超声波强化污泥水解及厌氧消化进程研究

摘要

在众多的污泥生物处理方法中，厌氧消化由于其较高的能量回收率和较低的环境影响是目前国际上应用最为广泛的污泥稳定化和资源化的处理方法。但传统厌氧消化方法依然有反应时间过长、反应器体积庞大、污泥降解不彻底等缺点。为了加快厌氧消化反应速率，强化污泥减量效果，需要在厌氧消化前对污泥进行预处理。当超声波作用于微生物絮体时可以破坏微生物的絮体结构和分解微生物的胞外聚合物(EPS)将其转化为SCOD，当进一步增大超声强度或延长超声波作用时间还可以使微生物细胞溶解，从而使污泥中的易降解物质含量大大增加，这一过程可以部分取代厌氧消化的水解过程，因此可在缩短消化时间的同时提高厌氧消化的产气产量。本文是针对超声波对污泥的水解和超声预处理对厌氧消化过程的强化作用的研究。 实验主要分为静态和动态两部分内容。静态实验部分研究了在声能密度不变(0.25w/mL)的情况下，随作用时间延长(5min-45min)超声波对不同浓度的污泥(13000mg/L，17000mg/L，37000mg/L)的破解情况。发现随超声时间延长三种浓度污泥的破解规律相同，当超声破解时间低于15分钟时为超声波对污泥的快速降解阶段，当超声作用时间高于15分钟时，为超声波对污泥的慢速降解阶段。另外，随污泥浓度的升高超声波对污泥的破解效果也有所增加，当超声作用时间为15min时浓度为13000mg/L、17000mg/L、37000mg/L的三种污泥单位质量VSS中释放的SCOD分别为0.10mg/mg、0.11mg/mg、0.14mg/mg。 动态实验分为动态小试和动态中试。动态小试分析了15000mg/L和30000mg/L两种浓度下，不同的超声污泥投配率对厌氧消化的影响。发现当投泥浓度为150000mg/L时，由于投泥总量过低，超声波预处理并不能提高厌氧消化的效果；当污泥浓度升高到30000mg/L时，超声波强化污泥厌氧消化效果显著，投配率为5％时，超声污泥产气量较原污泥提高29％，当投配率为10％时，超声污泥产气量较原污泥提高了36％。而且在超声污泥浓度为30000mg/L，投配率为10％时进行厌氧消化，超声污泥降解程度与相同浓度原污泥在投配率为5％时厌氧消化的污泥降解程度相同，污泥中VSS降解率均达到了36％，这说明超声污泥可以在保证污泥降解效果前提下大大加快厌氧消化的进程。动态中试部分通过中试对投泥浓度为30000mg/L，投配率为5％时动态小试的实验结果进行了验证，并最终得取了与小试相同的结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1污泥的来源及处理与处置

1.1.1污泥的来源

1.1.2污泥的处理与处置

1.2污泥的厌氧消化

1.2.1厌氧消化的原理及分类

1.2.1国外厌氧消化的应用

1.2.2国内厌氧消化的应用

1.3污泥的预处理技术

1.3.1化学方法

1.3.3物理方法

1.4超声波强化污泥厌氧消化

1.4.1超声波破解污泥机理

1.4.2超声波发生装置介绍

1.4.3超声波对污泥的破解及对厌氧消化的强化

1.4.4超声波对污泥其他性质的改变

1.4.5超声波处理污泥技术存在的问题

第二章 试验装置与测定方法

2.1试验污泥来源

2.2试验装置介绍

2.2.1超声波发生器

2.2.2动态小试装置

2.2.3动态中试装置

2.3测定项目及方法

2.3.1 COD及SCOD的测定

2.3.2 PH值的测定

2.3.3 VFA的测定

2.3.4 SS及VSS的测定

第三章 超声波对不同浓度污泥的破解效果研究

3.1实验的内容与方法

3.2实验数据及其分析

3.2.1 SCOD及VFA的释放情况

3.2.2污泥SS及VSS的溶解率

3.2.3超声作用的比能耗与SCOD释放的关系

3.3本章小结

第四章 超声波强化污泥厌氧消化的动态试验的启动

4.1动态中试装置的启动

4.2动态小试装置的启动

第五章 动态小试实验结果与分析

5.1实验内容与方法

5.2投泥浓度为15000mg/L1时超声波对厌氧消化反应的影响

5.2.1实验数据及其分析

5.2.2小结

5.3投配率为5%时超声波对厌氧消化反应的影响

5.3.1实验数据及其分析

5.3.2小结

5.4投配率为10%时超声波对厌氧消化反应的影响

5.4.1实验数据及其分析

5.4.2小结

5.5经济分析

5.6本章小结

第六章 动态中试实验

6.1实验内容及方法

6.2实验数据及分析

6.3经济评价

6.4本章小结

第七章 结论与建议

7.1结论：

7.2建议：

参考文献

致谢