电化学法污泥减量技术研究

论文摘要

污（废）水处理过程是将水中的污染物变成不可溶的固体（污泥）或无害的气体,从而达到净水的目的。如果对于废水处理过程中产生的污泥处置不当,必将对环境造成二次污染。当今世界现有的污泥处理、处置的方法都是基于城市污水和有机废水生物处理后不可避免会产生剩余污泥,为了防止污染环境而不得不将其处理或利用。然而,现有的污泥处理技术成本都比较高,污泥处置比较困难,国内还没有非常合适的方法来处置污泥,污泥的出路堪忧。解决污泥处理处置的问题对于降低污水处理厂处理成本、充分发挥其环保作用具有重要的意义。本课题的研究以“清洁生产”原则为基础,研究电化学法进行污泥减量的可行性。本文对采用电化学法进行污泥减量的技术进行了系统的研究,研究主要包括三方面的内容:（1）电化学法对污泥微生物的溶胞效果研究通过静态试验,考察不同电解污泥参数条件下电解污泥混合液中CODcr、氨氮含量的变化,验证电化学法的溶胞作用以及采用电化学法进行污泥减量的可行性,并确定电解污泥反应的最佳参数。（2）电化学污泥减量对SBR系统的影响研究通过小试研究,考察电化学在处理不同污泥量条件下活性污泥处理系统中污泥产率的削减情况,及其对整个污水处理系统CODcr、BOD5、氨氮去除效果的影响,确定最佳的电化学处理量,通过SBR连续试验,进一步研究电化学污泥减量对活性污泥指标（污泥产率、SV、MLVSS、SOUR）及系统有机物、氮、磷等指标去除的影响。（3）电化学污泥减量对微生物种群的影响研究对污泥中微生物的种群结构及代谢特性进行分析,研究微生物种群结构组成,考察电化学污泥减量后污泥中微生物种群变化及代谢特征的变化。试验结果表明:（1）当电解极板阳极采用石墨、阴极采用钢板时,电化学反应能够起到溶胞作用,污泥混合液中的CODcr、氨氮浓度升高;利用电化学法进行污泥溶胞的最佳参数为:反应时间为60min、极板间距为2.3cm、极板电压为36V、电解质为海水、投加量占污泥处理量的7.5%、污泥浓度为8g/L;（2）在连续流试验中,对比系统及电化学处理量为污泥总量的1/15、1/12、1/9、1/6系统的平均污泥产率分别为1.54、1.38、1.30、1.23、1.12gMLSS/gCOD,平均污泥减量效果可以分别达到10%、16%、19%、25%;CODcr平均去除率分别为90.3%、89.6%、88.9%、87.7%、84.3%;BOD5平均去除率分别为94.8%、94.2%、93.2%、92.5%、89.7%;NH3-N的平均去除率分别为86.9%、84.1%、80.1%、74.5%、68.7%。CODcr、BOD5、NH3-N去除率随着污泥电解量的增大逐渐降低,电解量为1/6工况出水的CODcr、BOD5、NH3-N值有明显的上升,去除率明显下降,确定为本试验电解量的上限;（3）在SBR连续试验中,采用电化学法进行污泥减量平均污泥产率为1.26gMLSS/gCOD,对比系统的平均污泥产率为1.61 gMLSS/gCOD,污泥平均减量21%;在连续试验中采用电化学法进行污泥减量,可以改善污泥沉降性能,PO43--P的去除率提高6.1%,但系统的CODcr的去除率降低1.1%,BOD5的去除率降低1.2%,NH3-N的去除率降低6.9%;（4）电化学减量化运行系统内原生动物和后生动物减少,丝状菌数量减少,污泥絮体结构更加紧密;受电化学产物影响微生物活性略有降低,对碳源代谢也产生微小变化,但是微生物群落结构和代谢功能相似,并没有发生大的变化。综上所述,电化学法可以对微生物起到化学溶胞作用,将其作为污泥减量的技术是可行的。电解化学法不仅能够减少污泥产量,而且还能改善污泥的沉降性能,同时对生化处理效果影响不大。电化学法可以作为污泥减量技术应用于污泥处理中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外常用污泥处理处置方法及存在问题
• 1.1.1 我国污泥产量现状
• 1.1.2 常用污泥处理处置方法
• 1.1.3 污泥处理处置所存在的问题
• 1.2 污泥减量化技术的研究现状
• 1.2.1 基于隐性生长的污泥减量技术
• 1.2.2 基于解偶联生长的污泥减量技术
• 1.2.3 基于生物捕食的污泥减量技术
• 1.3 污泥减量化可能产生的负面影响
• 1.4 电化学法在环境工程中应用现状
• 1.5 电化学法进行污泥减量的机理
• 1.5.1 电解海水机理
• 1.5.2 电化学污泥减量机理
• 第2章 本课题研究的目的、意义及主要内容
• 2.1 本课题研究的目的、意义
• 2.2 主要研究内容
• 2.3 水质指标及分析方法
• 第3章 电化学溶胞静态试验研究
• 3.1 试验设备与方法
• 3.1.1 试验设备
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 试验结果与讨论
• 3.2.1 电解时间对污泥溶胞效率的影响
• 3.2.2 电解电压对污泥溶胞效率的影响
• 3.2.3 极板间距对污泥溶胞效率的影响
• 3.2.4 电解质种类对污泥溶胞效率的影响
• 3.2.5 电解质投加量对污泥溶胞效率的影响
• 3.2.6 电解污泥的浓度对污泥溶胞效率的影响
• 3.3 本章小结
• 第4章 污水生物处理系统中污泥电化学处理量与剩余污泥产率的关系研究
• 4.1 试验装置与试验
• 4.1.1 试验研究对象
• 4.1.2 试验装置
• 4.1.3 试验方法
• 4.2 试验结果与讨论
• 4.2.1 污泥电化学处理量对SBR污泥产率及污泥沉降性能的影响
• 4.2.2 污泥电化学处理量对SBR有机物及氮的去除影响
• 4.3 本章小结
• 第5章 电化学污泥减量对SBR系统影响研究
• 5.1 试验装置及试验方法
• 5.1.1 试验装置
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 试验结果与讨论
• 5.2.1 电化学污泥减量对SBR系统污泥性能影响
• 5.2.2 电化学污泥减量对SBR系统有机物去除的影响
• 5.2.3 电化学污泥减量对SBR系统氮、磷去除的影响
• 5.2.4 SBR系统生化反应过程氮、磷转化分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 电化学污泥减量对微生物种群影响研究
• 6.1 试验材料与方法
• 6.1.1 试验材料
• 6.1.2 试验方法
• 6.2 试验结果与讨论
• 6.2.1 污泥微生物镜检结果与讨论
• 6.2.2 污泥微生物扫描电镜结果与讨论
• 6.2.3 应用Biolog技术进行微生物群落代谢特征研究
• 6.3 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢