催化湿式氧化处理城市污水处理厂污泥的实验研究

论文摘要

我国城市污水处理厂的污泥产量大,排放量（湿重）高达1800万吨/年,且还将以10-15%的速度增长,污泥出路令人担忧。因此,探讨经济合理的无害化、减量化和资源化处理途径,具有十分重要的意义。本研究以催化湿式氧化技术为核心,系统的开展城市污泥处理处置研究以CODCr去除率为指标,考察了湿式氧化温度、反应时间和反应氧分压对污泥湿式氧化处理效果的影响。实验结果表明,随着反应温度的升高、反应时间的延长和反应体系内氧分压的增加,污泥的CODCr去除率均有所提高。反应温度180℃、常温当量氧分压1.0MPa、反应时间90min为最佳的污泥湿式氧化处理工艺条件,污泥CODCr去除率可达51.1%。以Cu为主催化组分,等摩尔比复配Fe、Mn、Co、Ce、Zn、Ni、Al和Ag,共沉淀法制备了氧化物催化剂,在固定的反应条件下分析比较了催化剂对污泥湿式氧化反应的催化作用。研究发现,Cu-Fe、Cu-Ni和Cu-Co催化剂分别在反应初期、中期和后期具有较高的催化效率,Cu-Ce催化剂具有较低的铜离子溶出率。采用Cu、Fe、Co、Ni和Ce五种金属元素作为催化组分,按照摩尔比1:1:1:1:1的配方制备了γ-Al203为载体的负载型催化剂,并进行了污泥催化湿式氧化处理的条件实验研究。研究结果表明,实验体系内污泥催化湿式氧化反应的最佳工艺条件和催化剂优化制备方案为：反应温度180℃、搅拌速度400rpm、催化剂添加量8.0g/L、常温当量氧分压1.0MPa、反应时间90min、催化剂浸渍浓度4wt%、催化剂焙烧温度500℃、催化剂焙烧时间5h。在最佳工艺条件下,污泥CODCr去除率可达72.6%,Cu离子溶出量为19.2mg/L。在本研究所得的污泥催化湿式氧化最佳工艺条件下,考察了N、P元素的迁移转化,结果表明,污泥固相中的有机N和P在催化湿式氧化反应条件下大部分以无机化合物的形式转移至液相中；反应进行30min时考察污泥内部有机相的迁移转化,发现污泥固相中的有机物几乎全部转移至液相或彻底矿化,污泥的脱水性能大大的改善,利用沉降分离、重力过滤和真空抽虑（真空度：0.04MPa）进行固液分离,分别取得：80.3%、85.1%和94.4%的体积减量化程度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的来源、研究背景和意义
• 1.2.1 课题的来源
• 1.2.2 课题研究的背景情况概述
• 1.2.3 课题研究的意义
• 1.3 课题研究方案
• 1.3.1 课题研究内容
• 1.3.2 课题研究技术路线和技术关键
• 1.3.3 课题研究思路
• 1.4 本文创新点
• 第2章 文献综述
• 2.1 城市污泥概述
• 2.1.1 城市污泥的定义
• 2.1.2 城市污泥的性质和分类
• 2.1.3 城市污泥的主要组成成分
• 2.1.4 城市污泥的危害
• 2.2 城市污泥处理处置工艺简述
• 2.2.1 发展概述
• 2.2.2 常见城市污泥处理工艺
• 2.2.3 常见城市污泥处置工艺
• 2.3 催化湿式氧化工艺简述
• 2.3.1 发展历程
• 2.3.2 催化湿式氧化反应机理
• 2.3.3 催化湿式氧化反应的分类
• 2.3.4 催化剂的研究
• 第3章 实验方法
• 3.1 实验设备和材料
• 3.1.1 实验设备
• 3.1.2 实验材料
• 3.1.3 监测分析仪器和药品
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 催化剂制备方法
• 3.2.2 催化湿式氧化实验步骤
• 3.2.3 监测分析方法
• 第4章 污泥湿式氧化处理的实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 反应温度对湿式氧化法处理城市污泥的影响
• 4.3 反应时间对湿式氧化法处理城市污泥的影响
• 4.4 氧分压对湿式氧化法处理城市污泥的影响
• 4.5 小结
• 第5章 污泥催化湿式氧化处理的实验研究
• 5.1 催化剂活性组分筛选实验研究
• 5.2 负载型催化剂参与污泥催化湿式氧化处理的工艺条件研究
• 5.2.1 反应温度的影响
• 5.2.2 搅拌速度的影响
• 5.2.3 催化剂添加量的影响
• 5.3 负载型催化剂的优化制备研究
• 5.3.1 催化剂浸渍浓度的优化
• 5.3.2 催化剂焙烧温度的优化
• 5.3.3 催化剂焙烧时间的优化
• 5.4 小结
• 第6章 污泥催化湿式氧化处理后续工艺的拓展性研究
• 6.1 污泥有机相迁移转换的实验研究
• 6.2 污泥脱水性能的研究
• 6.3 污泥资源化途径的探讨
• 6.4 基于本文研究的一套污泥处理处置方案设计
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢