本文選題：剩余污泥　切入點(diǎn)：超聲波破解　出處：《西南交通大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著城鎮(zhèn)污水處理廠的大量建設(shè)和運(yùn)行,污泥的產(chǎn)量大幅度增加。我國于2015年2月發(fā)布的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(“水十條”)明確指出:在2020年底前,地級(jí)及以上城市污泥無害化處理處置率應(yīng)達(dá)到90%以上,由此可見,污泥的處理處置已迫在眉睫。大量研究表明,在污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥,含有大量有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)元素,是一種有一定價(jià)值的資源。因此,開發(fā)低碳環(huán)保的資源化污泥處理處置技術(shù)是目前國內(nèi)外污水處理行業(yè)的研究熱點(diǎn)。本文首先分析國內(nèi)外關(guān)于污泥處理處置的主要方法及其優(yōu)缺點(diǎn),然后,以污泥處理處置的減量化、無害化和資源化為基本原則,并基于蚯蚓的生態(tài)處理功能,選擇以污水廠剩余污泥為主要原料,并混合摻加一定量的秸稈和雞糞,采用超聲波破解技術(shù)耦合好氧堆肥預(yù)處理,結(jié)合蚯蚓處理工藝對(duì)其進(jìn)行處置。該研究主要測試了污泥的基本性質(zhì)、微生物數(shù)量、營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬含量等指標(biāo),進(jìn)而分析污泥在處理前后,性質(zhì)的變化特征和影響因素。主要研究內(nèi)容和研究成果有以下幾個(gè)方面:好氧堆肥使污泥堆肥堆體溫度上升,其產(chǎn)生的高溫,能夠滿足污泥無害化的基本要求。在預(yù)處理過程中,含水率、EC (電導(dǎo)率)、有機(jī)質(zhì)、TOC、TN、C/N、富里酸(FA)、病原體含量有不同程度降低,pH值、TP、TK、胡敏酸(HA)、HA/FA值則有不同程度的提高。污泥經(jīng)過超聲波破解耦合好氧堆肥預(yù)處理后,污泥的腐殖化和有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定化程度得到初步提高,為下一步蚯蚓處理污泥創(chuàng)造了良好條件。采用蚯蚓對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的污泥進(jìn)行處置,污泥的pH值、TOC、C/N、FA、污泥中病原體含量有所降低,而EC值、TN、TP、TK、HA值、堿解氮、速效磷、速效鉀則有所升高,可見,蚯蚓處理能使有機(jī)質(zhì)得到進(jìn)一步分解。同時(shí),有機(jī)氮的礦化程度加快,堆肥產(chǎn)品的肥效和腐熟程度均得到提高,從而能夠進(jìn)一步有效減少污泥處理后的病原體含量,使其能夠滿足土地利用的要求。而雞糞的添加對(duì)污泥各項(xiàng)指標(biāo)的影響較小。在構(gòu)建超聲波耦合好氧堆肥預(yù)處理結(jié)合蚯蚓處理剩余污泥系統(tǒng)時(shí),通過基于時(shí)間的變化和TOC的減少速率,探討建立該系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。在整個(gè)處理過程中,通過微生物和蚯蚓的協(xié)同作用,反應(yīng)器中的有機(jī)質(zhì)不斷分解。隨著水分和一些有毒有害氣體的揮發(fā),堆體存在質(zhì)量損失,產(chǎn)生濃縮效應(yīng),使得重金屬在處理后,Zn、Cu、Pb、Cd、Cr、Hg、As等8種元素的相對(duì)濃度均有所上升,但其總量變化幅度不大。通過采用修正BCR法對(duì)污泥中的重金屬形態(tài)進(jìn)行分級(jí)測定可知,其弱酸提取態(tài)和可還原態(tài)所占比例均有所降低,而穩(wěn)定性更高的可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)占比上升,因此經(jīng)過處理后,污泥中的重金屬穩(wěn)定性得到提高。在蚯蚓對(duì)重金屬的吸收方面,蚯蚓對(duì)Cd和Ni表現(xiàn)出生物富集作用,對(duì)其他的重金屬則表現(xiàn)為生物吸收,說明蚯蚓處理可促進(jìn)重金屬鈍化/固化,并能降低其生物毒性。經(jīng)過超聲波設(shè)備處理的污泥,其內(nèi)部產(chǎn)生“空穴”作用,能夠有效的破壞污泥絮體結(jié)構(gòu),擊破污泥細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)并釋放出細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì),為污泥好氧堆肥和蚯蚓處理,創(chuàng)造有利的條件。因此,使用超聲波技術(shù)的組別,在有機(jī)質(zhì)、TN、TP、TK、速效養(yǎng)分含量和病原體的滅活率等方面,在不同程度上優(yōu)于對(duì)照組,可見,超聲波處理技術(shù)能夠提高污泥處理的深度。蚯蚓處理污泥后,其體重平均增長25.38%,通過方差分析表明,超聲波破解技術(shù)的加入和蚯蚓放養(yǎng)密度對(duì)蚯蚓體重的增長,存在顯著影響。并且蚯蚓的放養(yǎng)密度對(duì)于污泥的有機(jī)質(zhì)降解、TP、TK和重金屬的富集等方面有積極的作用。通過對(duì)污泥微觀結(jié)構(gòu)的觀察,超聲波破解耦合好氧堆肥預(yù)處理和蚯蚓生物處理均有助于破壞污泥原有的致密結(jié)構(gòu),提高空氣的流通效率,降低堆肥粘度,促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成,并能夠把污泥轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)疏松、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)豐富并富含營養(yǎng)成分的蚯蚓糞,從而提高污泥的回收利用價(jià)值。綜合試驗(yàn)的各項(xiàng)指標(biāo),確定使用超聲波耦合好氧堆肥預(yù)處理結(jié)合蚯蚓處理剩余污泥系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù):超聲處理時(shí)間10分鐘,處理量為60%,蚯蚓放養(yǎng)密度為80 g/kg。
[Abstract]:With a large number of construction and operation of urban sewage treatment plant, sludge yield greatly increased. In February 2015 China issued "water pollution prevention action plan" (water ten) clearly pointed out that before the end of 2020, the prefecture level and above city sludge harmless disposal rate should reach 90% or more, thus, treatment sludge disposal is imminent. A large number of studies show that, the residual sludge in the sewage treatment process, contains a lot of organic matter and nutrients, is a valuable resource. Therefore, the resources of sludge treatment and disposal technology development of low carbon environmental protection at home and abroad is the sewage treatment industry. This paper first analyzes the research hotspot the main methods of sludge treatment and disposal at home and abroad and its advantages and disadvantages, and then, the sludge treatment and disposal of sludge reduction, harmless and resource as the basic principle, and based on the ecological treatment of earthworm Function, choose to excess sludge as the main raw material, and mixed with a certain amount of straw and chicken manure, by coupling ultrasonic crack technology of Aerobic Composting Pretreatment Combined with earthworm treatment process to dispose of them. The study mainly tested the basic properties of sludge, microbial quantity, index of nutrients and heavy metal content then, in the analysis of sludge before and after treatment, factors change characteristics and impact properties. The main research contents and results are as follows: aerobic composting of sludge compost pile temperature rise, the high temperature generated, can meet the basic requirements of sludge harmless. In the process of pretreatment, water content, electrical conductivity (EC), organic matter, TOC, TN, C/N, fulvic acid (FA), the pathogen content decreased to some extent, the value of pH, TP, TK, Hu Min acid (HA), the HA/FA value is improved to different degrees. The sludge after ultrasonic coupling good crack Aerobic composting after pretreatment of sludge and organic matter humification degree has been improved steadily, creating favorable conditions for the next step. The use of earthworm earthworm treatment sludge disposal of the pretreated sludge, sludge pH, TOC, C/N, FA, pathogen content in sludge decreased, while EC the value of TN, TP, TK, HA value, available nitrogen, available phosphorus, available potassium increased, visible, earthworms can make further decomposition of organic matter. At the same time, the degree of mineralization of organic nitrogen to accelerate, the fertilizer efficiency of compost and maturity are improved, which can further reduce the pathogen content of sludge after the treatment, which can meet the requirements of land use. The chicken is added on the indicators of the sludge is smaller. In the construction of ultrasonic coupling Aerobic Composting Pretreatment sludge treatment system combined with earthworm, through the change of time and based on TOC The reduction rate of dynamic model of the system. In the whole process, through the synergy of microorganisms and earthworms, organic matter in the reactor of continuous decomposition. With water and some toxic and harmful gas volatilization, pile quality loss, condensation effect, the heavy metal in the after treatment, Zn, Cu Pb, Cd, Cr, Hg, and the relative concentration of 8 kinds of elements such as As increased, but the total change slightly. By using the modified BCR method for speciation of heavy metals in sludge classification determination shows that the acid extractable state and reducible proportion decreased, and higher stability oxidizable and residual ratio increased, so after the treatment, the stability of heavy metals in the sludge can be improved. In the absorption of heavy metals on earthworms, earthworm Cd and Ni exhibit bioaccumulation of heavy metals showed the other For the biological absorption, indicating earthworm treatment can promote the passivation / curing, and can reduce the biological toxicity. After ultrasonic treatment equipment of sludge, the internally generated "hole" effect, can effectively destroy the sludge floc structure, break the sludge cell wall structure and release of intracellular substances for aerobic composting and earthworms, and create favorable conditions. Therefore, the use of ultrasonic technology in groups, organic matter, TN, TP, TK, available nutrient content and pathogen inactivation rate, in varying degrees than the control group, the ultrasonic treatment technology can improve the sludge treatment. The depth of earthworm treatment sludge, the the average weight increase of 25.38%, through the analysis of variance showed that the growth of the technology of ultrasonic crack and adding earthworm stocking density on earthworm weight, has a significant impact. And earthworm stocking density for organic sludge Quality degradation, TP, and TK have a positive effect on the heavy metals accumulation and so on. Through the observation of microstructure of sludge, ultrasonic disintegration coupled Aerobic Composting Pretreatment and earthworm biological treatment are helpful to destroy the dense original sludge, improve air circulation efficiency, reduce the viscosity of compost, and can promote the formation of soil aggregates. The sludge into loose structure, aggregate structure and rich in nutrient rich vermicompost, thereby improving sludge recycling value. The indexes test, operating parameters are determined using ultrasonic coupling Aerobic Composting Pretreatment sludge treatment system combined with earthworm: ultrasonic treatment time of 10 minutes, the processing capacity of 60%, earthworm stocking the density is 80 g/kg.

【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S141.4;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1643491