污泥溶胞一水解酸化-CAS减量工艺中试设计及研究

论文摘要

基于污泥溶胞-微生物的隐性生长过程的污泥减量化方法是目前解决污水处理过程中产生的利余污泥的重要途径，其中污泥溶胞技术成为了该工艺的核心与关键。本论文采用碱/超声波-水解酸化-CAS工艺实现利余污泥的减量化，研究了不同破壁方法对水解酸化效果的影响，并在小试实验结果基础之上，进行了该工艺中试项目的设计及计算。水解酸化实验结果表明，经过72 h的水解酸化反应，20％接种比下的水解酸化COD溶出率和VFAs产生量最高；浓缩12h后的污泥有利于水解酸化；并且比较了碱、碱/超声、碱/热和碱/TW.80这四种污泥溶胞方法对水解酸化效果的影响，通过酸化率的比较后发现碱/超声优于其他。实验室小试实验利余污泥经过碱/超声波-水解酸化后重新回流到曝气池中进行隐性生长，经过30 d的稳定运行，减量化程度达到79％。在此实验基础之上，对碱/超声波-水解酸化-CAS整体工艺进行了设计计算与经济成本分忻。设计了日处理水量400m3/d，产生的利余污泥浓缩到含水率97.5％，加入214g/L的氢氧化钠，超声波反应器的装填体积为O.5L，超声时间5.66s，溶胞率达到25％，溶胞后的污泥需要进行静置反应约10 h，以充分利用碱的溶胞效果，并有利于后续的水解酸化。污泥水解酸化提高可生化性后，再回流到曝气池中进行隐性生长的污泥减量化工艺，设计目标为保证出水水质达到国家排放标准，实现污泥66.8％的减量化效果，并且经济成本比传统污泥处置成本更为节约。设计中实现了浓缩到不同含水率的污泥；超声设备倾斜放置实现污泥的薄层超声；水解酸化停留时间可灵活调整；水解酸化时采用2000 w加热功率的水浴加热，通过铜质蛇形管在自制的容器中对污泥进行加热。根据水解酸化反应器中污泥流动特点，设计了4叶45°斜桨，采用无挡板永田经验公式计算了该浆的临界搅拌速率，并计算了相应的电机功率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪言
• 1.1 污泥来源及其特性
• 1.1.1 污泥的来源
• 1.1.2 污泥的性质
• 1.1.3 城市污水厂污泥处理处置方法
• 1.2 污泥减量化及其研究进展
• 1.2.1 污泥减量化方法及其理论基础
• 1.2.2 污泥减量化技术研究进展
• 1.2.3 污泥溶胞技术在减量化中的应用
• 1.3 碱/超声波协同污泥溶胞处理技术
• 1.3.1 碱/超声波协同污泥溶胞原理
• 1.3.2 碱/超声波协同进行溶胞处理的研究现状
• 1.3.3 碱/超声波协同溶胞处理的优势
• 1.4 污泥的水解酸化
• 1.4.1 水解酸化机理
• 1.4.2 水解酸化过程的主要影响因素
• 1.4.3 水解酸化的实际意义
• 1.5 课题背景及研究内容
• 第二章 小试实验中水解酸化效果的研究
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验材料及装置
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 测试项目与分忻方法
• 2.2 实验结果与讨论
• 2.2.1 污泥接种比的影响
• 2.2.2 污泥浓度的影响
• 2.2.3 破壁方法对水解酸化的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 碱/超声-水解酸化-CAS工艺中试设计及运行
• 3.1 项目概况、工艺流程及特点
• 3.1.1 项目概况
• 3.1.2 小试实验结果
• 3.1.3 工艺的选择及流程
• 3.1.4 工艺特点
• 3.1.5 设计目标
• 3.2 工艺设计
• 3.2.1 CAS生物系统设计
• 3.2.2 中试装置污泥减量化效果衡算
• 3.2.3 超声波装置设计
• 3.2.4 水解酸化装置设计
• 3.2.5 工艺中的储罐
• 3.2.6 泵与管线
• 3.2.7 碱/超声波-水解酸化溶胞处理系统工艺流程图
• 3.3 工艺启动
• 3.3.1 CAS工艺的启动
• 3.3.2 碱/超声-水解酸化污泥溶胞工艺的启动方案
• 3.4 工艺设计及初期阶段运行中出现的问题及分忻
• 3.5 本章 小结
• 第四章 技术经济分忻
• 4.1 成本分忻
• 4.1.1 成本分忻依据
• 4.1.2 成本计算
• 4.2 环境效益与社会效益
• 4.3 处理工艺与传统工艺比较
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 参加科研情况说明
• 致谢