隨著污水處理設(shè)施建設(shè)高速發(fā)展,污泥產(chǎn)量不斷上升,而污泥中含有的大量有毒有害物質(zhì)如處理不當(dāng)極易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染�；谀ぜ夹g(shù)在污水處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,膜的高效固液分離能力也逐步應(yīng)用于污泥處理,然而由于膜同步濃縮消化污泥過程中污泥濃度較高膜污染較為嚴(yán)重,阻礙了膜技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。在這樣的背景下,本研究將電場(chǎng)作用與膜分離同步濃縮消化污泥技術(shù)(MSTD)相結(jié)合,考察了旋轉(zhuǎn)電極耦合膜分離處理剩余活性污泥工藝(MRESTD)的可行性,以期為污泥處理提供新思路。論文首先考察電場(chǎng)作用(電壓梯度、電極材料、污泥初始濃度、污泥初始pH)對(duì)污泥性質(zhì)的影響,并對(duì)加電前后污泥的表面形態(tài)及粒徑進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在電壓為30 V,陽極材料為鈦板,污泥初始濃度為6 g/L,pH為10的實(shí)驗(yàn)條件下,污泥毛細(xì)吸水時(shí)間縮短、脫水性能變好,污泥中SCOD值上升,說明適當(dāng)?shù)碾妶?chǎng)條件有利于提高剩余活性污泥脫水性及溶胞性,提高剩余污泥的穩(wěn)定效果。同時(shí)通過微生物顯微鏡對(duì)加電過程中污泥的表面形態(tài)分析結(jié)合污泥粒徑的變化可知,沒有外加電場(chǎng)作用的污泥中存在著較大的污泥絮體團(tuán),在電場(chǎng)作用60 min后污泥團(tuán)聚現(xiàn)象明顯,絮體增大,此時(shí)污泥中位粒徑略微有所上升,在電場(chǎng)作用120 min后污泥絮體逐漸破碎,此時(shí)污泥粒徑略微下降,表明電場(chǎng)的持續(xù)作用會(huì)破壞污泥膠體。論文同時(shí)分析了導(dǎo)電微濾膜在不同電壓及不同污泥濃度條件下的抗污染情況。首先根據(jù)外加電場(chǎng)對(duì)剩余活性污泥性質(zhì)的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,測(cè)得在30 V電壓條件下導(dǎo)電膜臨界通量為10-12 L/(m~2·h),而不加電時(shí)臨界通量為30-34 L/(m~2·h),說明30 V電壓條件會(huì)加劇膜污染程度。在10 V條件下20 h內(nèi)導(dǎo)電膜濃縮消化剩余活性污泥實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),對(duì)比不加電的空白組,加電組跨膜壓力上升更快。分析其主要原因?yàn)?1)加電使污泥混合液pH逐漸下降導(dǎo)致帶負(fù)電粒子逐漸減少,而陰極膜吸引帶正電顆粒,顆粒不斷在膜面沉積,使膜污染加劇;2)10 V電壓條件已超過導(dǎo)電微濾膜的臨界場(chǎng)強(qiáng),電場(chǎng)強(qiáng)度過大使污泥混合液中顆粒不斷在膜表面聚集,堵塞膜孔,膜污染加劇。在探究不同污泥濃度以及不同電壓梯度對(duì)導(dǎo)電膜臨界通量的影響實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),污泥濃度由10 g/L上升至30 g/L時(shí),導(dǎo)電膜臨界通量值逐漸減小,同時(shí)使臨界通量發(fā)生變化的電壓值逐漸上升,由3 V上升至6 V,但整個(gè)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程中導(dǎo)電膜臨界通量并未上升而是逐漸下降,說明隨著污泥濃度和電壓梯度的升高,導(dǎo)電膜臨界通量逐漸下降,膜過濾性能逐漸降低。(1)論文最后根據(jù)導(dǎo)電微濾膜在不同電壓及不同污泥濃度條件下表現(xiàn)出的抗污染性能基礎(chǔ)上繼續(xù)對(duì)旋轉(zhuǎn)電極耦合膜分離處理剩余活性污泥工藝(MRESTD)的電壓條件和轉(zhuǎn)速條件進(jìn)行了相關(guān)探索。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)20 h運(yùn)行時(shí)間內(nèi),當(dāng)電壓為1 V、2 V、3 V時(shí)比不加電條件膜壓力略低,導(dǎo)電膜表現(xiàn)出一定的抗污染性,但分析不同電壓下膜面EDS能譜發(fā)現(xiàn),電壓越高,膜面吸附的金屬離子越多,對(duì)膜造成的影響越大,同時(shí)在轉(zhuǎn)速條件的探究中,發(fā)現(xiàn)相比0 rmp/min,在30 rmp/min和60 rmp/min條件下膜壓力略低,且60 rmp/min條件下電流值相對(duì)更高,故MRESTD工藝的最佳電壓和轉(zhuǎn)速條件確定為1 V和60 rmp/min。為進(jìn)一步驗(yàn)證該工藝的可行性,在最佳電壓和轉(zhuǎn)速條件下以MSTD工藝作參考對(duì)MRESTD工藝進(jìn)行了15天的長(zhǎng)期運(yùn)行監(jiān)測(cè),實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)MRESTD工藝表現(xiàn)出了較好的抗污染性,在運(yùn)行終點(diǎn)MSTD工藝空白組跨膜壓力升至20 kPa,而MRESTD實(shí)驗(yàn)組TMP僅為6.5 kPa,跨膜壓力越小說明膜收到的污染越輕;同時(shí)MRESTD實(shí)驗(yàn)組和MSTD空白組MLSS從最初的2-3g/L上升至36 g/L左右,MLVSS也升至28.13 g/L左右,MRESTD工藝MLSS和MLVSS累積消解率達(dá)53.09%和45.37%,MSTD工藝最終MLSS和MLVSS累積消解率達(dá)49.86%和38.60%,實(shí)驗(yàn)組和空白組都實(shí)現(xiàn)了同步濃縮消化。相比之下,MRESTD工藝污泥消化效果更好;污泥消化機(jī)制方面發(fā)現(xiàn),MRESTD實(shí)驗(yàn)組和MSTD空白組在運(yùn)行的15 d內(nèi)DO從初始的4.7 mg/L左右下降至運(yùn)行終點(diǎn)的0.8 mg/L左右,污泥由好氧消化轉(zhuǎn)為微好氧消化;MRESTD實(shí)驗(yàn)組SCOD含量相比MSTD空白組略高,說明外加電場(chǎng)條件細(xì)胞破碎釋放有機(jī)物增多,給微生物提供了能量來源,進(jìn)一步提高了VSS消化率;導(dǎo)電膜抗污染機(jī)理方面,其主要原因是外加電場(chǎng)作用增強(qiáng)了污泥混合液中污染物與陰極膜之間的靜電排斥力,從而減少了污染物在膜面的沉積;同時(shí)外加電場(chǎng)作用下,污泥粘度、EPS和SMP略微下降,說明電場(chǎng)對(duì)污泥混合液的性質(zhì)有一定影響,電場(chǎng)作用有利于延緩膜污染。
【學(xué)位單位】：上海第二工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703

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本文編號(hào)：2810936