【摘要】： 污泥產(chǎn)量的增加及帶來的環(huán)境污染已成為環(huán)保界關(guān)注的焦點。污泥脫水是污泥處置的瓶頸,污泥高溫?zé)峤鈩t因能促進其資源化而成為近年研究的熱點。本論文針對污泥處理處置的關(guān)鍵技術(shù),將微波能引入污泥脫水預(yù)處理及高溫?zé)峤馓幹弥?以污泥減量化、無害化、資源化為主線,研究微波能作用下污泥脫水性改善及結(jié)構(gòu)破壞歷程,分析污泥微波高溫?zé)峤獾男芘c機制,考察微波對污泥中主要污染物——重金屬的固定效果及機理,探討熱解固態(tài)產(chǎn)物的再利用前景。 本文提出采用微波能促進污泥脫水性的改善,考察130s內(nèi)污泥沉降、過濾脫水性的變化,并通過粒度分布及污泥胞外聚合物含量變化探討了相關(guān)機理,分析了污泥結(jié)構(gòu)的破壞歷程。結(jié)果表明:適宜的微波輻射可明顯改善污泥結(jié)構(gòu)及脫水性,900、720和540W微波改善污泥沉降及過濾脫水性的最適宜時間分別50、110和130s,處理后污泥SVI30分別較原泥減少48%、38%和30%,真空抽濾含水率由原泥直接抽濾的85%降為71%。分析認(rèn)為:污泥結(jié)構(gòu)破壞是微波改善去其脫水性的重要因素,900W微波輻射50s污泥中超膠體顆粒有效減少30.7%,胞外糖含量介于15.8-16.5mg/gMLSS時污泥脫水性最佳。核酸能較好地指示微波輻射下污泥細(xì)胞壁開始破裂的時間,過量的微波輻射因破壞污泥的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),導(dǎo)致胞內(nèi)物質(zhì)大量溢出、污泥黏度增加,脫水性惡化。 采用微波能進一步實現(xiàn)濕污泥的直接干燥,確定其中重金屬的固定效果及機理。試驗表明:含水率98%的污泥經(jīng)900W微波作用8min即可實現(xiàn)低耗、快速干燥;不同標(biāo)準(zhǔn)方法及擬自然水體流動條件下的浸出試驗表明:微波干燥污泥可實現(xiàn)其中重金屬Cu、Cr、Zn、Pb的有效固定,試驗通過SEM及XRD手段分析干污泥的化學(xué)組成、結(jié)晶狀況、孔徑結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn):微波可通過破壁、堆積、包埋、固定、成孔過程將重金屬有效閉塞在干污泥0.075-0.75μm的孔徑中,實現(xiàn)重金屬與干污泥的緊密結(jié)合。 通過不同污泥在微波場中的升溫特性確定:污泥在微波場中的加熱溫度低于200℃;通過添加少量SiC、Fe2O3、活性炭、炭化污泥,可促進污泥800℃微波高溫?zé)峤�。在�?yōu)化反應(yīng)條件下,微波高溫?zé)峤馕勰嘤袡C質(zhì)轉(zhuǎn)化率較傳統(tǒng)熱解過程增加10%以上,可實現(xiàn)污泥高效熱解。 微波高溫?zé)峤馕勰喙虘B(tài)產(chǎn)物中的重金屬是其再利用過程中必須考慮的問題。試驗研究發(fā)現(xiàn):與傳統(tǒng)熱解過程相比,微波高溫?zé)峤馕勰噙^程可有效減少重金屬揮發(fā),而且TCLP方法下固態(tài)產(chǎn)物中Cd、Pb、Zn、Cu的浸出濃度降低了80.29%以上;在改變浸取液、液固比、pH以及擬自然水體流動的浸出試驗中,微波高溫?zé)峤馕勰喙虘B(tài)產(chǎn)物中重金屬的固定效果優(yōu)于傳統(tǒng)高溫?zé)峤狻C理分析發(fā)現(xiàn):微波高溫?zé)峤馕勰喙虘B(tài)產(chǎn)物呈堿性、重金屬賦存穩(wěn)定態(tài)增加、不穩(wěn)定態(tài)減少是實現(xiàn)重金屬化學(xué)固定的重要因素;固態(tài)產(chǎn)物歷經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)化、形成微米級顆粒是實現(xiàn)重金屬物理固定的重要因素;化學(xué)及物理固定對重金屬固定共同發(fā)揮作用。 在確定微波高溫?zé)峤馕勰嘤行Ч潭ㄖ亟饘俚幕A(chǔ)上,進一步研究發(fā)現(xiàn):添加炭化污泥條件下的微波高溫?zé)峤馕勰喙虘B(tài)產(chǎn)物對伊紅、番紅的吸附量可達(dá)到73.99mg/g及79.82 mg/g,Freundich等溫吸附模型可較準(zhǔn)確描述伊紅和番紅在固態(tài)產(chǎn)物上的吸附特征;該固態(tài)產(chǎn)物也可同時用作微波能吸收物質(zhì),多次回添到微波高溫?zé)峤馕勰噙^程,但會因粉末化及熔融燒結(jié)作用破壞其的吸附性,因此對固態(tài)產(chǎn)物用作吸附劑或微波能吸收物質(zhì)應(yīng)有所選擇。 通過上述微波能作用下污泥脫水及高溫?zé)峤庑芘c機制的系統(tǒng)研究,可以確定:微波在改善污泥脫水性、實現(xiàn)污泥高效熱解、促進重金屬有效固定以及產(chǎn)物可再利用方面均具有一定的優(yōu)勢,為污泥處理處置的無害化、減量化及資源化提供了一種新的有效途徑。
【圖文】：

1.電源 2.磁電管 3.導(dǎo)波器 4. 紅外測溫儀 5.微波爐腔 6.石英反應(yīng)罐導(dǎo)出管 8.流量計 9.冷凝器 10.冰浴及油類產(chǎn)物收集瓶 11.集氣瓶 12.高純圖 2-1 實驗反應(yīng)裝置圖Fig. 2-1 Schematic diagram of bench-scale microwave apparatus確稱量含水率 70%的脫水城市污泥與適量微波能吸收物質(zhì)均

圖 2-3 Tessier 重金屬形態(tài)五步浸出法Fig. 2-3 The leaching process of heavy metal speciation by Tessier2.2.6.3 TCLP 浸 出 方 法 廢 物 浸 出 毒 性 評 價 方 法 TCLP (Toxicitycharacteristic leaching procedure, US EPA) 可以模擬廢物在填埋場填埋后所
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：X703.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林豐;;污水污泥焚燒處理技術(shù)及其應(yīng)用[J];環(huán)境科技;2011年S1期

2 孟昭明;;淺談污水污泥處理處置技術(shù)[J];黑龍江科技信息;2011年20期

3 侯曉峰;薛惠鋒;;遺傳算法在城市污水處理廠污泥處理處置項目選址中的應(yīng)用[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2011年07期

4 康丹;;武漢市污水污泥處理與處置規(guī)劃介紹[J];給水排水;2011年S1期

5 任春梅;;杭州七格污水處理廠二期污泥處理處置設(shè)計[J];中國新技術(shù)新產(chǎn)品;2011年16期

6 陳偉明;;腈綸微波干燥和熱風(fēng)循環(huán)干燥方法的比較[J];石油化工技術(shù)與經(jīng)濟;2011年02期

7 張輝;金永龍;何志軍;;微波作用下高磷鐵礦提鐵脫磷的實驗研究[J];現(xiàn)代冶金;2010年06期

8 宋學(xué)頂;陳德珍;王中慧;何煒;;污水污泥裂解目標(biāo)產(chǎn)物及殘焦促進植物生長的研究[J];環(huán)境科學(xué);2011年09期

9 周家平;唐強;王麗朋;張力;;污水污泥在富氧環(huán)境下燃燒特性的實驗研究[J];環(huán)境工程學(xué)報;2011年08期

10 張小靈;丁卓平;褚琳;;凬草中多糖微波提取工藝研究[J];遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 解慶林;王敦球;張學(xué)洪;李金城;;污水污泥資源化研究[A];廣西環(huán)境科學(xué)學(xué)會2002—2003年度學(xué)術(shù)論文集[C];2003年

2 陳偉;;高含水率污水污泥復(fù)合頁巖制備輕質(zhì)陶粒研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

3 劉秉國;彭金輝;張利波;張澤彪;郭勝惠;張世敏;;微波在熱分解中的應(yīng)用研究進展[A];2010年全國冶金物理化學(xué)學(xué)術(shù)會議專輯（下冊）[C];2010年

4 王紹林;邱麗娟;;膨化和方便食品微波殺菌保鮮新技術(shù)研究綜述[A];'96全國方便食品加工與包裝技術(shù)交流會論文集[C];1996年

5 白曉慧;;超聲波技術(shù)與污水污泥及難降解廢水處理[A];’2001全國工業(yè)用水與廢水處理技術(shù)交流會論文集暨水處理技術(shù)匯編[C];2001年

6 汪毓萼;張建行;仝其根;;鮮竹筍微波能殺菌低硫保鮮技術(shù)研究[A];慶祝北京食品學(xué)會成立十五周年論文集[C];1994年

7 許洲;;解讀《城鎮(zhèn)污水污泥流化床干化焚燒技術(shù)規(guī)程》[A];2009（上海）水業(yè)熱點論壇——中國污水處理廠污泥處理處置論文集[C];2009年

8 周傳云;胡建偉;倉道平;;利用微波能對食品殺菌的初步研究[A];91'全國包裝和食品機械與食品加工學(xué)術(shù)討論會/包裝和食品機械專業(yè)學(xué)會第二屆學(xué)術(shù)年會論文集（第二冊）[C];1991年

9 趙長通;孫茂鑫;;微波能水處理技術(shù)[A];全國小城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)（設(shè)備）交流與工程咨詢研討會論文集（續(xù)集）[C];2003年

10 趙愛平;;城市污水污泥綜合利用技術(shù)方法探討[A];中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集（中卷）[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 趙福欣;方貴文;吉發(fā)敏;科威：做最好的微波能設(shè)備[N];中國化工報;2002年

2 本報記者 姚遠(yuǎn)方;科威微波能建立奇功[N];中國食品質(zhì)量報;2002年

3 解放軍第260醫(yī)院理療科 陳瑞文;微波能治療哪些病[N];河北科技報(農(nóng)村版);2000年

4 本報記者 馬永剛;山東科弘微波能瞄準(zhǔn)國際穩(wěn)步發(fā)展[N];中國食品報;2008年

5 記者趙福欣;廣州關(guān)注污水污泥同步處理[N];中國化工報;2003年

6 小揚戰(zhàn);科威微波能為食品加工開拓新路[N];廣東科技報;2000年

7 記者 覃燕妮　通訊員 李清明;我市污水污泥全部實現(xiàn)無害化處理[N];三峽日報;2008年

8 孫茂鑫;微波能水處理技術(shù)[N];中國水利報;2003年

9 記者 夏新萍;烏石化分公司從污水污泥中淘金[N];中國石油報;2003年

10 本報記者 班健;微波能污水處理技術(shù)前景廣闊[N];中國環(huán)境報;2003年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 羅暉;污水污泥頁巖建筑材料制備與性能研究[D];重慶大學(xué);2010年

2 方琳;微波能作用下污泥脫水和高溫?zé)峤獾男芘c機制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

3 袁紹春;蚯蚓處理污水污泥工藝及蚯蚓糞土地利用研究[D];重慶大學(xué);2012年

4 顏偉強;顆粒狀切割塊莖類蔬菜微波噴動均勻干燥特性及模型研究[D];江南大學(xué);2011年

5 谷晉川;微波強化硅藻土礦提純機理研究[D];四川大學(xué);2003年

6 涂劍成;污水廠污泥中重金屬脫除技術(shù)及污泥特性變化的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

7 林于廉;微波催化氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液的試驗研究[D];重慶大學(xué);2009年

8 孫勇;微波輔助低溫低壓濕式催化氧化處理高濃度有機廢水的研究[D];大連理工大學(xué);2008年

9 熊思江;污水污泥熱解制取富氫燃?xì)鈱嶒灱皺C理研究[D];華中科技大學(xué);2010年

10 李楠;微波強化處理二甲亞砜生產(chǎn)廢水工藝及機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 祝初梅;微波高溫?zé)峤獬鞘形勰嘀亟饘俟潭ㄐ苎芯縖D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

2 周華;污水污泥熱解特性研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 萬立國;添加物輔助微波高溫?zé)峤馕鬯勰喾磻?yīng)條件的優(yōu)化研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 武偉男;城市污水污泥微波高溫?zé)峤庥皖惍a(chǎn)物特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

5 謝爽;利用污水污泥和高濃度二氧化碳培養(yǎng)海洋微藻技術(shù)研究[D];中國海洋大學(xué);2010年

6 何益得;污水污泥中重金屬在熱解過程中行為研究[D];湖南大學(xué);2010年

7 程凡圣;電磁輻射下的Knoevenagel反應(yīng)研究[D];重慶大學(xué);2011年

8 譚濤;污水污泥含氮模型化合物的構(gòu)建及熱解過程中氮轉(zhuǎn)化途徑研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

9 王霜;城市污水污泥的熱解特性與低溫?zé)峤鈱嶒炑芯縖D];昆明理工大學(xué);2005年

10 黃校亮;水相微波法合成CdTe半導(dǎo)體納米粒子及其在指紋檢測中的應(yīng)用[D];吉林大學(xué);2008年

，

本文編號：2632608