剩余污泥的电离辐射处理研究

论文摘要

开发高效、经济、可操作性强的剩余污泥处理工艺,使污泥减量化和无害化,是解决剩余污泥问题的关键,并已成为环境治理研究领域非常紧迫的问题之一。本文以城市污水处理厂剩余污泥为研究对象,分别采用60Co源和电子束装置对剩余污泥进行辐照,通过可溶性化学需氧量（SCOD）、污泥上清液UV-vis光谱、总氮（TN）、污泥内源呼吸耗氧速率（OUR）、污泥悬浮固体浓度（MLSS）和污泥zeta电位等指标探讨了高能辐射对污泥产生的影响。实验表明：60Co源辐照处理后,与未辐照样品相比,辐照后污泥上清液在240nm-300nm波段出现新吸收带。同一含水率下,污泥的SCOD和TN均随辐照剂量的提高而不断增加；同一辐照剂量下,污泥含水率越低,其SCOD和TN增幅越大；经20kGy辐照后,含水率99%、97%、96%和90%污泥的SCOD均从不足100mg/L分别增至348 mg/L、1120 mg/L、1774 mg/L和2050 mg/L;原污泥TN均不足10mg/L,经30kgy辐照后,含水率99%、97%和90%污泥TN分别增至41.95mg/L、72.99mg/L和94mg/L。内源呼吸OUR均随着辐照剂量的升高而迅速降低,30kGy时均接近0,说明污泥微生物在辐照下被大量灭活。污泥MLSS随着辐照剂量的升高而不断减小,含水率99%、97%、96%和90%的污泥MLSS在辐照剂量达到30kGy时分别减小了2.4g/L、3.7 g/L、6.7 g/L和9.2 g/L。各含水率的污泥zeta电位随着辐照剂量的升高都有升高趋势。电子束辐照污泥后,污泥上清液的SCOD、TN和UV-vis吸收光谱强度有相同的变化趋势：同一污泥厚度下含水率99%,97%和90%污泥上清液的SCOD、TN和UV-vis吸收光谱强度均随辐照剂量提高而增加；同一辐照剂量下,污泥上清液的SCOD、TN和UV-vis吸收光谱强度均随污泥厚度0.5cm、0.3cm和1.0cm依次下降;含水率越低,污泥SCOD和TN增幅越大。各含水率污泥内源呼吸OUR在同一污泥厚度下均随辐照剂量提高而降低；同一辐照剂量下,均随污泥厚度1.0cm、0.3cm和0.5cm依次下降,含水率越低,污泥内源呼吸OUR降幅越大,污泥含水率为97%时,辐照剂量达到20kGy时,厚度为0.3cm、0.5cm、1.0cm的污泥MLSS分别下降了7.0g/L、7.5g/L和6.5g/L,而当含水率为90%时,污泥MLSS分别下降了9.7g/L、10.2g/L和7.9g/L,原污泥MLSS总量降低了20%以上。在同一污泥厚度下,随着辐照剂量的升高,不同的含水率污泥MLSS均不断减少,而含水率越低,其MLSS降幅越大。相同污泥厚度下,各含水率污泥zeta电位随着辐照剂量的升高而有升高的趋势,到20kGy时,含水率为99%和97%的污泥zeta电位分别升高了2.36mV和2.04mV；而在不同污泥厚度下,随着辐照剂量的提高,zeta电位有从负值增加趋向零值的趋势,辐照剂量为20kGy,厚度为0.3cm、0.5cm、1.0cm时含水率97%污泥的zeta电位分别上升了4.16mV、2.04mV和4.59mV。由实验结果可知,电离辐射处理污泥可以对污泥起到很好的处理作用,也有利于污泥的后续处理与处置。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 剩余污泥处理和处置
• 1.2.1 污泥处理目的
• 1.2.2 污泥处理方法简介
• 1.2.3 污泥处置方法简介
• 1.3 电离辐射技术及其环境治理研究
• 1.3.1 电离辐射源介绍
• 1.3.2 电离辐射技术基本原理
• 1.3.3 电离辐射技术在环境治理中的研究进展
• 1.4 电离辐射技术处理剩余污泥研究进展
• 1.4.1 电离辐射对污泥脱水和生化性能的影响
• 1.4.2 电离辐射对有害微生物的杀灭
• 1.4.3 电离辐射对污泥中有害有机物的降解
• 1.4.4 电离辐射辐照污泥的农用
• 1.4.5 治理污泥的工程实践
• 1.5 研究目的和研究内容
• 第二章 实验材料与分析方法
• 2.1 污泥来源和预处理
• 2.2 实验试剂
• 2.3 实验仪器设备
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 辐照方法
• 2.4.2 紫外灯模拟实验
• 2.4.3 污泥γ射线辐照后好氧消化实验
• 2.5 分析方法
• 2.5.1 污泥含水率测定方法
• 2.5.2 污泥悬浮固体浓度测定方法
• 2.5.3 污泥zeta电位测定方法
• 2.5.4 污泥可溶性化学需氧量测定
• 2.5.5 污泥总氮测定方法
• 2.5.6 污泥上清液UV-vis光谱分析
• 2.5.7 污泥内源呼吸耗氧速率（OUR）测定方法
• 2.5.8 污泥离心脱水性能分析方法
• 第三章 γ射线辐照剩余污泥实验
• 3.1 γ射线辐照对污泥SCOD的影响
• 3.1.1 辐照剂量和含水率对SCOD的影响
• 3.1.2 酸碱预处理对SCOD的影响
• 3.2 γ射线辐照对污泥TN的影响
• 3.3 γ射线辐照后污泥上清液UV-vis光谱分析
• 3.4 γ射线辐照对污泥OUR的影响
• 3.5 γ射线辐照对污泥MLSS的影响
• 3.6 γ射线辐照对污泥zeta电位的影响
• 3.7 γ射线辐照对污泥离心脱水性能的影响
• 3.8 γ射线辐照污泥好氧消化实验
• 3.8.1 辐照污泥好氧消化对SCOD的影响
• 3.8.2 辐照污泥好氧消化对污泥SS的影响
• 3.8.3 辐照污泥好氧消化对zeta电位的影响
• 3.9 紫外灯模拟实验
• 3.9.1 通气条件和光照时间对污泥SCOD的影响
• 3.9.2 不同光照条件下污泥上清液UV-vis光谱
• 3.10 本章小结
• 第四章 电子束辐照剩余污泥实验
• 4.1 电子束辐照对污泥SCOD的影响
• 4.1.1 辐照剂量和含水率对污泥SCOD的影响
• 4.1.2 辐照剂量和污泥厚度对污泥SCOD的影响
• 4.2 电子束辐照对污泥TN的影响
• 4.2.1 辐照剂量和含水率对污泥TN的影响
• 4.2.2 辐照剂量和污泥厚度对污泥TN的影响
• 4.3 电子束辐照后污泥上清液UV-vis光谱分析
• 4.4 电子束辐照对污泥OUR的影响
• 4.4.1 含水率对污泥OUR的影响
• 4.4.2 污泥厚度对污泥OUR的影响
• 4.5 电子束辐照对污泥MLSS的影响
• 4.5.1 含水率对污泥MLSS的影响
• 4.5.2 污泥厚度对污泥MLSS的影响
• 4.6 电子束辐照对污泥zeta电位的影响
• 4.6.1 含水率对污泥zeta电位的影响
• 4.6.2 污泥厚度对污泥zeta电位的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间所发表的论文
• 致谢