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剩余活性污泥水解工艺的研究

作　者: 欧阳云凤
导　师: 张卫江
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 剩余活性污泥微生物蛋白碱水解
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 252次
引　用: 2次
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内容摘要

随着社会的发展,剩余活性污泥的产量越来越大,现有的处理技术多集中在污泥减量化方面,不能根本解决污泥的处理处置问题。剩余活性污泥是由大量的微生物、细菌等组成,因此含有大量的蛋白质。本文采用热碱水解的方法提取污泥中蛋白质,在水解过程中有机物分解,病原微生物、病虫卵等全部杀死分解,剩余残渣以及得到的蛋白质液不存在生物性污染,同时将重金属离子转化成稳定氧化态,避免了剩余活性污泥一般处理处置过程中产生的二次污染问题,实现剩余活性污泥的无害化和资源化。本文以天津市污水厂和一些生活小区的剩余活性污泥为原料,通过加碱热水解的方法提取微生物蛋白质。首先通过单因素轮换实验考察了影响水解的主要因素pH值、水解温度T、水解时间t以及原料含水率对水解过程的影响,初步确定水解最佳条件,再通过正交实验进行优化。得出水解反应的最佳条件是:pH值为13,水解温度为120℃,水解时间为2 h,原料含水率为91%。各影响因素对水解反应的影响显著性由强至弱排列为:pH值>水解温度>原料含水率>水解时间。最后通过反应动力学分析,确定该水解反应为一级反应,并建立了数学模型,结果表明,数学模型计算值与实验值吻合较好,验证了模型的正确性。剩余活性污泥水解后,经过滤得到蛋白液和滤渣。蛋白液进一步浓缩后可用于生产蛋白泡沫灭火剂、泡沫混凝土等,滤渣可用作建材配料等,充分实现了剩余活性污泥的资源化。本文研究了一种实现剩余活性污泥无害化、资源化的新工艺,为实现剩余活性污泥的最终处理处置建立了研究基础。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-24
  1.1 国内外污泥现状  8-9
    1.1.1 国内外污泥产量  8
    1.1.2 国内外污泥处理处置现状  8-9
  1.2 剩余活性污泥的组成及其微生物  9-12
    1.2.1 剩余活性污泥的组成  9-10
    1.2.2 微生物细胞壁的组成和结构  10-11
    1.2.3 微生物细胞破碎的方法  11-12
  1.3 剩余活性污泥的处理处置及资源化概况  12-20
    1.3.1 剩余活性污泥的处理处置  12-15
    1.3.2 剩余活性污泥的减量技术  15-17
    1.3.3 剩余活性污泥的资源化  17-20
  1.4 蛋白质的生产及污泥中微生物蛋白质的应用  20-22
    1.4.1 世界及中国的蛋白质生产  20-21
    1.4.2 蛋白质新资源的开发及利用  21-22
    1.4.3 剩余活性污泥中微生物蛋白质的应用  22
  1.5 本课题研究的主要内容及其意义  22-24
第二章实验部分  24-41
  2.1 实验原料及试剂  24-26
  2.2 实验仪器设备  26-28
  2.3 实验方法  28-36
    2.3.1 污泥中微生物蛋白质提取方法  28-30
    2.3.2 蛋白含量的测定方法  30-33
    2.3.3 凯式定氮法分析步骤  33-36
    2.3.4 含水率的测定方法  36
  2.4 实验流程  36-37
  2.5 实验步骤  37-39
    2.5.1 多因素实验  37-38
    2.5.2 正交实验  38-39
  2.6 本章小结  39-41
第三章热碱水解剩余活性污泥结果与讨论  41-59
  3.1 单因素轮换实验结果与讨论  41-50
    3.1.1 pH 值对水解的影响  41-45
    3.1.2 水解温度对水解的影响  45-49
    3.1.3 原料含水率对水解的影响  49-50
  3.2 正交实验结果与讨论  50-55
    3.2.1 正交实验数据  50-51
    3.2.2 正交实验数据分析  51-55
  3.3 其他因素对水解的影响  55-56
  3.4 剩余活性污泥的循环实验  56-57
  3.5 本章小结  57-59
第四章反应动力学分析与数学模型的研究  59-69
  4.1 反应动力学分析  59-64
    4.1.1 反应动力学分析的相关概念  59-63
    4.1.2 反应级数的确定  63-64
  4.2 水解反应数学模型的建立  64-69
第五章结论  69-71
参考文献  71-75
参加科研情况说明  75-76
致谢  76

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