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超声波预处理对污泥减量的优化试验研究
作 者: 曹晨旸
导 师: 李玉瑛
学 校: 五邑大学
专 业: 应用化学
关键词: 超声波 污泥 OSA工艺 优化 减量
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
随着工业化和城市化进程的加快,城市污水处理车间产生的未经处理的污泥越来越多。传统的污泥处理方法存在工艺复杂或者化学药剂污染等问题,因此需开发其它更加有效的污泥处置方法。超声波技术作为一个研究热点日益受到人们的关注,其反应条件温和、无污染、脱水效果明显;可以使污泥解体,细胞分解,将有机物释放出来转变为可溶态,从而替代或部分替代污泥水解,加速污泥厌氧消化。本文以城市污水处理厂污泥为研究对象,选用OSA工艺,对超声波技术联合OSA工艺优化污泥减量化进行探索性研究。采用单因素和正交回归优化实验,分别进行超声波预处理破解污泥、强化污泥厌氧消化和提高污泥脱水性能的实验,在最佳超声波技术参数组合下,进行了超声波联合OSA工艺污泥减量化实验。本文研究的主要结论:1.通过单因索试验,研究了单频超声波、双频超声波、不同的超声时间、不同的声能密度条件下,COD、 TP、NH3-N增量的变化。2.通过正交试验选取双频超声波预处理破解污泥的最优条件。以VSS/SS、 NH3-N值为指标,影响因素的显著顺序都为双频组合>声能密度>超声时间。对VSS/SS而言最优的超声参数组合为双频组合18kHz、20kHz,声能密度为0.075W/ml,超声时间为5min;对于NH3-N而言,最优的超声波预处理参数组合为:双频组合为18kHz、20kHz,声能密度为0.1W/ml,超声时间为5min。3.研究超声波预处理、H2O2预处理、同时采用超声波与H2O2(?)页处理对污泥的破解效果。结果表明:超声波预处理在一定时间范围内随着超声时间的延长,污泥的SCOD值、上清液中的蛋白质含量都增加,VSS/SS值呈非线性变化。H2O2预处理时,污泥的SCOD增量随H202用量的增多而减少。H2O2与超声波联合预处理的方式,污泥的溶解性COD(SCOD)的增量明显高于单独超声波和单独H2O2预处理。对比试验结果表明:同时采用超声波与H202预处理后,污泥的产气量较未处理明显增多,同时也缩短了污泥厌氧消化所需的时间。4.研究超声波、絮凝剂、超声波联合絮凝剂强化污泥脱水的效果。结果表明:单独采用超声波预处理时,双频超声波强化污泥脱水效果优于单频超声波;单独絮凝剂处理时,硫酸铝(Al2(SO4)3)提高污泥脱水性能优于硫酸铁(Fe2(SO4)3)和聚丙烯酰胺(PAM)。对比试验结果表明,同时投加硫酸铝(Al2(SO4)3)和超声波预处理,污泥脱水效果最佳。正交回归优化超声时间(X1)、絮凝剂投加量(X2)、超声功率(X3)三者之间的线性关系为y=0.864+0.13X1+0.09X2+0.01X3+0.03X1X2。5.研究了超声波预处理破解污泥回流至厌氧池,对污水出水水质和污泥减量效果的影响。对比了无超声波预处理的反应池,超声波-OSA工艺出水SS、COD、TN、TP均达到国家出水排放标准,污泥的产量最终减少了31.17%。超声波技术联合OSA工艺可以实现污泥的减量化。通过研究结果表明,双频超声波更有利于污泥的破解,超声波预处理破解污泥回流至厌氧池,联合OSA工艺,有利于污泥的减量化。
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全文目录
摘要 4-6 Abstract 6-10 第一章 绪论 10-20 1.1 选题背景 10-11 1.2 国内外研究现状 11-18 1.2.1 污泥的产生 11-12 1.2.2 污泥的性质 12 1.2.3 污泥的处置 12-13 1.2.4 污泥减量化方法 13-17 1.2.5 超声波预处理破解污泥的机理 17-18 1.3 本课题的研究目的、内容 18-20 1.3.1 研究目的 18 1.3.2 研究内容 18-20 第二章 实验部分 20-24 2.1 实验内容概述 20 2.2 实验装置 20-22 2.2.1 静态实验装置 20-21 2.2.2 动态实验装置 21-22 2.3 实验方法 22-24 2.3.1 实验仪器 22-23 2.3.2 实验测量指标与方法 23-24 第三章 超声波预处理破解污泥的效果 24-34 3.1 实验内容 24 3.2 单因素试验 24-29 3.2.1 超声时间 24-26 3.2.2 声能密度 26-27 3.2.3 超声频率 27-29 3.3 破解试验优化 29-33 3.3.1 多因素实验设计 29-31 3.3.2 试验结果 31-33 3.3.3 极差分析 33 3.4 小结 33-34 第四章 超声波强化污泥的厌氧消化和脱水性能 34-48 4.1 超声波预处理强化污泥厌氧消化 34-41 4.1.1 厌氧消化机理 34 4.1.2 试验方法 34-35 4.1.3 检测方法 35 4.1.4 结果与讨论 35-41 4.2 超声波预处理提高污泥脱水性能 41-48 4.2.1 污泥来源 41 4.2.2 仪器及试剂 41-42 4.2.3 实验设计 42 4.2.4 测试方法 42-43 4.2.5 结果与讨论 43-47 4.2.6 小结 47-48 第五章 对比超声波联合OSA工艺与普通OSA工艺运行效果 48-61 5.1 绪言 48 5.2 试验材料与方法 48-49 5.2.1 试验装置 48 5.2.2 试验方法 48-49 5.3 测定项目与方法 49-50 5.3.1 出水水质测定 49 5.3.2 污泥产量和性质测定 49-50 5.4 对比结果与讨论 50-60 5.4.1 对出水水质的影响 50-57 5.4.2 对污泥减量化效果的影响 57-58 5.4.3 正交回归优化污泥减量效果 58-60 5.5 小结 60-61 结论 61-63 参考文献 63-69 攻读学位期间发表的学术论文 69-70 致谢 70
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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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