热碱处理促进剩余污泥水解的试验研究

摘要

热碱水解法作为一种有效的污泥预处理方法，不仅在细胞破解方面卓有成效，而且可以加强污泥的后续处理(厌氧消化、脱水等)效果。 本文研究了热碱条件参数(pH值、温度、反应时间、污泥浓度和碱浓度等)对剩余污泥水解效果的影响。SCOD(溶解性化学需氧量)融出量的多少可以表征污泥热碱水解效果的优劣。试验结果表明：表征污泥水解效果的SCOD浓度不仅随着温度的升高而不断增大，也随着反应时间、pH值、污泥浓度和碱浓度的增大而增大。在反应温度为170℃、pH=13、反应时间为75 min的条件下，SCOD达到了最大融出量17956 mg/L，此时溶解性化学需氧量(SCOD)与总化学需氧量(TCOD)之比为0.65。经热碱水解处理后的剩余污泥SCOD随着原污泥浓度的增大而增大，呈现了良好的线性关系，相关系数R<'2>达到了0.97以上，而且随着pH值的增大，融出率也不断增大，在pH=13时达到最高值672 mg/g。 碱的加入减弱了污泥细胞壁对高温的抵抗力，加剧了剩余污泥细胞内有机质的释放与水解，改变了污泥的性质。本文还研究了热碱水解法对剩余污泥特性参数(溶解性化学需氧量、挥发性脂肪酸、氨氮、pH值与污泥浓度等)的影响。试验结果表明，在pH=13，反应时间为60 min时悬浮固体(SS)、挥发性悬浮固体(VSS)均达到了最大溶解率，其值分别为67％和72％。无论是不加碱情况还是加碱情况，各种氮含量都增加了，而且温度与反应时间的上升都加剧了N元素的释放。在VFA、氨氮与蛋白质的共同作用下，pH值出现了不同程度的降低，也由于有机酸体系和氨氮体系得存在，使得热碱水解中污泥的碱度下降。 另外，通过正交试验可以得出170℃时各因素对SCOD影响的重要性，依次为污泥浓度、pH值、反应时间。

目录

文摘

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引 言

1综述

1.1污泥特性

1.2污泥处理与处置技术

1.2.1污泥处置方法

1.2.2污泥处理技术

1.3污泥破解技术的研究进展

1.3.1物理方法

1.3.2化学法

1.3.3生物溶胞技术

1.3.4组合方式破解法

1.3.5小结

1.4热碱水解法的发展

1.4.1改善脱水性能

1.4.2提高污泥的厌氧消化性能

1.4.3获取反硝化所需的碳源

1.4.4实现污泥的减量

1.5研究成果与展望

1.5.1研究成果

1.5.2热碱水解技术的展望

2试验装置、分析方法及内容

2.1试验装置

2.2试验用料来源

2.3药剂与参数选择

2.4实验仪器

2.5分析方法

2.5.1化学需氧量(COD)的测定

2.5.2总碱度测定

2.5.3氮的测定(NH4+-N、NO2--N、NO3--N及TN)

2.5.4剩余污泥浓度指标(TS、VS、SS、VSS)

2.5.5 VFAs的测定

2.5.6 TOC的测定

2.6本课题研究的目的及内容

2.6.1研究目的

2.6.2研究内容

3条件参数对剩余污泥热碱水解效果的影响

3.1温度

3.2反应时间

3.3 pH值(加碱量)

3.4污泥浓度

3.5碱浓度

3.6本章小结

4碱处理促进剩余污泥高温水解的试验研究

4.1 COD

4.2有机酸

4.3有机碳

4.4固体物质的溶解

4.5氮的转化

4.6 pH值

4.7碱度

4.8本章小结

5热碱水解试验优化

5.1因素水平

5.2表头设计

5.3 正交试验设计及其结果

5.4极差分析结果

5.5方差分析结果

5.6本章小结

6热碱水解法的应用前景及建议

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢