市政污泥氧化破膜深度脱水机理探讨

论文摘要

随着我国城市化进程加快,城镇污水处理能力不断提高,污水厂污泥产量急剧增加。污泥安全处理处置已成为困扰我国水处理行业乃至环境领域的重大难题。污水厂污泥的高含水率一直是污泥减量化、无害化、稳定化与资源化安全处理处置的瓶颈。因此,污泥处理处置问题日益凸显出了污泥深度脱水减量的必然。本论文针对传统污泥脱水存在的问题,结合目前污水厂污泥处理现状,通过氧化破膜工艺深度脱水反应机理的探讨,优化了氧化破膜深度处理市政污泥工艺,以及实现了市政污水厂污泥处理的减量化、稳定化和无害化,方便卫生填埋和资源化综合利用,主要工作如下：（1）在单因素实验考察化学调理剂调理污泥脱水效果的基础上,采用正交实验法考察了复配聚沉剂调理污泥脱水效果,筛选出对污泥脱水效果最佳的复配聚沉剂,结果表明,复配型聚沉剂处理后抽滤泥饼含水率降至65%以下。（2）以臭氧投加量为变量,考察了其对污泥的SV30、比阻（r）和泥饼的含水率（p%）等污泥脱水性能指标,研究了氧化破膜工艺对污泥脱水的影响,结果表明,污泥的SV30、比阻（r）和泥饼的含水率（p%）等污泥脱水性能指标在臭氧投加量0.002～0.006gO3/gSS范围内随臭氧投加量的增加,均有不同程度的降低；当臭氧投加量为0.005gO3/gSS,比阻（r）和泥饼的含水率（p%）达到最低值,分别为1.15×1O12m/Kg和57.9%。（3）以臭氧投加量为变量,通过对MLSS.MLVSS变化及液相中SCOD.pH.蛋白质等泥性的分析。分析结果显示：臭氧投加量为0.002～0.006g03/gSS之间,污泥液相中pH值变化缓慢,污泥MLSS.MLVSS的减少速度放慢,而液相中SCOD、蛋白质增加率快；在臭氧投加量为0.005 g03/gSS时电镜扫描发现,经诱导氧化破膜,污泥原有的包覆膜被破坏,结构发生了变化。同时利用二元回归法探讨出臭氧浓度对诱导氧化污泥脱水速度的动力学模型；从模型中看出,诱导氧化对污泥深度脱水反应主要为零级自由基反应。从分析结果和动力学模型对氧化破膜工艺深度脱水反应机理进行了全面探讨,臭氧低投加量（0.002-0.006g03/gSS）下,氧化破膜工艺对污泥菌胶团膜层结构进行了目的破解,改善污泥脱水性能,深度脱除胞膜内的大量水分,而非对污泥中有机质进行无选择性分解产生有机酸和CO2。（4）将优化的工艺参数应用于工程实列,验证氧化破膜工艺能快速破解污泥菌胶团的表面有机质膜层,达到污泥深度脱水效果,是市政污泥深度脱水处理的先进有效方法之一,对污泥深度处理与安全处置具有重要的理论意义与实践价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 污泥的产生及其结构特性
• 1.1.1 污泥的产生
• 1.1.2 污泥结构组成及其特性
• 1.1.3 污泥中水存在的形态
• 1.2 污泥处理处置现状
• 1.2.1 污泥处理处置技术现状
• 1.2.2 污泥处理处置目的
• 1.3 污泥脱水技术
• 1.3.1 浓缩脱水
• 1.3.2 机械脱水
• 1.3.3 自然干化
• 1.3.4 热干化
• 1.4 臭氧技术
• 1.4.1 臭氧技术在污泥处理中的研究进展
• 1.4.2 臭氧在水中分解反应机理
• 1.5 本论文研究的目的和意义、主要内容
• 1.5.1 研究的目的和意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.6 本论文创新之处
• 第二章 试验材料装置与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 污泥
• 2.1.2 臭氧
• 2.2 试验仪器与装置
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 试验装置
• 2.3 实验及分析方法
• 2.3.1 污泥氧化破膜处理方法
• 2.3.2 污泥比阻（r）测试方法
• 2.3.3 MLSS、MLVSS测定方法
• 2.3.4 液相可溶性COD的测定方法
• 2.3.5 污泥沉降比的测定方法
• 2.3.6 液相中蛋白质的测定方法
• 2.3.7 液相中pH值的测定方法
• 2.3.8 污泥含水率测定方法
• 2.3.9 污泥菌胶团结构变化观察
• 第三章 污泥深度脱水研究
• 3.1 聚沉剂对污泥脱水的影响
• 3.1.1 无机型化学调理剂对泥饼脱水率的影响
• 3.1.2 有机型化学调理剂对泥饼脱水率的影响
• 3.1.3 复配型聚沉剂对泥饼脱水的影响
• 3.2 氧化破膜对污泥脱水的影响
• 3.2.1 臭氧投加量的确定
• 3.2.2 氧化破膜对污泥沉降性能的影响
• 3.2.3 氧化破膜对污泥比阻的影响
• 3.2.4 氧化破膜对污泥含水率的影响
• 3.3 氧化破膜聚沉处理对污泥比阻的影响
• 3.4 小结
• 第四章 深度脱水机理探讨
• 4.1 MLSS、MLVSS的变化情况分析
• 4.2 液相SCOD的变化情况分析
• 4.3 液相蛋白质的变化情况分析
• 4.4 液相pH值的变化情况分析
• 4.5 污泥电镜扫描分析
• 4.6 氧化破膜处理污泥深度脱水动力学研究
• 4.6.1 主要反应途径
• 4.6.2 深度脱水动力学模型
• 4.7 聚沉脱水理论分析
• 4.8 小结
• 第五章 工程实例
• 5.1 工艺流程
• 5.2 经济效果分析
• 第六章 总结与建议
• 6.1 总结
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介