本文關(guān)鍵詞：污泥預處理強化及厭氧消化特性研究

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【摘要】：近些年隨著我國污水治理力度不斷加強,污泥產(chǎn)量越來越大,污泥的處理處置問題也變得越來越重要。與國外相比,我國的污泥有機物含量較低,泥沙顆粒等無機含量偏高。為了提高污泥的厭氧消化效率,研究人員提出了許多預處理工藝,包括熱水解、堿處理、臭氧處理等。其中熱水解是人們研究的一個重要領(lǐng)域,但人們多關(guān)注于溫度高于100℃的高溫預處理,而對低于100℃的熱水解研究較少。本研究采用CSTR反應器,探究剩余污泥在低溫熱水解過程中的有機物變化規(guī)律和污泥減量效果。找出最佳低溫熱水解條件,并在此基礎上,探究過硫酸鈉對剩余污泥破解程度的進一步影響。根據(jù)污泥破解程度確定最佳處理條件和組合工藝,并討論最佳預處理工藝對污泥厭氧消化過程的強化。研究表明,在低溫熱水解試驗中,采用60℃、70℃、80℃三個溫度條件分別對污泥樣品預處理12h后,污泥的各項指標基本穩(wěn)定,不再變化。此時,60℃處理后的污泥上清液中的SCOD提高了17.1倍,70℃條件下SCOD提高了23.3倍;80℃條件下SCOD提高了25.0倍。其中70℃條件比60℃條件處理效果提高了三分之一,而80℃條件比70℃條件處理效果提高量不到十分之一。用污泥低溫熱水解前后的SCOD變化來定義污泥破解程度發(fā)現(xiàn),70℃條件下污泥的破解程度只能達到22%作用。剩余污泥在70℃條件下熱水解12h,經(jīng)分子光譜分析發(fā)現(xiàn),污泥上清液中有溶解性細胞副產(chǎn)物類物質(zhì)產(chǎn)生,如一些具有共軛雙鍵結(jié)構(gòu)的核酸和大量苯環(huán)類物質(zhì)。在低溫熱水解條件下,用過硫酸鈉作為氧化劑,采用熱解(60-90℃)方式活化產(chǎn)生具有強氧化性的硫酸自由基來進一步氧化破解污泥。通過實驗發(fā)現(xiàn),在過硫酸鈉投量為0.01g/g TS、活化溫度為70℃、反應時間為90min的條件下,單獨采用過硫酸鈉氧化對污泥的破解程度能達到18%左右。而在低溫熱水解前后投加作為氧化劑的過硫酸鈉,并沒有進一步提高污泥的破解程度,此時的污泥破解程度依舊只能達到22%左右,與單獨對污泥進行低溫熱水解的結(jié)果相差不大。對低溫熱水解的剩余污泥進行高溫(55±1℃)厭氧消化和產(chǎn)甲烷實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn),低溫熱水解后的污泥在20d的產(chǎn)甲烷實驗中,與原污泥相比,其產(chǎn)甲烷量提高了142%。對低溫熱水解后的污泥進行序批間歇式進樣的方式厭氧消化發(fā)現(xiàn),與原污泥相比,在34d的消化周期內(nèi),污泥的整體TS減量差別不大,都是達到23%~26%。縮短消化時間到20d時,低溫熱水解污泥消化后的TS減少率也能達到22%左右,而原污泥的TS減少率只能達到17%,結(jié)果表明,低溫熱水解可以縮短污泥厭氧消化時間。
【關(guān)鍵詞】：剩余污泥 低溫熱水解 過硫酸鈉 厭氧消化
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 課題背景及研究目的和意義11-14
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究目的及意義12-14
• 1.2 污泥的處理與處置14-17
• 1.2.1 污泥處理處置的目的14-15
• 1.2.2 污泥處理處置的技術(shù)15-17
• 1.3 污泥預處理技術(shù)研究現(xiàn)狀17-22
• 1.3.1 物理預處理方法17-19
• 1.3.2 化學預處理方法19-21
• 1.3.3 生物預處理方法21
• 1.3.4 其他聯(lián)合預處理方法21-22
• 1.4 低溫熱水解處理污泥現(xiàn)狀22-23
• 1.5 基于硫酸自由基的高級氧化技術(shù)23-25
• 1.5.1 硫酸自由基的產(chǎn)生23-24
• 1.5.2 基于硫酸自由基的高級氧化技術(shù)的研究現(xiàn)狀24-25
• 1.6 主要研究內(nèi)容25-27
• 第2章 實驗材料與方法27-33
• 2.1 實驗裝置與運行方法27-29
• 2.1.1 低溫熱水解實驗27
• 2.1.2 過硫酸鈉氧化預處理剩余污泥實驗27
• 2.1.3 低溫熱水解對剩余污泥產(chǎn)氣的影響實驗27-28
• 2.1.4 污泥厭氧發(fā)酵實驗28-29
• 2.2 污泥來源與性質(zhì)29
• 2.3 實驗設備29-30
• 2.4 試驗檢測項目與測定方法30-31
• 2.4.1 常規(guī)檢測分析30-31
• 2.4.2 分子光譜分析31
• 2.5 定義31-33
• 第3章 低溫熱預處理對剩余污泥性質(zhì)的影響33-47
• 3.1 污泥濃度對污泥分解程度的影響33
• 3.2 低溫熱水解對有機物溶出的影響33-40
• 3.2.1 預處理對污泥pH的影響34
• 3.2.2 預處理對污泥SCOD的影響34-35
• 3.2.3 預處理對污泥NH_4~+-N的影響35-36
• 3.2.4 預處理對污泥上清液中TVFAs的影響36-39
• 3.2.5 預處理對污泥上清液中蛋白質(zhì)和多糖濃度的影響39-40
• 3.3 低溫熱水解對污泥減量效果的研究40-41
• 3.4 污泥低溫熱預處理連續(xù)運行工藝41-42
• 3.4.1 污泥上清液中SCOD的變化規(guī)律41-42
• 3.4.2 SCOD/TCOD的變化規(guī)律42
• 3.5 低溫熱水解前后有機物變化規(guī)律42-45
• 3.5.1 低溫熱水解對污泥絮體結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 3.5.2 低溫熱水解前后污泥上清液的紫外光譜特征43-44
• 3.5.3 低溫熱水解前后污泥上清液的三維熒光光譜特征44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第4章 硫酸自由基氧化預處理對剩余污泥性質(zhì)的影響47-56
• 4.1 硫酸自由基氧化預處理剩余污泥的條件優(yōu)化47-51
• 4.1.1 污泥濃度對污泥破解程度的影響47-48
• 4.1.2 反應時間對污泥分解程度的影響48
• 4.1.3 過硫酸鈉氧化對污泥性質(zhì)的影響48-51
• 4.2 先硫酸自由基氧化后低溫熱水解預處理對污泥破解的影響51-52
• 4.3 先低溫熱水解后硫酸自由基氧化預處理對污泥性質(zhì)的影響52-54
• 4.3.1 污泥樣品的pH值變化52
• 4.3.2 上清液中SCOD的變化52-53
• 4.3.3 上清液中NH_4~+-N的變化53
• 4.3.4 上清液中VFA的變化53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 低溫熱水解對厭氧消化的影響56-64
• 5.1 低溫熱水解對厭氧消化產(chǎn)甲烷的影響56-57
• 5.1.1 低溫熱水解對累積甲烷產(chǎn)量的影響56-57
• 5.1.2 低溫熱水解對日甲烷產(chǎn)量的影響57
• 5.2 厭氧消化過程中污泥性質(zhì)的變化57-62
• 5.2.1 pH和堿度在厭氧消化周期內(nèi)的變化規(guī)律58-59
• 5.2.2 NH_4~+-N在厭氧消化周期內(nèi)的變化規(guī)律59
• 5.2.3 COD在厭氧發(fā)酵周期內(nèi)的變化規(guī)律59-61
• 5.2.4 污泥厭氧消化過程中的污泥減量61-62
• 5.3 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-73
• 致謝73

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5 王，

本文編號：640912