水力空化法破解剩余污泥的实验研究

论文摘要

污泥厌氧消化过程中,污泥水解需要消耗很长的时间,成为整个污泥处理过程的限速步骤。如在厌氧消化前,对污泥进行破解预处理,打破细胞壁,使污泥中细菌细胞内含物溶出,可加速污泥的水解过程,以达到缩短消化时间,减少消化池容积,提高甲烷产量的目的。本课题采用机械装置空化技术,破解MBR膜生物反应器处理后的剩余活性污泥。主要研究内容是：不同进出口压力、破解时间、污泥浓度对污泥破解效果的影响；通过投加自由基消除剂碳酸氢钠的实验,探讨水力空化法破解剩余活性污泥的反应机理；研究水力空化法与碱协同作用对剩余活性污泥破解效果的影响。本实验研究结果表明,采用空化技术破解剩余活性污泥,可以破坏污泥絮体及污泥细胞,使胞内物质由污泥相进入水相,导致水相中DOC、SCOD值增加；污泥中粒子中央直径减小。DOC、SCOD增加值随作用时间及污泥浓度的增加而增加,随进出口压力的减小在相同的作用时间内,DOC、SCOD增加值增大,但经过120min(空化24次)以上时,DOC、SCOD增加值差别不大,基本稳定。但是,在较低剩余活性污泥浓度下,增加值随时间变化较慢,但最终也可接近稳定。水力空化法与碱协同作用可以明显提高水力空化法的作用效果。本研究通过投加羟基消除剂NaHC03以消除羟基氧化影响,分析水力空化法破解污泥的机理。结果发现,在空化能发生的前提下,进出口压力是影响水力空化破解污泥效果的主要因素,羟基氧化几乎不起作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 剩余污泥的产生
• 1.1.2 污泥对环境的影响
• 1.2 污泥处理处置原则及基本方法
• 1.2.1 污泥处理处置原则
• 1.2.2 污泥的常规处理方法
• 1.2.3 剩余污泥的厌氧消化处理
• 1.3 国内外污泥处理研究现状
• 1.4 水力空化现象及产生的机理
• 1.4.1 空化的产生和空化效应
• 1.4.2 气核、进出口压力
• 1.4.3 空泡的溃灭
• 1.5 本研究的主要目标及内容
• 1.6 小结
• 第二章 本课题的实验装置及实验方法
• 2.1 污泥来源
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验中关键问题的解决
• 2.3.1 空化板孔堵塞的解决
• 2.3.2 成分分析问题的解决
• 2.3.3 空化过程中问题的解决
• 2.4 实验方法
• 2.5 分析项目、实验仪器
• 2.5.1 分析项目
• 2.5.2 实验仪器
• 第三章 水力空化法破解剩余污泥实验
• 3.1 含固率为1%的剩余污泥空化破解实验结果
• 3.1.1 剩余污泥粒度的变化
• 3.1.2 DOC/TOC（%）的变化
• 3.1.3 SCOD的变化
• 3.1.4 污泥破解前后固体物质含量的变化
• 3.1.5 温度的变化
• 3.1.6 PH值的变化
• 3.1.7 氨氮渗出及其与MLVSS减少量的关系
• 3.1.8 比能耗与SCOD、固体及温度升高值的关系
• 3.2 含固率为0.5%的剩余污泥空化破解实验结果
• 3.2.1 剩余污泥粒度的变化
• 3.2.2 DOC/TOC（%）的变化
• 3.2.3 SCOD的变化
• 3.2.4 污泥破解前后固体含量的变化
• 3.2.5 温度的变化
• 3.2.6 pH值变化
• 3.2.7 氨氮变化
• 3.2.8 比能耗与SCOD、固体及温度升高值的关系
• 3.3 两种不同含固率的污泥破解效果比较
• 3.3.1 粒度的比较
• 3.3.2 DOC/TOC（%）的比较
• 3.3.3 SCOD产率比较
• 3.3.4 比能耗与SCOD增加值关系比较
• 3.3.5 温度升高值比较
• 3.4 本章小结
• 第四章 水力空化法与碱协同作用破解剩余污泥
• 4.1 粒度的变化
• 4.2 DOC/TOC（%）的变化
• 4.3 SCOD的变化
• 4.3.1 SCOD增加值的变化
• 4.3.2 SCOD溶出率的变化
• 4.4 温度的变化
• 4.5 pH值的变化
• 4.6 氨氮的变化
• 4.7 本章小结
• 第五章 水力空化法破解剩余污泥机理研究
• 5.1 水力空化法破解污泥反应机理探讨
• 5.1.1 水力空化法破解污泥反应途径概述
• 5.1.2 水力空化法破解污泥过程中的主要作用力分析实验
• 5.2 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢