剩余活性污泥水解工艺的研究

论文摘要

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。

论文目录

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