超声波辐射促进污泥需氧消化工艺研究

摘要

针对我国中、小型污水处理厂严重缺乏污泥稳定设施的局面，本文在充分了解各种污泥处理工艺和超声波生物技术研究动态的基础上，首次将低剂量生物超声波理论引入污泥处理，提出了“低剂量超声波辐射促进污泥需氧消化工艺”，研究了低剂量超声波辐射对污泥理化性质和微生物内源代谢活性的影响以及应用于需氧消化的效果。 通过测定在不同强度、辐射时间的超声波作用下，不同泥龄剩余污泥的理化性质和生化活性以及生化活性的持续性，得出：超声波辐射污泥作用效应分为三个阶段，第一阶段表现为污泥絮体尺寸变小，生物活性提高，溶出了污泥絮体中的有机物；第二阶段，生物活性受到短期抑制，随后又逐渐恢复；第三阶段中，超声波对微生物造成了不能承受的损伤，OUR、活菌数，蛋白酶活性和脱氢酶活性都显著下降。从节能的角度讲，采用0.05W/ml强度的超声波，辐射2～10min以提高污泥生化活性比较经济。 根据超声波辐射对污泥性质的影响，研究了在不同的总输入能量、输入次数、每次输入能量以及污泥浓度的组合下超声波辐射促进污泥需氧消化的效果，得出： (1)超声波辐射可以促进污泥需氧消化，可使消化时间缩短约5～7d，相应的TVSS去除率较传统需氧消化提高30～50％。上清液中COD、NH4+-N、NO-3-N、TP的浓度变化与传统污泥需氧消化类似且不受输入方式的影响。另外，超声波辐射促进污泥需氧消化可降低终产物的SVI值，并使SVI值提前稳定，且剂量越高，稳定越快。 (2)超声波能量的输入方式对需氧消化稳定时间有重要影响，强度、每次输入能量、输入次数对需氧消化影响的重要性为：强度＞每次输入能量＞输入次数。 (3)通过对动力学模式的探讨，认为“低剂量超声波辐射促进污泥需氧消化工艺”仍然符合一级反应动力学关系。反应速率在达到最大反应速率前与输入的能量有近似的指数关系。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1污泥问题概述

1.1.1污泥的分类和性质

1.1.2污泥的组成及危害

1.1.3污泥的产量

1.1.4污泥处理技术概述

1.1.5我国污泥处理现状

1.2污泥需氧消化研究现状

1.2.1污泥需氧消化的机理

1.2.2污泥需氧消化工艺研究概况

1.3超声波的物化、生物效应及其在污泥处理中的应用

1.3.1超声波强化固—液传质的机理

1.3.2低强度超声波辐射的生物效应

1.3.3超声波在污泥处理中的应用研究

1.4本课题的提出

1.4.1课题的提出和研究目的

1.4.2课题的研究内容

1.4.3课题的创新点和研究意义

2低强度超声波辐射污泥作用效应研究

2.1试验内容

2.1.1不同强度、辐射时间的超声波作用效应试验

2.1.2低强度超声波辐射对污泥生物活性影响试验

2.1.3低强度超声波辐射对污泥生物活性持续性影响试验

2.2测试的仪器和分析方法

2.2.1测试指标和方法

2.2.2试验仪器和设备

2.2.3试验装置

2.3不同强度、辐射时间的超声波作用效应试验

2.3.1试验方法

2.3.2实验结果与分析

2.3.3试验小结

2.4低强度超声波辐射对污泥生物活性影响研究

2.4.1试验方法

2.4.2试验结果与分析

2.4.3试验小结

2.5低强度超声波辐射对污泥生物活性持续性影响试验

2.5.1试验方法

2.5.2试验结果与分析

2.5.3试验小结

3不同强度、剂量超声波辐射对污泥需氧消化的影响

3.1试验内容

3.1.1不同强度、剂量超声波辐射对污泥需氧消化的影响

3.1.2污泥浓度对超声波辐射促进污泥需氧消化的影响

3.2不同强度、剂量超声波辐射对污泥需氧消化的影响

3.2.1试验方法

3.2.2试验结果及分析

3.3污泥浓度对超声波辐射促进污泥需氧消化的影响

3.3.1试验方法

3.3.2试验结果与分析

3.4试验小结

4低剂量超声波辐射促进污泥需氧消化研究

4.1试验内容

4.1.1超声波不同作用方式对需氧消化的影响

4.1.2能量输入参数对需氧消化影响的对比试验研究

4.2超声波不同作用方式对需氧消化的影响

4.2.1试验方法

4.2.2试验结果及分析

4.3能量输入参数对需氧消化影响的对比试验研究

4.3.1试验方法

4.3.2试验结果及分析

5超声波辐射促进需氧消化的污泥沉降性能和絮体形态研究

5.1试验内容

5.2试验设计

5.3试验结果与分析

6低剂量超声波辐射促进污泥需氧消化动力学研究

6.1反应级数及动力学常数的确定

6.1.1推导的条件

6.1.2图解法求反应的级数及动力学常数

6.2超声波输入能量与反应速率的关系

6.2.1反应速率函数v(E)的确定

6.3低剂量超声波促进污泥需氧消化模型的建立

7结论与建议

7.1结论

7.2存在的问题及建议

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文

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