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污泥厌氧消化对脱水性能的影响及污泥预处理技术研究

作　者: 饶白梅
导　师: 赵庆良
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 环境科学与工程
关键词: 污泥厌氧消化脱水性能预处理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

污泥产量大且含有大量有毒有害物质限制了污泥的处理处置。厌氧消化是一种有效的污泥稳定化的方法,但厌氧消化能耗很大。污泥中的重金属元素是制约污泥土地利用的主要因素。因此本课题研究不同投配率对中温厌氧消化反应器运行的影响,并探讨了厌氧消化对污泥中重金属和脱水性能的影响,同时考察了不同因素对污泥预处理的影响,旨在寻求适合我国的有效的污泥处理处置工艺。采用半连续流污泥中温厌氧消化反应器,每天按不同污泥投配率加泥和排泥。研究结果表明,5%投配率下污泥厌氧消化反应器对COD的平均去除率最大,其值为43.52%,且5%投配率下单位污泥日产气量最大,其值为2.104 mL/mL污泥。采用重金属的五步提取法分析污泥中的重金属形态,测定污泥的比阻及胞外聚合物含量评价污泥的脱水性能,对未消化污泥及不同投配率下厌氧消化污泥进行了研究。厌氧消化过程提高了污泥中的重金属的稳定性。厌氧消化后,污泥比阻增大,而且污泥中胞外聚合物的含量降低,污泥脱水性能下降,且投配率越低脱水性能下降越厉害。加PAM调理后,5%、7%、9%投配率厌氧消化污泥的比阻从4.11×10¹³ m/kg、6.58×10¹³ m/kg、7.60×10¹³ m/kg下降到了5.1×10¹² m/kg、5.7×10¹² m/kg、9.1×10¹² m/kg,脱水性能得到明显的改善。采用单独超声、单独加碱及超声和碱联合对污泥进行破解,研究破解前后污泥中SCOD、温度、pH及碱度的变化。单独超声处理,SCOD增加值随超声作用时间、声能密度增加而增加。在声能密度为2 W/mL、作用时间为30 min时,SCOD增加值达到最大值11683 mg/L。单独碱处理,SCOD增加值随pH、作用时间增加而增加。在pH为12、作用时间为24 h时,SCOD增加值达到最大值7223 mg/L。超声和碱耦合处理,SCOD增加值随pH、作用时间增加而增加。在pH为12,超声时间为30 min,SCOD增加值达到最大值16730 mg/L。超声和碱联合处理效果明显优于单独的超声破解和碱破解,且污泥温度随破解时间的延长而明显提高,这有利于后续污泥厌氧消化。5%投配率下厌氧消化反应器运行效果最佳,厌氧消化对污泥中重金属具有一定的稳定作用,超声和碱联合预处理对污泥中SCOD的溶出作用明显,这些成果可为污泥处理处置工艺的选择提供参考。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-23
  1.1 课题背景  11
  1.2 剩余污泥厌氧消化技术  11-14
    1.2.1 剩余污泥的产生  11-12
    1.2.2 剩余污泥的特性  12-13
    1.2.3 厌氧消化机理  13-14
  1.3 重金属形态分析技术  14-15
    1.3.1 重金属形态分析的概念及意义  14
    1.3.2 重金属形态分析国内外研究现状及进展  14-15
  1.4 污泥脱水技术国内外研究现状及进展  15-18
    1.4.1 污泥调理  16-17
    1.4.2 污泥化学组成对污泥脱水性能的影响  17-18
  1.5 超声波预处理技术  18-21
    1.5.1 超声波定义  18
    1.5.2 超声空化产生的原理  18-19
    1.5.3 超声波预处理影响因素  19
    1.5.4 污泥超声研究国内外现状及进展  19-21
  1.6 课题来源、研究内容、目的及意义  21-23
    1.6.1 课题来源  21-22
    1.6.2 研究内容  22
    1.6.3 研究目的及意义  22-23
第2章实验材料和方法  23-31
  2.1 实验材料  23
  2.2 实验装置与设备  23-26
    2.2.1 污泥厌氧消化装置  23-24
    2.2.2 污泥比阻测定装置  24-25
    2.2.3 污泥超声破解装置  25
    2.2.4 主要实验仪器与设备  25-26
  2.3 实验分析及计算方法  26-31
    2.3.1 实验分析方法  26
    2.3.2 重金属测定方法  26-27
    2.3.3 比阻测定方法  27-29
    2.3.4 EPS测定方法  29-31
第3章不同投配率下厌氧消化池运行效果  31-40
  3.1 实验启动  31-33
    3.1.1 实验启动方式  31
    3.1.2 启动阶段运行效果  31-33
  3.2 不同投配率对反应器的各性能指标的影响  33-39
    3.2.1 反应器运行工况  33
    3.2.2 不同投配率对有机物去除的影响  33-34
    3.2.3 不同投配率对产气量及气体组分的影响  34-36
    3.2.4 不同投配率对pH值的影响  36-37
    3.2.5 不同投配率对碱度的影响  37-38
    3.2.6 不同投配率对VFA的影响  38-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章污泥厌氧消化对重金属和脱水性能的影响  40-52
  4.1 不同投配率对污泥中重金属总量及形态分布的影响  40-48
    4.1.1 不同投配率厌氧消化污泥中重金属总含量  40-41
    4.1.2 不同投配率厌氧消化污泥中重金属形态分布  41-48
  4.2 厌氧消化对污泥脱水性能的影响  48-50
    4.2.1 污泥调理  48
    4.2.2 厌氧消化对污泥比阻的影响  48-49
    4.2.3 厌氧消化对污泥中胞外聚合物的含量的影响  49-50
  4.3 本章小结  50-52
第5章污泥厌氧消化预处理  52-67
  5.1 超声破解污泥的预处理效果  52-59
    5.1.1 超声声能密度及作用时间对SCOD的增加值的影响  52-53
    5.1.2 超声声能密度及作用时间对SCOD溶出率的影响  53-55
    5.1.3 超声声能密度及作用时间对pH的影响  55-56
    5.1.4 超声声能密度及作用时间对碱度的影响  56
    5.1.5 超声声能密度及作用时间对温度的影响  56-57
    5.1.6 比耗能与SCOD的关系  57-59
  5.2 碱破解污泥的预处理效果  59-61
    5.2.1 碱投加量及作用时间对SCOD增加值的影响  59
    5.2.2 碱投加量及作用时间对SCOD溶出率的影响  59-60
    5.2.3 碱投加量及作用时间对pH的影响  60
    5.2.4 碱投加量及作用时间对碱度的影响  60-61
  5.3 超声和碱联合破解污泥的预处理效果  61-65
    5.3.1 碱投加量及超声作用时间对SCOD增加值的影响  62
    5.3.2 碱投加量及超声作用时间对SCOD溶出率的影响  62-63
    5.3.3 碱投加量及超声作用时间对pH的影响  63-64
    5.3.4 碱投加量及超声作用时间对碱度的影响  64-65
    5.3.5 碱投加量及超声作用时间对温度的影响  65
  5.4 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-76
攻读学位期间发表的学术论文  76-78
致谢  78

污泥厌氧消化对脱水性能的影响及污泥预处理技术研究

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