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厌氧消化是污泥稳定化和资源化处理最经济有效的方法。但由于污泥属于难降解生物固体,厌氧消化存在反应速度慢,消化时间长,池体体积庞大,生物气中甲烷含量低等缺点。为了提高厌氧消化效率,在污泥进行厌氧消化前进行破解预处理,即破坏污泥絮体结构,使污泥中微生物的细胞壁破裂,细胞内含物溶出,可加速污泥的水解过程,从而达到缩短消化时间,减少消化池容积,提高甲烷产量的目的。现行的各种物理、化学预处理方法,均存在诸多的不足,本课题采用一种新型的预处理方法——微波处理技术处理污泥,研究改变微波的作用时间对污泥含水率、有机物解析、总氮含量及磷酸盐含量的影响;对比研究微波对后续厌氧反应的促进情况;研究扩大到中试规模,微波对于污泥的效果是否还是与我们的期望值一致,是否还有进行工业化的可行性。
试验结果表明,采用微波技术预处理剩余污泥,可以破坏污泥中微生物细胞,使胞内物质由污泥相进入水相,导致水相中COD值、总氮含量的增加及磷酸盐的释放,有助于这些污染物的降解和去除。小试实验中,在条件相同的情况下,通过对不同含水率的污泥消解,发现静置24h的污泥在微波的外因素下解析效果最佳,在7min达到最佳值。过长时间的微波处理,不但不能增加COD等物质含量,还会加速它们的挥发及降解,从而呈下降趋势。中试试验表明,在一定试验时间范围内,污泥浓度越高,污泥细胞破解所需要的时间越短,水中COD值、总氮及磷酸盐含量的增加值幅度也越大;污泥浓度稀,则反之。长时间的微波作用,使得水中COD等物质浓度很大,加重了后续厌氧污泥负荷。对比可知,微波作用5min后的污泥最易被降解,无论是产气速率还是产气总量上均好于微波作用0min、10min、15min的污泥。
本试验较为成功地进行了利用微波技术预处理污泥的小试和中试,全面地研究了微波预处理对污泥中COD、总氮、磷酸盐含量及后续污泥厌氧消化、提高甲烷产率的影响,为进一步工业性试验的开展奠定了基础。本研究对污泥资源利用和减量化排放具有应用价值。