水葫芦与污泥联合厌氧消化产沼气试验研究

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1、硕士学位论文水葫芦与污泥联合厌氧消化产沼气试验研究作者姓名高文学科专业环境工程指导教师伍健东副教授所在学院环境与能源学院论文提交日期2018年6月ExperimentalStudyonBiogasProductionfromAnaerobicCo-digestionofWaterHyacinthandSludgeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GaoWenSupervisor：A.P.WuJiandongSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X

2、705学校代号：10561学号：201520132800华南理工大学硕士学位论文水葫芦与污泥联合厌氧消化产沼气试验研究作者姓名：高文指导教师姓名、职称：伍健东副教授申请学位级别：硕士学科专业名称：环境工程研究方向：污染控制与环境修复技术论文提交日期：2018年6月11日论文答辩日期：2018年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：蒋仲杰教授委员：丘勇才教授赖森潮教授石林教授陆少鸣教授摘要污泥含有丰富的有机质，水葫芦含有较多的纤维素，两者均可作为厌氧消化的底物。污泥和水葫芦联合厌氧消化既可克服它们各自单独消化时的缺陷，实现污泥稳定化，稀释潜在

3、有毒化合物，增加可降解有机物负荷，提高消化产气效率，又可减少水葫芦对生态系统的危害以及实现污泥和水葫芦的资源化利用。本课题以脱水污泥和水葫芦为原料，分别采用批式实验和半连续式厌氧消化反应器试验，探求体系固含量、水葫芦不同形态、有机负荷和污泥热处理对污泥和水葫芦联合厌氧消化的影响。采用批式实验研究不同固含量对污泥厌氧消化的影响，结果表明，体系固含量为6%和8%时的TS甲烷产率最高，分别为92.02mL/gTS和94.33mL/gTS。在固含量分别为6%和8%的条件下，将不同形态的水葫芦与污泥混合进行联合厌氧消化实验，添加水葫芦渣实验组的累积产甲烷量、日产沼气量峰值、TS甲烷产率以

4、及TS和VS降解率均为最高。系统固含量为8%时，添加水葫芦渣的累积产甲烷量为3892mL，且固含量为8%时的TS甲烷产率明显高于固含量为6%时的。采用半连续式厌氧消化反应器，在不同有机负荷条件下，研究了污泥与水葫芦渣联合厌氧消化的产气性能和系统稳定性，结果表明随着有机负荷的增加，日产沼气量和日产甲烷量均呈上升趋势，有机负荷为2.12gVS/(L·d)时，甲烷产率最高，系统较稳定，厌氧消化产甲烷性能最好。在不同热处理温度和时间条件下，研究了热处理对污泥特性的影响。结果表明，热处理温度为70℃时，SCOD溶出效果最显著，处理温度超过70℃时，SCOD浓度增速减缓。在70℃、60mi

5、n和90℃、60min条件下对污泥进行热处理，探讨污泥热处理对污泥与水葫芦渣半连续式厌氧消化在产气性能、系统稳定性和微生物群落结构等方面的影响。试验表明，2个反应器中VFA和氨氮处于较低水平，并没有形成VFA和氨氮的积累。热处理能提高系统的消化性能，R2反应器（90℃热处理）的平均日产沼气量和平均日产甲烷量比R1反应器（70℃热处理）分别提高11.57%和16.92%。16rRNA分析结果表明，原料微生物多样性较丰富，随着厌氧消化的进行，微生物多样性减少。Methanosaeta为消化过程中的优势菌属，在反应器R1和R2中的占比分别从42.42%增加至76.10%和74.36%

6、，乙酸型产甲烷菌相对丰度高于氢型产甲烷菌，故乙酸的分解是该联合厌氧消化体系中CH4的主要产生途径。关键词：污泥；水葫芦；厌氧消化；沼气IAbstractSludgeisrichinorganicmatter,andwaterhyacinthcontainsmorecellulose,bothofwhichcanbeusedassubstratesforanaerobicdigestion.Theanaerobicco-digestionofsludgeandwaterhyacinthcanovercomethedefectsoftheirseparatedigestion,re

7、alizethestabilizationofsludge,dilutethepotentialtoxiccompounds,increasetheloadofbiodegradableorganicmatter,improvetheefficiencyofdigestionandgasproduction,andreducetheharmofwaterhyacinthtotheecosystem,aswellastherealizationoftheresourceutilizationo