段，有着成本低，能耗低，操作条件温和，固定化效果更好等诸多优点。

而污泥的预处理则是通过改变污泥的物理或化学性质，来提高厌氧消化效果的技术手段。

目前，活性污泥主要的预处理方法有生物预处理，热水解法，超声波处理，碱水解法等。

这些方法均可以有效地裂解剩余活性污泥的细胞壁，使污泥絮体中有机物由固相溶出至液相，加速剩余污泥水解。

2 几种预处理技术介绍2.1 生物预处理生物预处理是剩余活性污泥在进行厌氧消化前的一个附加步骤，其目的在于加强剩余活性污泥的水解过程。

最常见的生物预处理形式是温度相厌氧消化（TPAD），即在嗜热温度（~55℃）或高嗜热温度（60℃~70℃）条件下，对剩余活性污泥进行厌氧或好氧处理。

嗜热处理过程特别是嗜热菌的水解活性已经被人们进行了广泛的研究，主要集中在55℃嗜热处理[2]。

在该条件下，水解活性的提高可使污泥中的有机质加速降解。

Ge et al. [3] 对嗜热预处理和中温预处理进行了对比实验，结果表明：在水力停留时间（HRT）为2天时，经过嗜热处理的污泥，在后续的中温厌氧消化过程中（HRT为13-14天），其产甲烷量和污泥减量，相对于中温预处理均提高了25%。

由于活性污泥中存在只能在好氧条件下分解的有机物，好氧生物预处理技术就成为了要给合适的选择。

Shiota et al. [4] 对剩余活性市政污泥进行好氧高嗜热预处理（65℃，HRT 为2.8天），使污泥中的有机质降解了75%。

Hasegawa et al. [5] 等人对活性污泥采用好氧高嗜热预处理（60-70℃，HRT为1天），使得其在后续的厌氧消化中沼气产量提高了50%。