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微波—厌氧消化联合工艺处理水解酸化残余污泥的实验研究

作　者: 魏玉芹
导　师: 伍健东
学　校: 华南理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 微波处理 污泥厌氧消化 污泥减量 污泥停留时间
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


剩余污泥经水解酸化处理后,活性物质一部分溶出到液相中,一部分则残余在污泥相中,需对其进行进一步的处理,以避免产生二次污染。国内外针对采用超声波作为预处理方式对污泥进行处理的研究比较多,但对微波处理的研究相对较少。本研究围绕微波-厌氧消化联合工艺处理水解酸化残余污泥展开了研究,探讨了微波比能耗和处理时间对污泥破解效果的影响,同时对污泥停留时间（SRT）和污泥浓度（MLSS）对处理效果的影响进行了深入的研究。研究微波比能耗分别为4.62W/mL、5.95 W/mL、7.00 W/mL,处理时间分别为30s、60s、120s、150 s的条件下,水解酸化残余污泥的破解效果,得出最佳操作条件为比能耗为5.95 W/mL（即微波功率为595 W）、处理时间为120s。此时,经微波处理后的污泥SCOD值为1282 mg/L、SCOD增加率为126.1%、SCOD/TCOD值为0.4166,SS减少率为12.04%、VSS减少率为11.92%。此时能量消耗为0.714kJ/mL。在上述最佳操作条件下对水解酸化残余污泥进行微波处理,然后进行厌氧消化,考察SRT分别为7 d、14 d和28 d时对去除效果的影响。结果显示,SRT为14 d时微波组SCOD去除率可达最高值84.91%;微波组和对照组在SRT为7 d、14 d和28 d的条件下对SS的去除率差异不明显,SRT由28 d缩短至7 d时,微波组SS去除率和VSS去除率分别下降了3.95%、4.94%;SRT为7 d、14 d和28 d时,微波组的产甲烷率比对照组分别高出39.09%、27.48%和26.75%,微波各组的平均日产气量是对照各组的平均日产气体积的1.32、1.23、1.27倍。说明采用该联合工艺处理水解酸化残余污泥可以取得较好的处理效果,较适宜的污泥停留时间即SRT为14 d,同时微波处理可增加水解酸化污泥的产甲烷活性。系统排出污泥的电镜扫描结果显示,经微波-厌氧消化联合工艺处理后的水解酸化污泥,其结构比较松散,微生物细胞含量少,系统排泥的稳定化程度高。在上述的最佳SRT（SRT=14 d）条件下,研究污泥浓度对联合工艺处理效果的影响。随着污泥浓度的升高,系统的SCOD去除率、SS去除率、VSS去除率、产甲烷率、日产气量均会增加。当污泥浓度为20-30 g/L、30-40 g/L、50-60 g/L时,对应的各实验系统R4#组、R5#组、R6#组的SCOD去除率分别稳定在63.27%65.79%、83.46%86.25%、74.17%87.82%之间;平均SS去除率分别为11.81%、37.45%、40.98%;平均VSS去除率分别为7.37%、9.13%、15.00%;平均产甲烷率分别为1.21 mLCH4/gVSS、2.23 mLCH4/gVSS、3.50 mLCH4/gVSS,平均日产气量分别为34.93 mL/d、53.33 mL/d、73.43 mL/d。研究表明,微波-厌氧联合消化工艺更适用于处理浓度较高的污泥。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章 绪论  11-28
  1.1 引言  11
  1.2 城市污水厂剩余污泥的处理和处置  11-15
    1.2.1 污泥处理工艺及方法  11-13
    1.2.2 我国污泥处置的现状和问题  13-15
  1.3 微波处理技术在污泥处理中的应用研究及进展  15-19
    1.3.1 概述  15
    1.3.2 微波破解污泥的机理  15-16
    1.3.3 微波处理的影响因素  16-17
    1.3.4 微波处理在污泥处理中的研究进展  17-19
  1.4 污泥的厌氧消化的研究进展  19-25
    1.4.1 污泥厌氧消化的原理  19-21
    1.4.2 污泥水解酸化研究  21
    1.4.3 污泥厌氧消化工艺  21-22
    1.4.4 污泥厌氧消化的优缺点  22-24
    1.4.5 污泥厌氧消化处理的研究现状  24-25
  1.5 课题的提出及主要研究内容  25-28
    1.5.1 课题提出的意义  25-26
    1.5.2 主要研究内容  26-28
第二章 实验装置及研究方法  28-33
  2.1 实验装置  28-30
    2.1.1 实验方法及装置  28-29
    2.1.2 溶解性化学需氧量  29
    2.1.3 实验污泥性质  29-30
  2.2 分析项目及方法  30-32
    2.2.1 溶解性化学需氧量(SCOD)  30-31
    2.2.2 甲烷含量  31
    2.2.3 生物相形态  31-32
    2.2.4 总固体(SS)与总挥发性固体(VSS)  32
    2.2.5 碱度  32
  2.3 本章小结  32-33
第三章 微波处理对污泥性质的影响  33-43
  3.1 SCOD值的变化  33-36
  3.2 SS、VSS减少率的变化  36-39
  3.3 pH值的变化  39-40
  3.4 综合能量消耗分析  40-41
  3.5 本章小结  41-43
第四章 微波-厌氧消化联合处理水解酸化残余污泥的效果  43-66
  4.1 SRT对联合工艺处理水解酸化残余污泥的影响  44-57
    4.1.1 水解酸化残余污泥中有机物的降解效果  44-46
    4.1.2 水解酸化残余污泥的减量效果  46-48
    4.1.3 水解酸化残余污泥的产气效果  48-51
    4.1.4 氧化还原电位(ORP)、碱度和pH值  51-55
    4.1.5 微生物相观察  55-57
  4.2 污泥浓度对联合工艺处理水解酸化残余污泥的影响  57-64
    4.2.1 水解酸化残余污泥中有机物的降解效果  59-60
    4.2.2 水解酸化残余污泥的减量效果  60-62
    4.2.3 水解酸化残余污泥的产气效果  62-64
    4.2.4 氧化还原电位(ORP)、碱度和pH值  64
  4.3 本章小结  64-66
结论与建议  66-68
参考文献  68-75
攻读硕士学位期间取得的研究成果  75-76
致谢  76-77
附件  77

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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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