生物污泥超声波处理提取反硝化碳源试验研究

摘要

碳源是生物脱氮过程的重要因素，当水体中碳氮比过低时，需要外加碳源，以保证反硝化反应的进行。近年来，城市污水中氮含量增多，生物脱氮过程常出现碳源不足的问题。为此，国内外的做法通常是投加甲醇，但增加了运行成本。污水厂内的污泥富含有机物和能量，尤其活性污泥中有机物含量高达60％~70%。随着我国污水厂数量的增加，污泥的产量也增大。大量积累的污泥，不仅占用土地，而且造成环境污染。污泥的减量化、无害化、资源化处理非常迫切。鉴于以上事实，本文研究利用超声波破解技术提取污泥中的有机质作为碳源，减少污泥的同时达到资源化。
　　本文首先研究了污泥超声波处理的占空比、声能密度、作用时间以及污泥pH值、温度、浓度等对污泥处理效果的影响，优化污泥超声波提取碳源的工况。发现污泥的破解速率随着声能密度的增大而增加；超声波处理时间越长，污泥破解程度越高；超声波作用时间的影响效果要比声能密度的大；在相同工作总时间内，上清液中产生的SCOD（soluble chemical oxygen demand）和污泥破解率随着占空比的升高而升高；pH值对污泥超声波破解效果有影响，强碱条件下能显著提高破解效果；超声波处理过程中污泥温度的升高，有助于污泥的破解；若要得到更多的有机物，宜取浓度高的污泥超声波破解。
　　对于污泥超声波处理后上清液中的组分研究发现，超声波能导致污泥上清液中有机物含量增加，SCOD值上升，同时也伴随着TN（total nitrogen）、TP（total phosphorus）的增加；处理时间为40min时，SCOD与TN的比值的平均值为18，高于完全反硝化需要的C/N比；SCOD与TP的比值的平均值为70.45；氮和磷宜用鸟粪石沉淀法回收。同时考查了污泥混合液性质的变化，发现污泥破解后粒径变小；污泥温度上升；污泥混合液pH值呈下降趋势；
　　利用污泥被处理后的上清液作为碳源，在两个生物反应器（序批式生物反应器、生物滤柱）内，研究其脱氮效果，发现当碳源充足时具有较好的脱氮效果，同时给系统增加额外的氮和磷。若要直接利用此种碳源，使用条件受限制。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 生物脱氮与反硝化碳源

1.2.1 生物脱氮的基本原理

1.2.2 生物脱氮的影响因素

1.2.3 反硝化碳源的分类

1.3 污泥性质及处理现状

1.3.1 污泥的来源

1.3.2 污泥的性质

1.3.3 污泥的处理现状

1.4 污泥超声波处理机理及研究进展

1.4.1 超声波作用机理

1.4.2 超声波反应器类型

1.4.3 污泥超声波破解波技术的研究进展

1.5研究现状的局限性

1.6 课题的研究内容和意义

1.6.1 目的和意义

1.6.2 研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1 试验装置

2.2 试验材料

2.3 试验分析方法

第3章 污泥超声波提取碳源工况优化研究

3.1 作用时间

3.2 声能密度

3.3 占空比

3.4 pH值

3.5 温度

3.6 污泥浓度

3.7 本章小结

第4章污泥超声波提取的碳源组分研究

4.1 SCOD的变化

4.2 TN的变化

4.3 TP的变化

4.4 SCOD、TN、TP的变化关系

4.5 污泥粒径的变化

4.6 温度的变化

4.7 pH值的变化

4.8 本章小结

第5章 碳源反硝化菌效能研究

5.1 SBR反硝化试验

5.2 生物滤柱反硝化试验

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢