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贵港石灰厂餐厨垃圾湿法厌氧处理污泥

发布时间:2025-01-20 17:28人气:

厌氧处理污泥的流变性主要随物料特点、消化过程和体温而变化,其中溶化态有机物和颗粒物是影响污泥流变性的重要诱因。污泥含固率较高时,颗粒物是其流变性的主要影响诱因;随着含固率的增加,溶解态有机物渐渐成为流变性的主要影响诱因。例如,污泥含固率为3.5%~7.7%时,可溶性有机物越多,污泥的屈服应力与表观粘度越低。预处理可以改变污泥形态和溶化态有机物占比,从而明显影响流变性。Liu等人采用微波/H2O2预处理含固率为7.88%的污泥,溶解性COD(SCOD)从(4224±17)mg/L降低到(38520±5221)mg/L,使污泥的屈服应力从54.51Pa增长到11.08Pa,不仅提高了污泥流动性,而且增强了甲烷丰度。Dai等人的研究显示,当脱水污泥含固率为16.16%时,随着污泥龄(SRT)的延长,剪切应力、黏度、屈服应力和稠度指数渐渐减少,流动性能指数下降。王彦祥的研究表明,对于TS>20%的餐厨垃圾,随着TS的降低,污泥黏度逐步减小,流动性变差,推测是污泥中颗粒物浓度降低造成污泥颗粒之间的相互作用提高所致。也有研究表明,厌氧处理过程中,污泥流变特性的变化主要与消化程度有关,含固率的影响不明显。上述研究表明,影响污泥流变性的关键诱因是污泥中的颗粒态和溶化态物质,不同预处理、厌氧处理过程都还能改善污泥流变性;但随着SRT延长等工艺条件变化,污泥流变性又可能变差。餐厨垃圾的流变性处于从溶化态物质控制到颗粒态物质控制的过渡区间,有必要强化关注。
 
厌氧处理污泥的流变性主要呈现非牛顿流体特点,具有屈服应力值可变、剪切稀化和依时性等特性。可以通过模型定量描述流体特点与剪切速度等流动特点之间的关系,常用的模型有幂律模型、Bingham模型、Herschel-Bulkley模型(简称“H-B模型”)等。对于需氧污泥混合液,幂律模型符合常见的流变规律,适于模拟污泥悬浮液流变曲线的剪切稀化区,但它未能预测低剪切速率和高剪切速度下的恒定粘度。Bingham模型和Herschel-Bulkley模型才能在污泥流动之前和开始流动时描述污泥的流动特点,适于描述和剖析反应器的流动死区。但Bingham模型不能有效地描述污泥的整体流变特性,特别是在固体浓度较高的情况下。HerschelBulkley模型是一种非线性Bingham模型,采用幂律表达式替代Bingham模型中的塑性黏度项,从而就能更准确地描述污泥假塑性或剪切稀化特点以及屈服应力。
 
在室温一定时,随着污泥浓度的提升污泥黏度也在减小(见图3)。在常温至中温区间,上清液的粘度与TS=2%的污泥黏度大小和变化趋势十分接近,表明在TS浓度较小(<2%)的条件下,污泥中可溶有机物对污泥的流变性贡献率较大。在图3(b)~(d)中,TS≥4%的污泥流变曲线与TS≤2%的污泥流变曲线相比出现较大跃升,并且气温越高曲线之间的差别越大,随着剪切速率的提升曲线差别渐渐减少,表明在TS≥4%时可溶有机物对流变性的贡献率减少,颗粒物和污泥絮体对流变的影响占主要诱因。随着气温进一步下降,可溶性有机物对流变的影响越来越小,推测可能与有机物的分子质量和蛋白质水解变性有关。
 
污泥本身的复杂性质促使其流变性同时受多种诱因影响,不仅受颗粒物粒径的影响,同时也受其他诱因的影响。污泥絮体遭到气温下降或剪切力等外在诱因的影响会发生解体,使得其粒径减少,同时释放大量可溶有机物(多糖、蛋白质等)。Wang等人以玉米加工污水的颗粒污泥为研究对象,采用流变学方式表征需氧颗粒污泥,发现颗粒污泥随着颗粒规格的减少呈现流化趋势,较大粒径的颗粒污泥因为结构更稳定,其屈服应力低于较小粒径的颗粒污泥;Li等人的研究推论却与之相反,他们以再生水厂的需氧处理污泥为进料,分析了反应器在稳定运行条件下的污泥粒径和流变参数,结果表明,在给定的TS浓度下,粒径越小,屈服应力上升越显著。因为当TS浓度一定时,粒径的减少意味着污泥颗粒之间的接触面和颗粒数目的降低,从而造成更频繁的相互作用。污泥絮体解体造成污泥粒径减少,理论上会使粘度降低,但絮体断裂会释放出大量可溶有机物,这有助于污泥流动。所以从机理上,多数颗粒态对污泥流变性的影响可通过污泥粒径分布机理对流变的影响来解释。污泥表现出的流变性是多诱因共同作用的结果。
 
结论
 
①对于餐厨垃圾需氧处理污泥,随着TS浓度的减小,污泥中的颗粒数目增多,颗粒之间产生污泥絮体的趋势提高,使得流体的流动遭到更大的阻力,表现为流体动力粘度降低。
 
②溶解性有机物和颗粒物均对污泥的流变性有重要影响,当TS≤2%时,污泥的流变性受溶化态有机物影响较大;当TS≥4%时,流变性主要受颗粒物的影响。但随着气温的下降,颗粒物会分解成小分子有机物,导致流变性提高。

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