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碱—微波联合预处理强化污泥破解及酸化的研究

作　者: 伊君
导　师: 杨麒
学　校: 湖南大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 酸化碱-微波联合预处理破解响应面法脱水剩余污泥
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着污水处理技术的不断提高，剩余污泥总量也迅速增加。如何快速、有效、经济的处理剩余污泥，是当前迫在眉睫的问题。传统的厌氧消化技术存在消化速率低、停留时间长及产气率低等不足，限制了厌氧消化技术优势的发挥。因此本实验着重考察了不同因素共同作用下对污泥破解的影响，及污泥厌氧酸化的影响，同时对污泥脱水性能的影响，旨在寻求能够有效提高污泥的厌氧消化处理效果。碱性或微波单独的污泥预处理已被证明是有效的破解和酸化的预处理技术。本实验采用单因素实验来探讨碱-微波预处理中微波功率对污泥处理效果影响。不同微波功率为影响因素，以污泥中的SCOD，DNA，可溶性蛋白质与还原糖为指标进行试验，得出微波功率对污泥处理破解有一定的影响，但不是重要影响因素，同时确定了最佳的微波功率为300W。利用响应面法对碱-微波联合预处理剩余污泥工艺进行优化，实验因素分别为pH和比能量（Es），响应值为剩余污泥的破解率（%）。在单因素实验的基础上选取实验因素水平，然后通过CCD设计一个二因素五水平的响应面设计，建立了碱-微波预处理对剩余污泥破解率影响的二次多项数学模型。结果表明pH对污泥的破解效果的影响要高于比能量。反应的最佳操作条件是：Es为38,400kJ/kg TS和pH为11.0。采用单因子实验，探讨碱-微波预处理对厌氧消化过程中间产物VFAs的积累及组分的影响。厌氧批实验结果表明,联合预处理不仅显著提高挥发性脂肪酸(VFAs)积累同时也缩短了VFAs积累量最高的时间。最大VFAs积累(1500mg COD/L)发生在28800kJ/kg TS和发酵时间为72h，是未经预处理(850mg COD/L)的两倍。同时VFAs成分主要由乙酸和异戊酸，占57.3~70.1%的总VFAs。分析对比碱、微波单独处理的污泥比阻，微波对污泥的脱水性能有一定的改善，但是过高的微波功率，及比能量对污泥的脱水性能的改善不利。碱处理会使污泥的脱水性能变差。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-12
附表索引  12-13
第1章绪论  13-29
  1.1 课题研究的背景和意义  13-14
    1.1.1 课题研究的背景  13
    1.1.2 课题研究的目的和意义  13-14
  1.2 城市污水处理厂的剩余污泥现状  14-15
  1.3 污泥的产生和特性  15-16
    1.3.1 污泥的产生  15
    1.3.2 污泥的成分  15-16
  1.4 污泥的处理、处置与资源化  16-27
    1.4.1 污泥的处理与处置  16-18
    1.4.2 污泥厌氧消化  18-20
    1.4.3 污泥预处理的主要方法  20-24
    1.4.4 微波在污泥处理中的研究进展  24-27
  1.5 响应面法的研究进展  27
  1.6 污泥的脱水技术国内外研究现状及进展  27-28
  1.7 污泥化学组成对污泥脱水性能的影响  28
  1.8 课题研究的内容  28-29
第2章碱-微波联合预处理强化污泥破解影响因素研究  29-36
  2.1 前言  29
  2.2 试验装置和主要仪器  29-30
    2.2.1 试验装置  29-30
    2.2.2 主要仪器  30
  2.3 材料与方法  30-31
    2.3.1 试验材料  30
    2.3.2 试验设计  30-31
    2.3.3 测定分析方法  31
  2.4 结果与讨论  31-36
    2.4.1 微波功率影响分析  31-35
    2.4.2 小结  35-36
第3章碱-微波联用预处理强化污泥破解影响因素的优化研究  36-42
  3.1 前言  36
  3.2 主要试验仪器与设备  36
  3.3 材料与方法  36-37
    3.3.1 试验材料  36
    3.3.2 试验设计  36
    3.3.3 测定分析方法  36-37
    3.3.4 响应面的优化设计方法  37
  3.4 结果与讨论  37-41
    3.4.1 回归模型拟合方程  37-38
    3.4.2 方差分析  38-39
    3.4.3 响应面  39-40
    3.4.4 条件优化  40-41
  3.5 小结  41-42
第4章碱-微波预处理强化污泥厌氧产酸的研究  42-49
  4.1 前言  42
  4.2 主要试验仪器与设备  42
  4.3 材料与方法  42-44
    4.3.1 试验材料  42
    4.3.2 试验设计  42-43
    4.3.3 测定分析方法  43-44
  4.4 结果与讨论  44-48
    4.4.1 碱-微波预处理对蛋白质、还原糖的影响  44-45
    4.4.2 碱-微波预处理对 VFAs 影响  45-47
    4.4.3 碱-微波预处理对 NH_4~+-N 影响  47-48
  4.5 小结  48-49
第5章碱-微波预处理对污泥脱水性能影响的研究  49-55
  5.1 前言  49
  5.2 主要试验仪器与设备  49
  5.3 材料与方法  49-52
    5.3.1 试验材料  49
    5.3.2 试验设计  49-50
    5.3.3 测定分析方法  50-52
  5.4 结果与讨论  52-54
    5.4.1 pH 对污泥脱水性能的影响  52-53
    5.4.2 微波功率及比能量对污泥脱水性能的影响  53-54
  5.5 小结  54-55
结论  55-57
参考文献  57-62
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  62-63
致谢  63

碱—微波联合预处理强化污泥破解及酸化的研究

内容摘要

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