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水热液化污水厌氧处理研究

作者:漓源环保来源:漓源环保 浏览次数: 日期:2020.01.03

        随着工业化进程的快速发展,各种难降解污水的排放与日俱增,水热液化工业污水就是一种新型能源回收技术的副产物。水热液化(hydrothermal liquefaction,HTL)是热解的一种处理技术,HTL是指在亚/超临界水中,以一定的温度和压力将生物质转化成液态生物油的过程。HTL过程中产生的液相部分含有大量的易生物降解成分和难生物降解成分,有被进一步利用的潜能,而且如果直接排放会造成环境的二次污染。HTL-WW中的有机成分主要是有机酸、醇类、酮类、酚类、芳香族化合物、含N/O杂环化合物等。本文可中将主要介绍HTL-WW组分特点及现有的厌氧消化研究现状,探讨毒性物质的抑制机制及提高HTL-WW水热液化工业污水处理可生化性研究方法,为今后的研究工作提供参考。

        HTL-WW中残余的营养物质丰富,并且大部分有机物易被微生物利用,只有一部分有机物对微生物表现出高毒性作用,因此HTL-WW的厌氧发酵处理对整个系统的能源回收具有重要意义。

        1.水热液化污水厌氧消化技术简介

        厌氧消化反应主要分为水解阶段、产酸、产乙酸和产甲烷4个阶段,如图1所示。该4个阶段的反应分界并非非常严格,而是相互之间交叉进行的。而针对HTL-WW中组分的特点,厌氧消化主要是产乙酸和产甲烷阶段。

水热液化污水厌氧处理研究

        2.厌氧序批式处理技术

        厌氧序批式反应具有较好的固液分离效果,污泥的停留时间较长,增加反应器中污泥浓度,厌氧污泥处理污水能力较高。Chen等用118mL的血清瓶做批式实验,研究不同条件下的HTL-WW发酵特性,发现当水热液化温度为200℃、反应时间为0.5h时产甲烷能力蕞高——314mL/g,当反应温度为320℃时,废液对微生物产甲烷能力限制蕞严重——214mL/g。而且当保持水热液化温度200℃,仅改变反应时间时,累积甲烷产量没有显著差异。反应结束后对微生物菌群进行分析,发现主要是Proteobacteria、Firmicutes、Bacteroidetes在发挥作用,而且在200℃、4h条件下的污水,微生物群落主要是Proteobacteria(63%)。Zheng等通过在批式反应瓶中分别添加沸石、颗粒活性炭和聚氨酯基质探索对产甲烷能力的影响,发现吸附剂有助于生物膜的形成并且在高有机浓度条件下可提高产甲烷能力。沸石和聚氨酯基质有更好的解毒特性,吸附剂的作用类似于缓冲器,只是对抑制性物质暂时储存,使溶液中实际的抑制物质溶度低于抑制阈值。有机物质消耗后,溶液中有机物浓度低于某一值时,吸附剂会发生解吸附作用,为微生物持续供应营养素。

        综述了水热液化污水的物理化学特征,介绍了水热液化污水厌氧消化研究情况以及污水的预处理技术。如何提高污水的可生化性是利用厌氧消化技术重要的前提。通过物理吸附和化学降解等,降低污水中难降解有机物浓度,解除毒性物质抑制作用的同时提高甲烷气体产量,有利于提高整个系统的能源回收率。

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