厌氧序批式反应器

本科毕业设计外文翻译外文译文题目（中文）：通过序批式厌氧反应器消化热水解污泥

（以下六项用宋体标4号字）

学院:

专业:

学号:

学生姓名:

指导教师:

日期:

通过序批式厌氧反应器消化热水解污泥

关键词

污泥

热水解法

序批式厌氧反应器

摘要

实验室试验进行了一项通过ASBR用蒸煮的方法水解污泥的性能的调查研究。嗜温的ASBR和CSTR都要一个等量的填充速率，分别是2.71kgCOD/m³在20天的水力停留时间和5.42kgCOD/m³在10天的水力停留时间。在20天和10天的水力停留时间内ASBR的总化学需氧量的效果移除分别是67.71%和61.66%。这比通过CSTR获得的分别高12.38%和27.92%。结果，ASBR的日均废气产量比CSTR在20天的水力停留时间所产生的废气要高15%，比CSTR在10天的水力停留时间所产生的废气要高31%。用蒸煮的方法使污泥水解所产生的固体能达到一个很高的含量，约在65-80g/l。这导致了在10天水力停留时间内的固体停留时间在34-40天左右。然而，太多的固体积累会导致ASBR工艺的不稳定，制定正规的从ASBR 的反应炉底部卸下消化污泥能保持反应炉的稳定。ASBR一个循环周期内的生成气体，溶解性化学需氧量以及有机酸的变化都显示了ASBR工艺对于用热的方法水解污泥是稳定的和可行的。

1 概况

污泥的处理与清理是一个昂贵且使环境易受破坏的问题。厌氧消化是一种处理污泥的常规的生物处理方法，这种方法能使污泥固定，杀死病原菌，并且减少固体产量。然而，因为低的不稳定固体的移除速率（30%-40%）和长时间的20天水力停留时间，使得常规的厌氧分解效率很低。厌氧分解流程由以下四个阶段组成：水解阶段，酸化阶段，产乙酸阶段，产甲烷阶段。在整个厌氧分解流程中，污泥的水解速率被认为是决定速率。为了能够提高不稳定固体的移除速率以及沼

气的生产率，一些能够增强污泥水解的预处理工艺正在实施。这些方法包括化学方法（使用臭氧，强酸或者碱），热水解，机械粉碎，超声处理。

热水解预处理的第一步是破坏污泥中细菌的细胞壁和细胞膜。这能使细胞中复杂的有机化合物如多糖，类脂，蛋白质以及核酸分解从而破坏细胞。这些水解产物能被细胞外的厌氧微生物群利用产生生化酶，进而提高厌氧分解速率。厌氧分解前的热水解效率能够引出许多发展工艺。比如，在1991年Norway，Hammer 成立的第一个工厂装置。

常规的热压蒸馏器在上一个CSTR工艺中常常用来处理热水解污泥。这些反应器被设计成在同一停留时间让固体和液体同时经过反应炉，也就是SRT=HRT。这导致了一个标准的HRT时间长达20天。在过去的30年里，因为更短的HRT，更小的反应炉，高速率的厌氧处理系统（以HRT/SRT的比例值高位特点）变得越来越流行，因此，成本花费也更低。然而，高效率系统大部分时间都是被用来操作处理含少量固体的废物，例如，UASB中的SS含量低于8000mg/l。最新发展起来的ASBR工艺使高效率系统处理固体含量高的废水变成了可能。ASBR的操作在一个循环的周期内分为四个明确划分的阶段。这四个阶段是：进水阶段，反应阶段，沉淀阶段以及排水阶段。沉淀阶段和排水阶段是ASBR工艺中的关键步骤。沉淀阶段造成了在反应堆限制范围内的污泥积累。

通过Chang等人所说，当没有经过热水解预处理的污泥在ASBR被消化吸收时，就算经过一天的沉淀阶段都很难使污泥沉淀。明显的，原始污泥的低可沉降性以及固液分离限制了ASBR维持更长的SRT的可能性。事实上，温度在130-180℃的热水解预处理工艺不仅改善了消化吸收率，而且还由于絮状结构的不可逆改变进而提高了污泥的可沉降性。另外，热加工还破坏了细菌的细胞，使得细胞含有物能够被释放出来。因此，热水解能够为ASBR提供有效的预处理。这个研究的目的是在于调查ASBR消化吸收经过热水解的污泥的效果。

术语

ASBR 厌氧序批式反应器

COD 化学需氧量

CSTR 连续流搅拌反应器

2 材料与方法

2.1 厌氧反应器

使用了两套完全相同的厌氧消化实验装置（Ⅰ和Ⅱ）见图1.两个试验装置均采用内径为15cm的有机玻璃加工而成。总容积为4L，其中3L用来处理污泥，上部1L作为气室用来储存消化气。反应器顶部的搅拌器的传动轴被真空管覆盖三分之二的液体深度。六个采样口已经安装。两个反应器都被加上了可以调节温度的外部加热膜。利用机械搅拌器进行污泥搅拌。搅拌的频率以及强度分别由搅拌者和定时器控制。反应器里产生的沼气收集在沼气收集器里。

2.2 污泥预处理

试验用污泥取自北京某污水处理厂，每三个月取一次。为了预防堵塞，较大的微粒都用no。6的网筛过滤掉（网孔边长3.2mm×3.2mm）。9L的污泥放在容量

为10L的高压锅内用170℃的温度水解30min。水解污泥储存到3℃的环境知道使用为止。表1显示了未经处理的污泥特性加入的污泥（热水解后的污泥）的特性。

表1

原始污泥以及加入污泥的特性

参数原始污泥热水解污泥

pH 6.62±0.12 6.07±0.22

TS（g/l） 43.42±3.47 40.42±3.44

VS(G/L) 27.34±2.03 24.20±2.37

SS(G/L) 42.02±4.56 34.36±3.50

VSS(G/L) 23.25±2.31 19.17±2.02

TCOD(G/L) 56.41±4.22 54.20±3.95

SCOD(G/L) 1.82±0.32 13.77±0.98

Alkalinity（mg/l） 780±130 1580±180

TKN（mg/l） 1513±124 1445±110

VFA（mgCOD/l) 376±57 2581±120

2.3 消化吸收工作条件

在投入前，热水解污泥要放在自动加热容器里预热至35℃.消化反应器在整个研究过程中始终要维持在35℃.投放污泥从北京某污水处理厂的第二阶段污泥消化池获得。投放的固体浓度要遵循如下条件：TS 30.12g/l，VS 14.75g/l，SS 26.49g/l，VSS 13.14g/l。在投放量等量的污泥之后，在第一个150天里，

m天的负荷率运行（基于两个反应器在20天的水力停留时间里以2.71kgCOD/3

3L的混合液体积），然后在下一个90天里，在10天的水力停留时间以m天的负荷率运行。两个反应器的日流出和流入分别是150ml在20 5.42kgCOD/3

天的水力停留时间和300ml在10天的水力停留时间。通过研究，反应器Ⅰ在CSTR 模式下运行，反应器Ⅱ在最初的80天以CSTR模式下运行，然后在剩下的160天转换到ASBR模式。每一个ASBR工艺流程的循环由进水，反应，沉淀，出水阶