超声—磁场耦合预处理对污泥好氧消化的影响研究

论文摘要

随着我国城市化进程的加快，污水处理厂的建设已经取得很大的进步。目前大多数污水处理工艺采用生物法处理污水，其最大弊端是产生大量的剩余污泥。剩余污泥的处理和处置是一个迫待解决的问题。污泥的好氧消化是适于我国的污泥处理方式之一，但好氧消化存在污泥停留时间长、运行成本高的问题。很多学者利用超声预处理来提高破解后污泥的好氧消化效率，以缩短好氧消化时间，但超声处理污泥存在能耗高的问题。因此本课题提出将磁场运用到超声处理污泥的过程中，以提高超声破解污泥的效率。本课题共包括三个方面的研究内容：第一是通过改变磁场强度、超声声能密度和破解时间，研究对超声-磁场耦合破解污泥的影响，并与超声单独破解污泥的效果做比较，分析磁场对超声破解污泥的作用；第二是对超声-磁场耦合预处理后的污泥进行好氧消化实验，研究超声-磁场耦合预处理对污泥好氧消化的影响；第三是研究不同剩余污泥接种量对超声-磁场耦合预处理污泥好氧消化的影响，以确定最优的污泥预处理比例。超声-磁场耦合破解污泥研究结果表明：（1）随着磁场强度的提高，超声-磁场耦合破解后污泥SCOD溶出率升高。在声能密度为0.5W/mL，破解时间为5min的条件下，磁场强度为1620Gs时经超声-磁场耦合预处理后污泥的SCOD，比单独超声破解后污泥的SCOD高1240mg/L。磁场在提高超声破解污泥效果的同时，不会额外的增加污泥预处理的能耗。（2）在破解时间为5min、磁场强度为840Gs的条件下，声能密度为1.4W/mL时，超声-磁场耦合破解后污泥的SCOD溶出率可达到41.6%，这比相同破解时间下声能密度为2.5W/mL时，单独使用超声破解后污泥的SCOD溶出率（40.6%）高。磁场的联合使用可以有效地降低超声处理污泥的能耗。（3）破解时间在5min以内时，磁场对超声破解污泥的促进作用较明显。当破解时间为2min、声能密度为0.5W/mL、磁场强度为840Gs时，超声-磁场耦合破解后污泥的SCOD比相同条件下单独使用超声破解后污泥的SCOD多33.0%。超声-磁场耦合预处理对污泥好氧消化的影响研究表明，好氧消化结束时，经超声-磁场耦合预处理（0.5W/mL、5min、840Gs）的污泥，其MLSS与MLVSS减少量分别为42.7%、51.1%，均多于对照实验和经超声单独预处理的污泥。接种量对超声-磁场耦合预处理污泥好氧消化的影响研究表明，在声能密度、破解时间和磁场强度分别为0.5W/mL、10min、1300Gs的超声-磁场耦合预处理条件下，60%的剩余污泥接种量为最优选择，其污泥样品好氧消化稳定时间比不经预处理的空白对照组提前2d。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 剩余污泥的特性及处理处置方法
• 1.1.1 剩余污泥的产生与危害
• 1.1.2 剩余污泥的处理处置技术
• 1.1.3 我国剩余污泥处理处置现状
• 1.2 污泥好氧消化工艺
• 1.2.1 好氧消化机理和特点
• 1.2.2 好氧消化工艺
• 1.2.3 污泥好氧消化预处理方法
• 1.3 超声波在污泥处理中的应用
• 1.3.1 超声波作用机理
• 1.3.2 超声波在污泥处理中的应用
• 1.3.3 超声处理污泥的影响因素
• 1.3.4 超声处理污泥存在的问题
• 1.4 磁场在污泥处理中的应用
• 1.5 课题研究内容和意义
• 1.5.1 课题的提出
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 本课题的创新点和研究意义
• 第二章 实验装置与分析方法
• 2.1 污泥来源
• 2.2 实验装置
• 2.2.1 超声波处理装置
• 2.2.2 磁场装置
• 2.2.3 好氧消化实验装置
• 2.3 主要实验仪器和设备
• 2.4 分析项目和测定方法
• 第三章 超声-磁场耦合破解污泥研究
• 3.1 磁场强度对超声-磁场耦合破解污泥的影响
• 3.1.1 实验方法
• 3.1.2 实验结果与分析
• 3.1.2.1 温度的变化
• 3.1.2.2 污泥 SCOD 的变化
• 3.1.2.3 污泥上清液 TN 的变化
• 3.1.2.4 破解后污泥有机质含量随磁场强度的变化
• 3.1.3 实验小结
• 3.2 声能密度对超声-磁场耦合破解污泥的影响
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 实验结果与分析
• 3.2.2.1 污泥温度的影响
• 3.2.2.2 污泥 SCOD 的影响
• 3.2.2.3 破解后污泥上清液 TN 的变化
• 3.2.2.4 破解后污泥有机质含量随声能密度的变化
• 3.2.3 实验小结
• 3.3 破解时间对超声-磁场耦合破解污泥的影响
• 3.3.1 实验方法
• 3.3.2 实验结果与分析
• 3.3.2.1 温度的变化
• 3.3.2.2 污泥 SCOD 变化
• 3.3.2.3 污泥上清液 TN 的变化
• 3.3.2.4 破解后污泥有机质含量随时间的变化
• 3.3.3 实验小结
• 3.4 本章小结
• 第四章 超声-磁场耦合预处理对污泥好氧消化的影响
• 4.1 实验方法
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 污泥固体浓度随好氧消化时间的变化
• 4.2.1.1 好氧消化过程中污泥 MLSS 的变化
• 4.2.1.2 好氧消化过程中污泥 MLVSS 的变化
• 4.2.2 污泥 CODCr随消化时间的变化
• 4.2.2.1 好氧消化过程中污泥 TCOD 的变化
• 4.2.2.2 好氧消化过程中污泥 SCOD 的变化
• 4.2.3 消化过程中污泥上清液 TN 的变化
• 4.3 本章小结
• 第五章 接种量对超声-磁场耦合预处理污泥好氧消化的影响
• 5.1 实验方法
• 5.2 实验结果与分析
• 5.2.1 污泥 MLSS 和 MLVSS 去除率随消化时间的变化
• 5.2.2 污泥 TCOD 去除率随消化时间的变化
• 5.2.3 消化过程中污泥 SCOD 的变化
• 5.2.4 好氧消化过程中污泥上清液 TN 的变化
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历