本文關(guān)鍵詞：電磁波預處理對剩余污泥絮凝脫水效果的影響研究

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【摘要】：隨著城市污水處理率的不斷提高,污泥的減量化工作日益緊迫。電磁波技術(shù)應用于改善污泥脫水性能已有一些進展,但僅局限于靜態(tài)、單一性研究。將電磁波技術(shù)同傳統(tǒng)絮凝調(diào)理技術(shù)結(jié)合,研究電磁波預處理帶來的污泥特性的改變及其對剩余污泥絮凝脫水效果的影響,對電磁波技術(shù)運用于實際生產(chǎn)具有現(xiàn)實意義。本課題組建了2450MHz和5800MHz兩種頻率的電磁波污泥絮凝脫水組合工藝,采用武漢市沙湖污水處理廠二沉池剩余污泥,將污泥先通過電磁波預處理裝置,后添加絮凝劑PAM+,通過絮凝攪拌裝置完成絮凝反應,追蹤監(jiān)測全套處理流程中污泥含水率、TN、TP、SCOD、EPS等污泥特性指標的變化情況。試驗結(jié)果和結(jié)論如下:1、電磁波污泥絮凝脫水組合工藝單因素和響應面優(yōu)化試驗污泥的脫水性能隨2450MHz和5800MHz電磁波強度的變化趨勢相似:剩余污泥接受低強度的電磁波預處理后,脫水性能變好,在經(jīng)歷一段中強度電磁波預處理后脫水性能惡化,隨著電磁波強度的繼續(xù)增大,脫水性能又得到不同程度改善。同時,5800MHz電磁波對脫水性能的影響存在滯后性,且可用于改善污泥脫水性能的強度區(qū)間較2450MHz電磁波更窄。響應面優(yōu)化結(jié)果表明,2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝在取得最優(yōu)脫水效果時,電磁波加載時間約為70s,污泥加載量約為100mL,絮凝劑投加量集中在5-6 g/kg-SS、電磁波加載功率和pH因素的取值不固定,存在多種組合;5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面優(yōu)化試驗得到的優(yōu)化方案中,電磁波加載功率約為200W,電磁波加載時間在40s左右,污泥pH值為5,污泥加載量約為70mL,絮凝劑投加量在9-10 g/kg-SS之間。從提升脫水性能的角度來說,2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝效果略優(yōu),但5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝的能耗更低。2、胞外聚合物(EPS)對剩余污泥絮凝脫水的影響研究發(fā)現(xiàn)電磁波的加載功率越大、加載時間越長、污泥加載量越低,上清液中LB-EPS越多、TB-EPS越少。在電磁波作用于剩余污泥初期,處于外層的高含水率LB-EPS首先剝落進入水相,有利于污泥脫水性能的改善。電磁波持續(xù)作用,TB-EPS逐漸轉(zhuǎn)變成LB-EPS松散粘附于膠體外側(cè),使污泥顆粒表面的吸附水含量大幅度增加,污泥的脫水性能惡化。污泥TB-EPS中蛋白質(zhì)比重對污泥脫水性能有著指示作用,蛋白質(zhì)比重越大,污泥脫水性能越優(yōu)。同時,發(fā)現(xiàn)電磁波預處理帶來的污泥TN、SCOD大量釋放與LB-EPS含量的變化有關(guān),之間存在著線性關(guān)系。3、電磁波的生物效應對剩余污泥絮凝脫水的影響機理1)電磁波的熱效應帶來有機物的大量溶出。通過考察2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝的有機物溶出量同電磁波能量的關(guān)系,得到以下有機物溶出模型:CTN=0.007W-0.070 CSCOD=0.6×10-3W+0.458 CLB-EPS=0.019W+1.735CTN=0.052T+0.080 CSCOD=4.3×10-3T +0.470 CLB-EPS =0.137T+2.129CTN=-0.022V+5.436 CSCOD=1.81×10-3V+0.908 CLB-EPS =-0.059V+16.1902)電磁波預處理為剩余污泥帶來了顯著的非熱效應——“功率密度窗”效應。電磁波污泥絮凝脫水組合工藝中,污泥脫水性能在2450MHz頻率電磁波強度為0-40 kWh/m3時和5800MHz頻率電磁波強度為36.85-86.41kWh/m3和102.93-135.96 kWh/m3時,分別得到不同程度的改善。3)通過電鏡掃描觀察污泥微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)電磁波預處理可使菌膠團中作為細胞連接物的粘性物質(zhì)——EPS明顯降低,改善污泥脫水性能。而同等強度的5800MHz頻率電磁波預處理作用效果較2450MHz頻率稍弱:絮體顆粒更大,胞外粘性物質(zhì)更多。同時也發(fā)現(xiàn),投加絮凝劑后,污泥顆粒變得更大、緊實,邊緣變得更為圓滑,有利于發(fā)生絮凝沉降。而通過比較2450MHz頻率電磁波作用下,污泥脫水性能最優(yōu)和最差時污泥顆粒電鏡掃描圖片,發(fā)現(xiàn)污泥脫水性能的惡化是由于污泥絮體變得破碎、胞外粘性物質(zhì)減少而使污泥發(fā)生絮凝變得困難。
【關(guān)鍵詞】：電磁波 絮凝 污泥脫水 EPS 窗效應
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 剩余污泥絮凝概述10-14
• 1.1.1 剩余污泥性質(zhì)10
• 1.1.2 剩余污泥的絮凝10-12
• 1.1.3 污泥脫水預處理常用絮凝劑12-14
• 1.2 電磁波技術(shù)在污泥處理中的應用及研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.1 電磁波技術(shù)在污泥處理中的應用現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 電磁波污泥脫水機理研究進展15
• 1.3 課題來源和背景15-16
• 1.3.1 課題來源15
• 1.3.2 選題背景與意義15-16
• 1.4 研究目標與內(nèi)容16-18
• 1.4.1 研究目標16-17
• 1.4.2 研究內(nèi)容17-18
• 第2章 試驗設計和方法18-26
• 2.1 絮凝劑種類的優(yōu)選試驗18-19
• 2.2 試驗裝置設計19-20
• 2.3 試驗設計20-22
• 2.3.1 試驗方法設計20-21
• 2.3.2 試驗流程操作21-22
• 2.4 試驗材料和分析方法22-26
• 2.4.1 試驗泥源22
• 2.4.2 試驗藥劑22-23
• 2.4.3 試驗儀器23
• 2.4.4 分析方法23-26
• 第3章 2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝試驗研究26-42
• 3.1 2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝單因素試驗26-33
• 3.1.1 原污泥pH值調(diào)理的影響試驗26-27
• 3.1.2 2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝PAM+投加量的影響試驗27-29
• 3.1.3 2450MHz電磁波加載功率影響試驗29-30
• 3.1.4 2450MHz電磁波加載時間影響試驗30-31
• 3.1.5 2450MHz污泥加載量影響試驗31-33
• 3.2 2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面法優(yōu)化研究33-40
• 3.2.1 2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面法優(yōu)化試驗設計步驟33-35
• 3.2.2 2450MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面法優(yōu)化試驗結(jié)果與分析35-39
• 3.2.3 2450MHz 電磁波污泥絮凝脫水組合工藝能耗和成本計算39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-42
• 第4章 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝試驗研究42-60
• 4.1 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝單因素試驗42-49
• 4.1.1 原污泥pH值調(diào)理的影響試驗42-43
• 4.1.2 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝PAM+投加量的影響試驗43-44
• 4.1.3 5800MHz電磁波加載功率影響試驗44-46
• 4.1.4 5800MHz電磁波加載時間影響試驗46-47
• 4.1.5 5800MHz電磁波污泥加載量影響試驗47-49
• 4.2 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面法優(yōu)化研究49-56
• 4.2.1 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面法優(yōu)化試驗步驟49-51
• 4.2.2 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝響應面法優(yōu)化試驗結(jié)果與分析51-56
• 4.2.3 5800MHz 電磁波污泥絮凝脫水組合工藝能耗和成本計算56
• 4.3 2450MHz和 5800MHz電磁波污泥絮凝脫水組合工藝的比較56-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第5章 EPS影響試驗研究60-82
• 5.1 EPS概述60-62
• 5.1.1 EPS定義60-61
• 5.1.2 EPS對污泥性能的影響概述61-62
• 5.2 實驗方法62-66
• 5.2.1 EPS提取方法62-64
• 5.2.2 EPS提取方法的選擇64-66
• 5.3 試驗設計與實驗過程66-67
• 5.3.1 試驗泥樣制備66-67
• 5.3.2 EPS的提取67
• 5.4 結(jié)果與討論67-80
• 5.4.1 電磁波預處理對EPS的影響研究67-71
• 5.4.2 EPS組分變化及其對脫水性能影響研究71-76
• 5.4.3 EPS同有機物溶出效果的關(guān)系研究76-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 第6章 電磁波預處理對剩余污泥絮凝脫水效果的影響機理研究82-89
• 6.1 電磁波預處理對污泥絮凝脫水性能的影響82-83
• 6.2 電磁波生物效應83-87
• 6.3 電磁波對污泥形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響87-89
• 第7章 結(jié)論和展望89-93
• 7.1 結(jié)論89-92
• 7.2 問題與建議92-93
• 參考文獻93-97
• 致謝97-98
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文98

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本文編號：633040