傳統(tǒng)污水的資源化主要是研究水本身的回用,回用水主要用于綠化、洗滌、工業(yè)冷卻水等。污水回用技術(shù),從一定程度上緩解了水資源的緊張,但是忽略了污水中含有的豐富的碳?xì)滟Y源,將這些更有用的資源當(dāng)作“垃圾”處理掉,降低了污水的可利用價(jià)值。污水中的COD是一種含能有機(jī)碳?xì)湮镔|(zhì),從污染方面來(lái)看是污染物,然而從資源方面如果利用得當(dāng)?shù)脑?huà)是豐富的有機(jī)碳?xì)滟Y源。如何通過(guò)技術(shù)本身降低污水處理成本,同時(shí)將有機(jī)碳?xì)滟Y源從污水中分離、富集并轉(zhuǎn)化成能源產(chǎn)生利潤(rùn)反饋于污水處理,達(dá)到污水處理、水資源回用、碳?xì)滟Y源回收的多重目的,是污水循環(huán)經(jīng)濟(jì)研究的重點(diǎn)。污水中資源的價(jià)值分兩部分,一部分是水資源回用價(jià)值;一部分是污水中有機(jī)碳?xì)滟Y源價(jià)值。如果能在污水處理的同時(shí)獲得能源,則可以一舉兩得,真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 論文針對(duì)目前污水處理現(xiàn)狀,圍繞循環(huán)經(jīng)濟(jì)主題,提出以回收生活污水中機(jī)碳?xì)滟Y源價(jià)值為主要目的的污水循環(huán)經(jīng)濟(jì)新思路和具體模式。本文重點(diǎn)研究了污水碳?xì)滟Y源回收和水回用技術(shù),使污水循環(huán)經(jīng)濟(jì)更具有可行性。通過(guò)對(duì)生物質(zhì)鋸末物理化學(xué)性質(zhì)及其環(huán)境效應(yīng)的討論,將生物質(zhì)鋸末這種農(nóng)林廢棄資源作為一種新型環(huán)境材料,用于有機(jī)廢水的處理,并將吸附了有機(jī)質(zhì)的鋸末進(jìn)行碳?xì)滟Y源循環(huán)研究;利用生物質(zhì)催化氣化技術(shù)和厭氧發(fā)酵技術(shù),實(shí)現(xiàn)碳?xì)滟Y源的循環(huán);結(jié)合人工濕地作為后續(xù)工藝,使經(jīng)鋸末吸附-人工濕地法處理的生活污水達(dá)到國(guó)家中水回用水的標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)生活污水的資源化。 通過(guò)大量的研究,獲得的主要成果如下: (1)針對(duì)目前水處理現(xiàn)狀存在的問(wèn)題,分析了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和污水處理的關(guān)系,提出了污水處理新思路,即污水及其碳?xì)滟Y源回用技術(shù)思想和模式。 (2)通過(guò)鋸末對(duì)生活污水TOC的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)研究,對(duì)鋸末的吸附特性及對(duì)生活污水TOC的去除效果和吸附量進(jìn)行系統(tǒng)的分析,并對(duì)其吸附機(jī)理進(jìn)行了分析探討。試驗(yàn)結(jié)果表明鋸末對(duì)生活污水具有較好的吸附性能,為污水及其碳?xì)滟Y源回用技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)。 (3)將生物質(zhì)吸附塔放大,結(jié)合人工濕地等處理單元,形成中水回用和碳?xì)滟Y源回收系統(tǒng)。研究了系統(tǒng)對(duì)對(duì)色度,濁度,CODcr、BOD5、NH3-N的處理效果,經(jīng)系統(tǒng)處理的出水的指標(biāo)均達(dá)到了《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/48-1999),實(shí)現(xiàn)污水回用和碳?xì)滟Y源回收雙重目標(biāo)。 (4)利用生物質(zhì)裂解氣化和催化重整技術(shù),確定工藝條件,將碳?xì)滟Y源進(jìn)行能源回收利用。吸附前鋸末氣體產(chǎn)量為1.19m3/kg,富集有機(jī)物的鋸末催化氣化氣體產(chǎn)量1.50m3/kg,比原始鋸末氣體產(chǎn)量提高26.1%,氫產(chǎn)量也增加38.8%,熱值增加1349kJ/Nm3,顯然吸附后的鋸末其他產(chǎn)量遠(yuǎn)大于吸附前的鋸末;此外,吸附后的鋸末的產(chǎn)氫量也高于吸附前鋸末。由此可見(jiàn),在相同試驗(yàn)條件下,富集有機(jī)物的鋸末產(chǎn)氣量和產(chǎn)氫量均高于原始未吸附過(guò)的鋸末,這部分是由富集和截留的有機(jī)物所貢獻(xiàn)的。 (5)采用厭氧發(fā)酵系統(tǒng),利用被吸附的有機(jī)物和鋸末作為碳、氮源進(jìn)行了吸附前后鋸末的厭氧發(fā)酵試驗(yàn),生產(chǎn)有用的發(fā)酵產(chǎn)品。通過(guò)三組實(shí)驗(yàn)對(duì)照,空白樣產(chǎn)甲烷量只有0.87L,未吸附鋸末產(chǎn)氣量是3.94L,吸附后鋸末總產(chǎn)氣量為18.70L,是未吸附的4倍多,吸附工藝回收的鋸末日產(chǎn)氣量明顯高于原始鋸末,產(chǎn)氣總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始鋸末。試驗(yàn)結(jié)果證明用低成本的生物質(zhì)凈化處理城市生活污水,濃縮富集污水中的碳?xì)滟Y源,并用吸附后的生物質(zhì)作為厭氧發(fā)酵原料產(chǎn)生沼氣能源,具有理論和實(shí)踐的價(jià)值。通過(guò)SEM圖片和傅立葉變換紅外光譜圖分析了碳?xì)淠茉囱h(huán)的機(jī)理。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類(lèi)】：X703
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 自然界水資源
    1.2 我國(guó)水資源與水環(huán)境現(xiàn)狀
    1.3 國(guó)內(nèi)外污水資源化研究進(jìn)展
        1.3.1 傳統(tǒng)污水資源化的內(nèi)涵和意義
        1.3.2 國(guó)內(nèi)外污水再生主要處理工藝
            1.3.2.1 活性污泥法
            1.3.2.2 生物膜
            1.3.2.3 膜分離技術(shù)
            1.3.2.4 混凝沉淀-過(guò)濾技術(shù)
            1.3.2.5 吸附技術(shù)
    1.4 循環(huán)經(jīng)濟(jì)是我國(guó)21 世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然選擇
        1.4.1 循環(huán)經(jīng)濟(jì)含義
        1.4.2 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的基本內(nèi)涵
    1.5 循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念下污水處理新思路
        1.5.1 污水再生處理難題
        1.5.2 污水資源化和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系
        1.5.3 生物質(zhì)鋸末材料的環(huán)境效應(yīng)
            1.5.3.1 生物質(zhì)鋸末在水處理中的應(yīng)用
            1.5.3.2 生物質(zhì)鋸末在能源方面的應(yīng)用
        1.5.4 循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念下的污水處理新思路
        1.5.5 設(shè)計(jì)思想
    1.6 研究的目的與意義
    1.7 污水及其碳?xì)滟Y源回用技術(shù)模式
    1.8 本文研究的內(nèi)容和重點(diǎn)技術(shù)路線(xiàn)
    1.9 本章小結(jié)
2 生物質(zhì)鋸末的物理化學(xué)性質(zhì)
    2.1 引言
    2.2 生物質(zhì)鋸末的來(lái)源
    2.3 鋸末的化學(xué)組成
    2.4 鋸末的性質(zhì)、形態(tài)與活性特征分析
        2.4.1 鋸末的比表面積
        2.4.2 鋸末的工業(yè)分析
        2.4.3 鋸末的元素分析
        2.4.4 鋸末的發(fā)熱值
    2.5 本章小結(jié)
3 生物質(zhì)鋸末對(duì)生活廢水的吸附研究
    3.1 引言
    3.2 試驗(yàn)材料和儀器
        3.2.1 試驗(yàn)材料
        3.2.2 試驗(yàn)儀器
    3.3 測(cè)定指標(biāo)和分析方法
        3.3.1 測(cè)定指標(biāo)和分析方法
        3.3.2 樣品分離與測(cè)定
    3.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        3.4.1 鋸末釋放可溶物試驗(yàn)研究
        3.4.2 鋸末與活性炭的吸附對(duì)比試驗(yàn)
        3.4.3 吸附平衡時(shí)間
        3.4.4 靜態(tài)吸附試驗(yàn)研究
        3.4.5 吸附熱力學(xué)試驗(yàn)研究
        3.4.6 動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)研究
    3.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        3.5.1 鋸末釋放可溶物試驗(yàn)研究
        3.5.2 鋸末與活性炭的吸附性能比較
        3.5.3 吸附平衡時(shí)間
        3.5.4 靜態(tài)吸附性能研究
            3.5.4.1 pH 值對(duì)鋸末吸附性能的影響
            3.5.4.2 鋸末粒徑對(duì)吸附的影響
            3.5.4.3 鋸末劑量對(duì)吸附的影響
            3.5.4.4 污水TOC 濃度對(duì)吸附的影響
            3.5.4.5 溫度對(duì)鋸末吸附的影響
            3.5.4.6 振蕩速度對(duì)鋸末吸附的影響
        3.5.5 吸附熱力學(xué)研究
        3.5.6 吸附動(dòng)力學(xué)研究
            3.5.6.1 固液吸附動(dòng)力學(xué)的基本理論
            3.5.6.2 污水TOC 濃度對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)的影響
            3.5.6.3 振蕩速度對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)的影響
        3.5.7 動(dòng)態(tài)吸附性能研究
            3.5.7.1 鋸末柱高對(duì)穿透曲線(xiàn)的影響
            3.5.7.2 生活污水TOC 濃度對(duì)穿透曲線(xiàn)的影響
            3.5.7.3 生活污水進(jìn)水速度對(duì)穿透曲線(xiàn)的影響
    3.6 掃描電鏡SEM 分析
    3.7 傅立葉變換紅外光譜分析
    3.8 本章小結(jié)
4 污水回用及碳?xì)滟Y源富集系統(tǒng)中試試驗(yàn)研究
    4.1 引言
    4.2 試驗(yàn)單元設(shè)備
        4.2.1 預(yù)處理池和緩沖池設(shè)計(jì)
        4.2.2 生物質(zhì)吸附塔設(shè)計(jì)
        4.2.3 人工濕地設(shè)計(jì)
    4.3 試驗(yàn)方法
    4.4 檢測(cè)指標(biāo)和檢測(cè)方法
    4.5 系統(tǒng)對(duì)污水各個(gè)指標(biāo)的處理效果
        4.5.1 系統(tǒng)對(duì)色度的處理效果
        4.5.2 系統(tǒng)對(duì)濁度的處理效果
Cr的處理效果'>        4.5.3 系統(tǒng)對(duì)COD_Cr的處理效果
5的處理效果'>        4.5.4 系統(tǒng)對(duì)BOD₅的處理效果
        4.5.5 系統(tǒng)對(duì)氨氮的處理效果
    4.6 污水碳?xì)滟Y源回收過(guò)程分析
        4.6.1 生活污水碳?xì)滟Y源回收流程
        4.6.2 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)碳?xì)滟Y源的回收試驗(yàn)
            4.6.2.1 試驗(yàn)裝置
            4.6.2.2 試驗(yàn)方法
        4.6.3 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)碳?xì)滟Y源的回收機(jī)理分析
            4.6.3.1 系統(tǒng)對(duì)大顆粒有機(jī)碳?xì)滟Y源的回收
            4.6.3.2 系統(tǒng)對(duì)溶解性有機(jī)碳?xì)滟Y源的回收
        4.6.4 物料預(yù)處理
    4.7 本章小結(jié)
5 污水碳?xì)滟Y源熱解氣化和催化重整試驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 研究目的
    5.3 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
        5.3.1 生物質(zhì)氣化工藝確定
            5.3.1.1 氣化介質(zhì)
            5.3.1.2 催化方法
            5.3.1.3 催化劑
        5.3.2 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
        5.3.3 生物質(zhì)水蒸氣催化氣化的基本原理
            5.3.3.1 生物質(zhì)的干燥
            5.3.3.2 熱裂解反應(yīng)
            5.3.3.3 還原反應(yīng)
            5.3.3.4 催化裂解、重整反應(yīng)
    5.4 試驗(yàn)方法及測(cè)定方法
        5.4.1 試驗(yàn)原料制備
        5.4.2 試驗(yàn)過(guò)程和條件
        5.4.3 氣化過(guò)程的評(píng)價(jià)指標(biāo)和氣體成分分析方法
            5.4.3.1 氣化過(guò)程的評(píng)價(jià)指標(biāo)
            5.4.3.2 氣體成分測(cè)定方法
    5.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.5.1 氣體組成和分析
        5.5.2 副產(chǎn)品分析
    5.6 本章小結(jié)
6 污水碳?xì)滟Y源厭氧發(fā)酵試驗(yàn)研究
    6.1 引言
    6.2 研究目的和內(nèi)容
    6.3 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)和試驗(yàn)初始條件確定
        6.3.1 厭氧發(fā)酵原理
        6.3.2 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)
        6.3.3 藥品與儀器
        6.3.4 試驗(yàn)參數(shù)確定
            6.3.4.1 影響發(fā)酵細(xì)菌功能的環(huán)境條件
            6.3.4.2 厭氧發(fā)酵試驗(yàn)初始條件確定
    6.4 試驗(yàn)材料和方法
        6.4.1 試驗(yàn)材料
            6.4.1.1 接種物
            6.4.1.2 生物質(zhì)處理
            6.4.1.3 發(fā)酵液的配制
        6.4.2 pH 的測(cè)定
        6.4.3 試驗(yàn)步驟
    6.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        6.5.1 pH 值
        6.5.2 日產(chǎn)氣量
        6.5.3 總產(chǎn)氣量
    6.6 污水碳?xì)滟Y源循環(huán)表征
        6.6.1 掃描電鏡SEM 圖片表征
        6.6.2 傅立葉變換紅外光譜表征
    6.7 本章小結(jié)
7 污水及其碳?xì)滟Y源回用技術(shù)效益分析
    7.1 可行性分析
    7.2 經(jīng)濟(jì)效益
        7.2.1 水資源回用的經(jīng)濟(jì)效益
        7.2.2 碳?xì)滟Y源裂解氣化制氣經(jīng)濟(jì)效益
    7.3 環(huán)境效益
    7.4 能源效益
8 結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 研究創(chuàng)新點(diǎn)
    8.3 后續(xù)工作建議
    8.4 展望本研究
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 李苛;乙二胺改性鋸末對(duì)水體中陰離子染料的吸附研究[D];鄭州大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2867822