介质阻挡放电改善污泥水解及产甲烷性能

doi:10.11894/iwt.2019-0751

摘要/Abstract

摘要：

通过介质阻挡放电等离子体技术对剩余污泥进行预处理及厌氧消化实验，研究了介质阻挡放电主要参数对剩余污泥的水解效果及污泥性质的影响，对处理后污泥进行厌氧消化实验。考察了介质阻挡放电产生的主要自由基在污泥水解过程中的贡献。结果表明，经介质阻挡放电预处理后污泥的SCOD显著提高，由160 mg/L提升至811 mg/L，污泥上清液中的蛋白质、多糖及氨氮均提高，且·OH在此过程中的贡献明显优于O₂^·-。介质阻挡放电能显著改善污泥厌氧消化性能，其20 d中温厌氧消化累计甲烷产量可达452 mL，相比原污泥提升105.4%以上。

关键词: 介质阻挡放电, 剩余污泥, 厌氧消化

Abstract:

The dielectric barrier discharge plasma technology was used to pretreat and anaerobic digested on excess sludge. The influence of main parameters of dielectric barrier discharge on the characteristics of excess sludge was studied. Also, the treated sludge was anaerobic digested. Furthermore, the contribution of free radicals generated by dielectric barrier discharge to sludge hydrolysis was investigated. The experimental results showed that the SCOD of the sludge after pretreatment by dielectric barrier discharge was significantly improved from 160 mg/L to 811 mg/L. Also, the protein, polysaccharide and ammonia nitrogen in the supernatant of the sludge were significantly improved, and the contribution of·OH was obviously better than O₂^·- in the process. The dielectric barrier discharge could significantly improve the anaerobic digestion performance of the sludge. The cumulative methane production of the 20-day medium-temperature anaerobic digestion could reach 452 mL, which was 105.4% higher than that of the original sludge.

Key words: dielectric barrier discharge, excess sludge, anaerobic digestion

中图分类号:

TU992.3

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https://www.iwt.cn/CN/Y2020/V40/I8/60

图/表 10

表1 污泥主要性质

项目	pH	MLVSS/（mg·L^-1）	MLSS/（mg·L^-1）	SCOD/（mg·L^-1）	NH₄⁺-N/（mg·L^-1）
接种污泥	7.36	9.95×103	1.22×104	221	39.2
剩余污泥	7.22	1.06×104	1.18×104	160	40.3

图1 实验装置
1—等离子体电源；2—调压器；3—示波器；4—低压极；5—螺纹铜棒；6—石英玻璃；7—硫酸铜溶液；8—高压铜板；9—污泥溶液；10—放电空间。

表2 放电时间对污泥有机物释放的影响

放电时间/min	0	5	10	15	20	25
SCOD/（mg·L^-1）	160	352	433	614	725	811

表3 放电频率对污泥有机物释放的影响

放电频率/kHz	8	9	10	11	12
SCOD/（mg·L^-1）	635	684	751	783	811

表4 放电电压对污泥有机物释放的影响

放电电压/kV	8	9	10	11	12
SCOD/（mg·L^-1）	423	473	577	731	811

图2 蛋白质和多糖的变化情况

图3 氨氮和pH的变化

图4 自由基抑制剂对污泥有机物释放的影响

图5 厌氧消化日产甲烷量

图6 厌氧消化累计产甲烷量

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