酸碱热及碱热联合预处理对剩余污泥水解性能的(3)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】图4 低热预处理对、TN 和TP 的影响 图5 碱热联合预处理对、TN 和TP 的影响 低热预处理时,50~70 ℃时TP 含量随着温度的升高而增大,并于70 ℃时达到最大值
图4 低热预处理对、TN 和TP 的影响
图5 碱热联合预处理对、TN 和TP 的影响
低热预处理时,50~70 ℃时TP 含量随着温度的升高而增大,并于70 ℃时达到最大值65.78 mg/L,随后开始下降,并于90 ℃趋于平稳,表明温度升高并不能增加TP 的释放量,该研究结果与薛涛等[23]的研究结果相似。 对于碱热联合预处理,TP 浓度随温度升高并无明显变化,且TP 含量相对于单独热处理时有所降低,原因是强碱处理条件下易和污泥破解过程中产生的金属离子结合生成沉淀。
图6 为污泥经低热和碱热联合预处理后上清液中SP 的浓度变化图。由图6 可以看出,低热处理时,SP 浓度随温度升高而减小,在80 ℃时出现最小值,随后呈上升趋势;SP 的变化趋势与、TN 的变化趋势相反,表明处理液中的氮主要来源于蛋白质的水解。碱热联合预处理后,SP 浓度较低热处理时的浓度显著增加,这与碱热预处理后SCOD 的变化趋势基本一致。
图6 热及碱热联合预处理对SP 的影响注: 图中SP-热、SP-碱热分别表示热处理和碱热联合处理后上清液中SP 浓度。
综上可知,碱热联合预处理有利于污泥的破解,能显著降低TSS 浓度和增加SCOD 的含量,但是对、TN 和TP 而言却会降低其含量。从污泥的后续厌氧发酵而言,预处理液中浓度的降低可以减轻其对厌氧发酵的不利影响[24],同时可以降低污泥发酵液作为碳源回用时N、P 的冲击影响[25-26]。
3 结 论
1) 强碱条件有利于污泥中颗粒态有机质向溶解态有机质转化。 pH=13 时污泥的TSS 含量显著下降,是未处理前的67.12%,SCOD 是未处理前的22 倍。、TN 和TP 的释放量总体均随着酸碱的增强而增大。 pH=13 时TN 浓度最大为321.20 mg/L,pH=11 时浓度最大为 115.61 mg/L,TP 在pH=2 时达到最大释放量75.15 mg/L。
2) 热处理和碱热联合预处理均有利于剩余污泥的破解,且随着温度的升高,污泥中挥发性固体物质更易于向溶解态有机质转化。 热预处理时,T=100 ℃时污泥的破解率最高,SCOD 是未处理前的38 倍;pH=13、温度为 90 ℃碱热联合处理时,SCOD的浓度是未处理前的44 倍。碱热联合预处理100 ℃时TSS/SCOD 的最小比值为0.57,而酸碱预处理和低热预处理的最小比值分别为1.95 和2.05,表明碱热联合预处理可以更好地促进TSS 向SCOD 转变。
3)热预处理时,TN 和于 80℃时达到最大值 200.55 mg/L、52.57 mg/L,TP 于 70 ℃达到最大值 65.78 g/L。 碱热联合处理时,TN、和 TP浓度相较于酸碱预处理和热预处理时的释放量显著降低,pH=13、温度为 90 ℃时的最大值分别为129.85 mg/L、6.82 mg/L 和 49.12 mg/L,表明碱热联合预处理可以有效降低水解液中N、P 含量,对后续的厌氧发酵过程具有积极作用。
[1] ZHEN G Y, LU X Q, KATO H Y, et al. Overview of pretreatment strategies for enhancing sewage sludge disintegration and subsequent anaerobic digestion: Current advances, fullscale application and future perspectives [J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, 69:559-577.
[2] 张超,郭于翔,朱易春,等. 低强度超声波强化 ABR 抗冲击负荷的试验研究[J]. 江西理工大学学报,2016,37(3):1-6.
[3] LIN L, LI X Y. Effects of pH adjustment on the hydrolysis of alenhanced primary sedimentation sludge for volatile fatty acid production [J]. Chemical Engineering Journal, 2018, 346:50-56.
[4] XUE Y G, LIU H J, CHEN S S, et al. Effects of thermal hydrolysis on organic matter solubilization and anaerobic digestion of high solid sludge[J]. Chemical Engineering Journal, 2015, 264:174-180.
[5] WU L,Zhang C,HU H,et and short-chain fatty acids recovery from waste activated sludge by anaerobic fermentation:Effect of acid or alkali pretreatment [J].Bioresource Technology,2017, 240:192-196.
[6] 陈汉龙,严媛媛,何群彪. 酸碱法预处理低有机质污泥的效果研究及条件优化[J]. 环境科学学报,2013,33(2):458-463.
[7] DEVLIN D C, ESTEVES S R R, DINSDALE R M, et al. The effect of acid pretreatment on the anaerobic digestion and dewatering of waste activated sludge [J]. Bioresource Technology, 2011, 102(5):4076-4082.
[8] MANALI K, SURBHI S, RUCHI G, et al. The pretreatment technologies for deconstruction of lignocellulosic biomass [J].Springer Nature, 2018, 395-421.
[9] 彭永臻,郭思宇,李夕耀,等. 低温热处理对剩余污泥有机物溶出及脱水性能改变的影响[J]. 北京工业大学学报,2017,43(3):473-480.
[10] FERRER I, PONSA S, VAZQUEZ F, et al. Increasing biogas production by thermal (70 ℃) sludge pre-treat ment prior to thermophilic anaerobic digestion [J]. Biochemical Engineering Journal, 2008, 42(2):186-192.
[11] CHANG C J, TYAGI V K, LO S L. Effects of microwave and alkali induced pretreatment on sludge solubilization and subsequent aerobic digestion[J]. Bioresource Technology, 2011,102(17) :7633-7640.
文章来源:《金属热处理》 网址: http://www.jsrclzzs.cn/qikandaodu/2021/0730/600.html