【摘要】：活性污泥法在世界范圍內廣泛地應用于市政污水和工業(yè)廢水處理�；钚晕勰噙^程是利用微生物將廢水中的溶解性和膠體有機物轉化為生物固相或者二氧化碳和水。這個過程產生的主要副產物—剩余活性污泥，它的處理對污水處理廠來說是面臨的一個嚴重問題。剩余污泥中含有大量的有毒有害的有機和無機物質，例如病原菌、寄生蟲卵和一些重金屬。剩余污泥在排放前必須經過處理以避免對生態(tài)系統(tǒng)造成危害。 目前我們國家對剩余污泥的解決方針是將已產生的污泥進行處理與利用。常規(guī)方法是剩余污泥經過濃縮、脫水、穩(wěn)定等預處理后進行填埋、焚燒、土地利用、排海等最終處置方法與綜合利用。但是這些處置方法都有其自身的缺陷。并且剩余污泥的處理費用約占整個污水處理廠運行費用的25%~65%。能耗高不僅影響污水處理成本，而已也會影響到能源資源的可持續(xù)利用和能源生產過程中所產生的環(huán)境污染問題。因此，有必要開發(fā)新的污泥處理方法并且盡可能的減少污泥處理的能耗。本研究主要包括以下幾個方面的內容: （1）嗜熱菌污泥減量化研究。從污泥中分離出一株嗜熱菌，通過16S rRNA基因序列分析為一株新菌，命名為Bacillus sp. Hnu。嗜熱菌Bacillus sp. Hnu能夠產蛋白酶，這能夠促進污泥水解。對嗜熱菌Bacillus sp. Hnu對污泥水解效果進行了研究。結果表明，在高溫和高溶解氧條件下對VSS的溶解率有利，同樣影響蛋白酶活性。在60°C、pH=6.9，厭氧、微好氧、好氧反應108h時，VSS最大溶解率分別為21.5%、42.5%和54.4%。VSS溶解率和蛋白酶活性受pH值影響不大。動力學研究表明嗜熱菌Bacillus sp. Hnu促進污泥水解和空白試驗均符合一級動力學模型（60°C除外）。嗜熱菌Bacillus sp. Hnu促進污泥水解在40°C條件下，厭氧、微好氧、好氧水解速率常數分別為空白的3倍、4.8倍和7倍；在50°C條件下，厭氧、微好氧、好氧水解速率常數分別為空白的3.5倍、9.8倍和11.8倍；在60°C條件下，厭氧、微好氧、好氧水解速率常數分別為空白的2.7倍、7.2倍和10.3倍。這表明嗜熱菌Bacillus sp. Hnu和溶解氧能夠促進污泥水解。 （2）太陽能作為熱源污泥減量化。本研究表明，不同季節(jié)對太陽能作為熱源污泥固體的溶解影響較大，夏季污泥停留時間為10天TS、TVS最大去除率分別為37%和44%；秋季太陽能作為熱源TS、TVS最大去除率分別為29.3%和27.5%；而冬季太陽能作為熱源TS、TVS最大去除率分別僅為18.5%和24.8%。污泥停留時間不同污泥固體溶解率顯著不同，當污泥停留時間從10天延長到20天時，秋季TS從14g/L減少到7.1g/L，TVS從8g/L減少到3.7g/L，TS、TVS去除率分別從29.3%和27.5%增大到49.3%和53.4%。同一季節(jié)不同天氣情況對反應器內溫度影響較大，這直接會影響到污泥固體的溶解速率。夏季晴天反應器內溫度較室外平均溫度高18°C，雨天反應器內溫度較室外平均溫度高12.5°C；秋季晴天反應器內溫度較室外平均溫度高17.4°C，秋季雨天反應器內溫度較室外平均溫度高6.1°C；冬季晴天反應器內溫度較室外平均溫度高10°C，冬季雨天反應器內溫度較室外平均溫度高4°C。 （3）利用吸附法從污泥消解液中制備優(yōu)質的磷酸銨鎂。改性的甘蔗渣能夠有效的去除污泥上清液中的重金屬。改性甘蔗渣添加量為1g/L時，Cu、Cd、Zn、Pb最大去除率分別為96%、95%、98%和97%。改性甘蔗渣吸附重金屬符合二級動力學方程。pH是同時去除氮磷的最重要參數之一。去除氨根離子的最優(yōu)pH為9.4，去除磷酸根離子的最優(yōu)pH為9.6。過量的鎂離子相對于磷酸根離子，對氨氮有更好的去除效率，當Mg/N/P摩爾比從1:1:1增加到1.3:1:1時，氨氮離子的去除率從75%增加到90%，同時SCOD去除率從38%增加到48%。制備的磷酸銨鎂與純磷酸銨鎂的成分基本一致，換句話說制備的沉淀物的X射線衍射峰跟標準磷酸銨鎂的數據庫資料相符，波峰的位置和強度一致，制備的磷酸銨鎂符合我國肥料所有的生態(tài)指標，因此制備的磷酸銨鎂可以作為我國一種優(yōu)質的肥料。 （4）利用廢鐵屑從污泥中去除和回收磷。本研究結果表明廢鐵屑能夠有效的去除污泥中的磷。在廢鐵屑添加量為1g/L，2g/L和3g/L時，對磷的最高去除率分別為39%，93%和99%。廢鐵屑對污泥中磷的去除機理主要是廢鐵屑對磷的表面吸附和鐵還原細菌和水解酸化菌對廢鐵屑的水解酸化腐蝕和生物還原廢鐵屑所產生的鐵離子和亞鐵離子跟磷酸根離子產生沉淀。廢鐵屑對污泥中磷的去除最主要是水解酸化細菌對污泥的水解酸化使得污泥pH值降低對廢鐵屑造成腐蝕，腐蝕產生的鐵離子和亞鐵離子跟磷酸鹽產生沉淀。去除機理排第二位的是廢鐵屑對磷的吸附，在廢鐵屑添加量為1g/L，2g/L和3g/L時廢鐵屑對磷的吸附所占比例分別低于16%，34%和38%。廢鐵屑這種材料有可能得到廣泛的應用，由于它除磷效率高，廣泛供應，能耗低。去除的磷利用磁性介質可以實現(xiàn)56%的回收。本方法能有效去除污泥中的磷，操作方便，運行穩(wěn)定，費用低，能夠回收磷資源，因此本方法比其他物理化學方法更有潛力。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703
【圖文】：

圖 2.1 微生物細胞結構圖Fig. 2.1 Microbial cell structure污泥處理方法1 機械法破碎污泥技術.1 作用原理機械法就是用機械應力破壞活性污泥細胞，從而釋放出胞內物質的方法。包括研磨和高壓法等。.2 研究現(xiàn)狀Hao 等人[46]用機械分散器研究對活性污泥中高等動物細胞的破壞，研究發(fā)器的機械剪切能夠根除活性污泥中的高等生物。機械剪切對酵母菌的形態(tài)活性沒有影響，對比酵母菌體積小的細菌更沒有影響。機械剪切只能對活

[85-89]。污泥處理流程圖見圖2.2。圖2.2污泥減量流程圖Fig. 2.2 The schematic diagram of sewage sludge reduction

【參考文獻】

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本文編號：2715919