城市污水處理廠剩余污泥的熱酸水解試驗(yàn)研究

【摘要】：隨著我國(guó)城市建設(shè)的不斷加快，市政服務(wù)設(shè)施不斷完善，污泥產(chǎn)量也隨著污水處理量的增加而呈明顯的上升趨勢(shì)。剩余污泥不但含水率非常高，脫水性也很差。如何合理處置產(chǎn)量巨大剩余污泥并最終實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減量化是全世界亟待解決的問(wèn)題。 本文以城市污水處理廠的剩余污泥作為研究對(duì)象，研究了熱酸水解溫度、pH值及反應(yīng)時(shí)間對(duì)污泥脫水性能及污泥破解效果的影響，從結(jié)合水、胞外聚合物組分含量變化的角度分析了熱酸水解改善污泥脫水性能的機(jī)理；從SCOD、TCOD、氨氮及總氮含量的變化規(guī)律分析熱酸水解對(duì)污泥破解效果的影響機(jī)理。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱水解時(shí)胞外聚合物從微生物細(xì)胞表面脫落釋放至液相中，導(dǎo)致上清液中胞外聚合物濃度大幅提升，同時(shí)胞外聚合物所包裹的結(jié)合水釋放；且污泥中微生物細(xì)胞受熱膨脹后瓦解，細(xì)胞內(nèi)部結(jié)合水大量釋放。酸性環(huán)境下，污泥中的羧基等基團(tuán)在疏水性增強(qiáng)，對(duì)水分子的吸附能力降低，污泥中水分分布情況發(fā)生變化?；谝陨先c(diǎn)原因，熱酸水解后污泥中結(jié)合水含量大大降低，可機(jī)械脫除的自由水比例升高，污泥的可脫水程度明顯提高。 熱酸水解可很好的改善污泥的脫水性能，且隨著熱酸水解溫度的升高和反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，污泥的可脫水程度不斷增大。原泥中結(jié)合水含量高達(dá)11.21g/gDS，而在反應(yīng)溫度為170℃、pH值為2、反應(yīng)時(shí)間為60min的條件下，結(jié)合水含量降低到7.07g/gDS，相比原泥其含量降低了36.93%。污泥離心脫水后污泥含水率降低至55.65%，相較熱水解前降低了38.85%。 熱酸水解在促進(jìn)污泥破解方面卓有成效，加酸后大大削弱了微生物對(duì)高溫的抵抗能力，細(xì)胞破碎程度增加，加劇了微生物細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的溶出及其水解程度。隨著溫度的升高、pH值的降低和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水解液中SCOD的濃度不斷增大，污泥的破解程度不斷提高。 本文還通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析得出條件參數(shù)對(duì)剩余污泥水解效果的影響程度大小依次為：水解溫度、pH值、反應(yīng)時(shí)間。并根據(jù)正交試驗(yàn)所得9組數(shù)據(jù)建立了一個(gè)反映熱酸水解效果的數(shù)學(xué)模型。 【關(guān)鍵詞】：剩余污泥 熱酸水解 脫水性能 胞外聚合物 結(jié)合水含量 含水率
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 插圖索引11-13
• 附表索引13-14
• 第1章 緒論14-28
• 1.1 引言14
• 1.2 污泥處理與處置技術(shù)發(fā)展情況14-17
• 1.2.1 污泥處理技術(shù)發(fā)展情況14-15
• 1.2.2 污泥處置技術(shù)發(fā)展情況15-17
• 1.3 污泥的產(chǎn)生及特性17-21
• 1.3.1 污泥的來(lái)源及分類17
• 1.3.2 污泥的特性17-18
• 1.3.3 污泥的水分組成及其去除18-20
• 1.3.4 胞外聚合物（EPS）720-21
• 1.4 污泥預(yù)處理技術(shù)的研究進(jìn)展21-25
• 1.4.1 物理方法21-23
• 1.4.2 化學(xué)方法23-24
• 1.4.3 生物溶胞技術(shù)24
• 1.4.4 熱化學(xué)法24-25
• 1.5 熱水解技術(shù)研究進(jìn)展25-26
• 1.5.1 改善脫水性能25
• 1.5.2 提高污泥的厭氧消化性能25-26
• 1.6 本課題研究的目的及內(nèi)容26-28
• 1.6.1 研究的目的26
• 1.6.2 研究的內(nèi)容26-28
• 第2章 試驗(yàn)設(shè)備及分析方法28-38
• 2.1 試驗(yàn)用料來(lái)源28
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備28-29
• 2.3 試驗(yàn)儀器29
• 2.4 分析方法29-38
• 2.4.1 含水率的分析方法29-30
• 2.4.2 毛細(xì)吸水時(shí)間分析方法30
• 2.4.3 結(jié)合水含量的分析方法30-31
• 2.4.4 EPS的分析方法31-33
• 2.4.5 COD的分析方法33-34
• 2.4.6 氮的分析方法34-35
• 2.4.7 剩余污泥濃度的分析方法35-36
• 2.4.8 BOD5分析方法36
• 2.4.9 重金屬的分析方法36-37
• 2.4.10 污泥形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察37-38
• 第3章 熱處理對(duì)剩余污泥水解效果的影響38-54
• 3.1 水解溫度對(duì)污泥脫水性能的影響38-44
• 3.1.1 水解溫度對(duì)污泥脫水程度的影響38-40
• 3.1.2 結(jié)合水的釋放40-41
• 3.1.3 分形維數(shù)的確定41-44
• 3.2 胞外聚合物的溶解44-46
• 3.3 水解溫度對(duì)污泥破解效果的影響46-49
• 3.3.1 固體物質(zhì)的溶解46-48
• 3.3.2 COD的水解48-49
• 3.4 氮的轉(zhuǎn)化49-50
• 3.5 污泥微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)變化50-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第4章 酸處理對(duì)剩余污泥水解效果的影響54-66
• 4.1 pH值對(duì)污泥脫水性能的影響54-56
• 4.1.1 pH值對(duì)污泥脫水程度的影響54-55
• 4.1.2 結(jié)合水的釋放55-56
• 4.2 胞外聚合物的溶解56-58
• 4.3 pH值對(duì)污泥破解效果的影響58-60
• 4.3.1 固體物質(zhì)的溶解58-59
• 4.3.2 COD的水解59-60
• 4.3.3 氮的轉(zhuǎn)化60
• 4.4 離心上清液的后續(xù)處置問(wèn)題60-63
• 4.4.1 可生化性研究60-62
• 4.4.2 重金屬的釋放62-63
• 4.5 熱酸水解試驗(yàn)優(yōu)化條件63-64
• 4.5.1 因素水平的確定63
• 4.5.2 正交試驗(yàn)及結(jié)果分析63-64
• 4.5.3 方差分析及結(jié)果64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 第5章 熱酸水解破解污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究66-75
• 5.1 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)相關(guān)概念66-69
• 5.1.1 反應(yīng)體系66
• 5.1.2 反應(yīng)速率方程和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程66-67
• 5.1.3 反應(yīng)級(jí)數(shù)及其測(cè)定方法67-69
• 5.2 熱酸水解反應(yīng)數(shù)學(xué)模型的建立69-74
• 5.2.1 反應(yīng)級(jí)數(shù)的確定69
• 5.2.2 數(shù)學(xué)模型的建立69-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 致謝82

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