污水作為資源能源的載體,具有很大回收潛力。然而現(xiàn)行污水處理工藝往往能耗高、碳排放量大且資源能源回收率低,難以滿足當(dāng)今社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求,在降耗的同時回收污水資源能源是未來污水處理技術(shù)的重要發(fā)展方向。本文提出基于污水污染物富集和厭氧消化的生活污水資源能源回收新技術(shù),采用化學(xué)混凝及活性污泥強化混凝輔助微篩工藝的污水污染物富集技術(shù),能實現(xiàn)污水有機物及氮磷資源的大量富集截留,并通過超聲破解富碳污泥大大提升厭氧消化產(chǎn)氣性能,有效回收污水中的資源能源物質(zhì)。研究了“化學(xué)混凝+微篩”工藝、“活性污泥強化混凝+微篩”工藝的污水污染物富集規(guī)律。通過出水有機物、氮磷等物質(zhì)的富集效能對化學(xué)藥劑種類和投加劑量、污泥投加量和投加點、微篩孔徑和轉(zhuǎn)數(shù)等條件進行優(yōu)化,并對出水有機物特性和富碳污泥性質(zhì)進行了分析,結(jié)果表明:四種混凝劑對污水COD富集效果差別明顯,依次為PFCPACPAFCAl2(SO4)3。當(dāng)PFC投加量為150 mg/L,PAM投加5 mg/L,污染物富集效果較好且具有較高的VSS/TSS;活性污泥在化學(xué)混凝前投加且投加量為1500mg/L時,對各種污染物的富集作用均具有明顯的強化作用,尤其能極大提高污水SCOD和NH4+-N的富集率,富集率分別達到56.01%和41.44%,是投加污泥前的5.9倍和5.8倍,但活性污泥的引入造成富碳污泥的VSS/TSS有所降低;微篩能極大的截留混凝后聚集的顆粒絮體污泥以及吸附在絮體污泥上的溶解態(tài)物質(zhì),當(dāng)微篩孔徑不大于100μm,轉(zhuǎn)數(shù)為30rpm時,能很好的截留富碳污泥絮體,SS去除率達97.42%。對“污泥強化混凝+微篩”富碳污泥進行超聲破解處理,當(dāng)聲能密度為2.1W/m L、超聲作用時間為20 min時,污泥上清液SCOD濃度由初始的95.88 mg/L提高到1362.51 mg/L,增加了14.2倍,此時污泥蛋白質(zhì)和多糖等有機組分也得到了很好的溶出。實驗表明低聲能密度和短時間的超聲作用下從污水富集的NH4+-N能得到快速釋放,增加聲能密度和時間,NH4+-N濃度增加緩慢,此后主要來自蛋白質(zhì)類物質(zhì)的水解。TP釋放的濃度近乎與超聲時間成正比,聲能密度大于1.5 W/m L更利于富碳污泥TP的釋放。通過有機和無機組分溶出量與比能耗關(guān)系分析可知,富碳污泥的超聲比能耗宜控制在6000-8000k J/kg。據(jù)紅外結(jié)果顯示“混凝+微篩”富碳污泥和“污泥強化混凝+微篩”富碳污泥中蛋白質(zhì)和多糖的吸收峰較活性污泥強,說明含量更高,“污泥強化混凝+微篩”富碳污泥經(jīng)超聲處理后其吸收峰減弱,說明蛋白質(zhì)和多糖溶出,利于厭氧消化。靜態(tài)厭氧消化實驗表明三種富碳污泥產(chǎn)氣量顯著提高且均具有更高的CH4/CO2值,“混凝+微篩”富碳污泥(R1)、“污泥強化混凝+微篩”富碳污泥(R2)、“污泥強化混凝+微篩”富碳污泥(R3)三種富碳污泥的產(chǎn)氣率分別為531 m L/g VS、326 m L/g VS和610 m L/g VS,是對照組剩余污泥(R0)的2.5倍、1.5倍和2.8倍。富碳污泥在整個消化過程中,保持著較低含量的VFAs值和NH4+-N值,沒有出現(xiàn)酸抑制和氨抑制現(xiàn)象。根據(jù)厭氧消化液相中TP濃度變化規(guī)律,R2和R3具有很大的磷回收潛力。R3的底物降解率最大,TS、VS、TCOD降解率分別達51.7%、58.4%和49.9%。厭氧消化體系中重金屬含量均處于較低水平,不會抑制厭氧消化產(chǎn)氣過程。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 生活污水有機物富集技術(shù)及其研究進展
        1.2.1 化學(xué)混凝技術(shù)
        1.2.2 高負荷活性污泥吸附技術(shù)
        1.2.3 篩分過濾技術(shù)
    1.3 污泥厭氧消化技術(shù)
        1.3.1 污泥厭氧消化技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 超聲預(yù)處理技術(shù)在污泥厭氧消化中應(yīng)用
    1.4 基于污水有機物富集的能源化技術(shù)
    1.5 研究目的和研究內(nèi)容
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
第2章 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 實驗污水和污泥來源
        2.1.2 化學(xué)藥劑
        2.1.3 實驗儀器
    2.2 實驗裝置與方法
        2.2.1 污水污染物富集實驗
        2.2.2 富碳污泥超聲實驗
        2.2.3 富碳污泥厭氧消化實驗
    2.3 分析項目與檢測方法
        2.3.1 常規(guī)水質(zhì)指標檢測方法
        2.3.2 三維熒光
        2.3.3 凝膠色譜
        2.3.4 掃描電鏡
        2.3.5 紅外光譜
第3章 污泥強化混凝+微篩富集污水污染物效能研究
    3.1 化學(xué)混凝+微篩工藝富集污水污染物研究
        3.1.1 對有機物富集的影響
4
+-N富集的影響'>        3.1.2 對NH4
+-N富集的影響
        3.1.3 對TP富集的影響
        3.1.4 PAM投加量的影響
    3.2 污泥強化混凝+微篩工藝富集污水污染物研究
        3.2.1 對有機物富集的影響
4
+-N富集的影響'>        3.2.2 對NH4
+-N富集的影響
        3.2.3 對TP富集的影響
    3.3 微篩工藝富集效能研究
        3.3.1 不同孔徑對污染物富集的影響
        3.3.2 不同轉(zhuǎn)數(shù)對污染物富集的影響
    3.4 進出水有機物特性分析
        3.4.1 分子量分布特性分析
        3.4.2 熒光特性分析
    3.5 富碳污泥性質(zhì)比較分析
        3.5.1 化學(xué)混凝過程對VSS/TSS及污泥產(chǎn)量的影響
        3.5.2 化學(xué)混凝過程對污泥粒徑的影響
        3.5.3 污泥強化混凝過程對VSS/TSS及污泥產(chǎn)量的影響
        3.5.4 活性污泥強化混凝過程對污泥粒徑的影響
    3.6 本章小結(jié)
第4章 富碳污泥超聲破解效能研究
    4.1 超聲對富碳污泥有機組分溶出的影響
        4.1.1 對固體性物質(zhì)破解效果的影響
        4.1.2 對蛋白質(zhì)和多糖溶出的影響
        4.1.3 比能耗與有機組分增量的關(guān)系分析
    4.2 超聲對富碳污泥氮磷釋放的影響
4
+-N釋放的影響'>        4.2.1 對NH4
+-N釋放的影響
        4.2.2 對TP釋放的影響
        4.2.3 比能耗與氮磷組分增量的關(guān)系分析
    4.3 超聲后富碳污泥特性分析
        4.3.1 富碳污泥紅外分析
        4.3.2 富碳污泥絮體表面特征分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 不同富碳污泥厭氧消化處理效能研究
    5.1 不同富碳污泥的產(chǎn)氣變化規(guī)律分析
        5.1.1 厭氧消化過程中氣體產(chǎn)量變化規(guī)律
        5.1.2 厭氧消化過程中甲烷產(chǎn)量變化規(guī)律
        5.1.3 厭氧消化過程中氣體組分變化規(guī)律
    5.2 厭氧消化過程中液相性質(zhì)分析
        5.2.1 SCOD的變化
        5.2.2 揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）的變化
4
+-N的變化'>        5.2.3 NH4
+-N的變化
        5.2.4 TP的變化
    5.3 厭氧消化后底物降解率
    5.4 厭氧消化前后體系中重金屬含量變化
        5.4.1 厭氧消化前后液相中重金屬含量變化
        5.4.2 厭氧消化前后固相中重金屬含量變化
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2877292

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