催化濕式氧化處理城市污水處理廠污泥的實驗研究

【摘要】：我國城市污水處理廠的污泥產(chǎn)量大,排放量(濕重)高達1800萬噸/年,且還將以10-15%的速度增長,污泥出路令人擔憂。因此,探討經(jīng)濟合理的無害化、減量化和資源化處理途徑,具有十分重要的意義。本研究以催化濕式氧化技術(shù)為核心,系統(tǒng)的開展城市污泥處理處置研究 以CODCr去除率為指標,考察了濕式氧化溫度、反應時間和反應氧分壓對污泥濕式氧化處理效果的影響。實驗結(jié)果表明,隨著反應溫度的升高、反應時間的延長和反應體系內(nèi)氧分壓的增加,污泥的CODCr去除率均有所提高。反應溫度180℃、常溫當量氧分壓1.0MPa、反應時間90min為最佳的污泥濕式氧化處理工藝條件,污泥CODCr去除率可達51.1%。 以Cu為主催化組分,等摩爾比復配Fe、Mn、Co、Ce、Zn、Ni、Al和Ag,共沉淀法制備了氧化物催化劑,在固定的反應條件下分析比較了催化劑對污泥濕式氧化反應的催化作用。研究發(fā)現(xiàn),Cu-Fe、Cu-Ni和Cu-Co催化劑分別在反應初期、中期和后期具有較高的催化效率,Cu-Ce催化劑具有較低的銅離子溶出率。 采用Cu、Fe、Co、Ni和Ce五種金屬元素作為催化組分,按照摩爾比1:1:1:1:1的配方制備了γ-Al203為載體的負載型催化劑,并進行了污泥催化濕式氧化處理的條件實驗研究。研究結(jié)果表明,實驗體系內(nèi)污泥催化濕式氧化反應的最佳工藝條件和催化劑優(yōu)化制備方案為：反應溫度180℃、攪拌速度400rpm、催化劑添加量8.0g/L、常溫當量氧分壓1.0MPa、反應時間90min、催化劑浸漬濃度4wt%、催化劑焙燒溫度500℃、催化劑焙燒時間5h。在最佳工藝條件下,污泥CODCr去除率可達72.6%,Cu離子溶出量為19.2mg/L。 在本研究所得的污泥催化濕式氧化最佳工藝條件下,考察了N、P元素的遷移轉(zhuǎn)化,結(jié)果表明,污泥固相中的有機N和P在催化濕式氧化反應條件下大部分以無機化合物的形式轉(zhuǎn)移至液相中；反應進行30min時考察污泥內(nèi)部有機相的遷移轉(zhuǎn)化,發(fā)現(xiàn)污泥固相中的有機物幾乎全部轉(zhuǎn)移至液相或徹底礦化,污泥的脫水性能大大的改善,利用沉降分離、重力過濾和真空抽慮(真空度：0.04MPa)進行固液分離,分別取得：80.3%、85.1%和94.4%的體積減量化程度。 【關(guān)鍵詞】：催化濕式氧化 城市污泥 COD_(Cr)去除率 Cu離子溶出量
【學位授予單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 課題的來源、研究背景和意義11-13
• 1.2.1 課題的來源11-12
• 1.2.2 課題研究的背景情況概述12-13
• 1.2.3 課題研究的意義13
• 1.3 課題研究方案13-15
• 1.3.1 課題研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 課題研究技術(shù)路線和技術(shù)關(guān)鍵14-15
• 1.3.3 課題研究思路15
• 1.4 本文創(chuàng)新點15-16
• 第2章 文獻綜述16-29
• 2.1 城市污泥概述16-18
• 2.1.1 城市污泥的定義16
• 2.1.2 城市污泥的性質(zhì)和分類16-17
• 2.1.3 城市污泥的主要組成成分17
• 2.1.4 城市污泥的危害17-18
• 2.2 城市污泥處理處置工藝簡述18-19
• 2.2.1 發(fā)展概述18-19
• 2.2.2 常見城市污泥處理工藝19
• 2.2.3 常見城市污泥處置工藝19
• 2.3 催化濕式氧化工藝簡述19-29
• 2.3.1 發(fā)展歷程19-20
• 2.3.2 催化濕式氧化反應機理20-22
• 2.3.3 催化濕式氧化反應的分類22-23
• 2.3.4 催化劑的研究23-29
• 第3章 實驗方法29-39
• 3.1 實驗設(shè)備和材料29-33
• 3.1.1 實驗設(shè)備29-30
• 3.1.2 實驗材料30-32
• 3.1.3 監(jiān)測分析儀器和藥品32-33
• 3.2 實驗方法33-39
• 3.2.1 催化劑制備方法33-34
• 3.2.2 催化濕式氧化實驗步驟34
• 3.2.3 監(jiān)測分析方法34-39
• 第4章 污泥濕式氧化處理的實驗研究39-45
• 4.1 引言39
• 4.2 反應溫度對濕式氧化法處理城市污泥的影響39-41
• 4.3 反應時間對濕式氧化法處理城市污泥的影響41-42
• 4.4 氧分壓對濕式氧化法處理城市污泥的影響42-44
• 4.5 小結(jié)44-45
• 第5章 污泥催化濕式氧化處理的實驗研究45-61
• 5.1 催化劑活性組分篩選實驗研究45-48
• 5.2 負載型催化劑參與污泥催化濕式氧化處理的工藝條件研究48-54
• 5.2.1 反應溫度的影響48-50
• 5.2.2 攪拌速度的影響50-52
• 5.2.3 催化劑添加量的影響52-54
• 5.3 負載型催化劑的優(yōu)化制備研究54-60
• 5.3.1 催化劑浸漬濃度的優(yōu)化54-56
• 5.3.2 催化劑焙燒溫度的優(yōu)化56-58
• 5.3.3 催化劑焙燒時間的優(yōu)化58-60
• 5.4 小結(jié)60-61
• 第6章 污泥催化濕式氧化處理后續(xù)工藝的拓展性研究61-66
• 6.1 污泥有機相遷移轉(zhuǎn)換的實驗研究61-62
• 6.2 污泥脫水性能的研究62-63
• 6.3 污泥資源化途徑的探討63-64
• 6.4 基于本文研究的一套污泥處理處置方案設(shè)計64-66
• 第7章 結(jié)論與展望66-68
• 7.1 結(jié)論66-67
• 7.2 展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72

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