污泥添加聚丙烯酸钠（PAAS）的堆肥处置研究及工程设计

摘要

近年来不少研究肯定了高吸水性树脂的对养分的吸附效果和对肥料的缓释性能，聚丙烯酸钠(PAAS)作为一种质优价廉的高吸水性树脂，在土地改良和缓释肥料方面得到了广泛应用。课题组将其作为调理剂引入污泥的堆肥处理，前期实验表明，利用PAAS的高吸水性、溶胀性和保水性，可降低污泥自身的含水率，提高空隙率，改善堆体的通风性能，进而满足高含水率污泥好氧堆肥供氧、保湿等工艺需求，促进堆肥的进程。 本论文以福州市污水污泥为研究对象，展开了一系列的研究。首先，利用自行设计的小型堆肥反应器，开展了污泥添加PAAS的好氧堆肥实验，研究了PAAS在污泥好氧堆肥中的保氮作用和对污泥中重金属形态的影响。实验发现PAAS的保氮效果明显，氮元素损失明显减少40％以上；对于重金属Zn，有明显的钝化效果，添加量为1.5％的处理优于添加量为1.0％的处理。其次，利用自行建设的堆肥场地，进行了堆肥中试实验。结果表明：PAAS添加量为1.5％时，堆肥反应效果最佳，由于其盐分浓度高，从经济的角度和作物生长的角度出发，建议采取1.0％的添加比例最佳，堆肥产品还具有较好的吸水和保水能力。其三，将属性识别理论和灰色关联分析法两种方法应用到堆肥腐熟度的评价中，模型建立正确，计算过程准确，为污泥堆肥腐熟程度的综合评价方法提供了较为规范、系统和详细的应用实例，避免了单个指标评判污泥堆肥是否腐熟的肓目性；并在权重划分和评价结果确定环节上，分别做出了改进，避免了大量信息的流失，权重划分更为合理，更能反映产品个别指标超标的实际情况。最后，以祥坂、洋里、快安三大污水厂的污泥为对象，进行污泥堆肥化处置工程设计。比较系统地设计了一个以污泥好氧发酵为工艺，处理量为270t/d的的堆肥厂，并完成了相应的设计说明、设计计算和工程图纸的绘制，同时还进行了相关的成本衡算、市场预测和经济效益分析。

目录

声明

摘要

中文文摘

第1章绪论

1.1污泥堆肥化技术研究进展

1.1.1污泥堆肥化处置的特点

1.1.2污泥堆肥调理剂的研究进展

1.1.3污泥堆肥的重金属问题研究

1.1.4污泥堆肥的氮元素损失与保氮研究

1.1.5污泥堆肥系统和设备研究进展

1.1.6污泥堆肥化的经济、社会和环保效益分析

1.2污泥堆肥化主要利用途径和应用领域

1.2.1农林施用

1.2.2绿化施用

1.2.3土壤修复和改良

1.2.4重金属风险研究

1.3聚丙烯酸钠(PAAS)在污泥堆肥中的应用初探

1.3.1 PAAS作为调理剂引入堆肥的思路

1.3.2 PAAS对污泥性能的影响

1.3.3 PAAS促进堆肥进程的作用机理

1.3.4 PAAS能改善堆肥产品性能

1.4国内外城市污水污泥堆肥化处置工程现状分析

1.5本论文的研究目的、意义和内容

1.5.1本文的研究目的和意义

1.5.2本文的主要研究内容

1.5.3本文的创新点

参考文献

第2章聚丙烯酸钠在堆肥过程中的保氮作用研究

2.1前言

2.2实验材料和方法

2.2.1实验材料

2.2.2实验装置

2.2.3实验方法

2.3结果与讨论

2.3.1pH、氨氮的变化

2.3.2硝氮的变化

2.3.3电导率的变化

2.3.4种子发芽指数的变化

2.3.5堆肥前后总氮的变化

2.4结论

参考文献

第3章聚丙烯酸钠在堆肥过程中对重金属形态的影响

3.1前言

3.2实验材料和方法

3.2.1实验材料

3.2.2实验装置

3.2.3实验方法

3.2.4重金属测定方法

3.3结果与讨论

3.3.1重金属Cu的形态分布及堆肥前后变化情况

3.3.2重金属Zn的形态分布及堆肥前后变化情况

3.4结论

参考文献

第4章城市污水污泥堆肥添加聚丙烯酸钠的中试研究

4.1前言

4.2试验材料和办法

4.2.1试验材料

4.2.2堆肥场地的设计

4.2.3通风系统的设计

4.2.4采样和分析方法

4.3结果与讨论

4.3.1表观性状的变化

4.3.2堆肥过程中的温度变化

4.3.3堆肥进程各指标变化情况

4.3.4产品的吸水性和保水性

4.4结论

参考文献

第5章数学模型在综合评价污泥堆肥腐熟度中的应用

5.1前言

5.2属性识别理论在综合评价城市污泥堆肥腐熟度中的应用

5.2.1属性识别模型的建立过程

5.2.2属性识别模型应用于污泥堆肥腐熟度的评价

5.2.3结果比较

5.2.4小结

5.3灰色关联分析法在评价污泥堆肥腐熟度中的修正及应用

5.3.1评价指标的选取

5.3.2评价标准的确定

5.3.3堆肥产品实验数据的获取

5.3.4灰色关联分析法综合评价污泥堆肥腐熟度

5.3.5结果比较

5.3.6小结

5.4结论

参考文献

第6章福州市生活污水污泥堆肥化处置工程设计

6.1前言

6.2总论

6.2.1项目名称

6.2.2相关单位

6.2.3设计原则

6.3项目背景

6.3.1福州市环境条件概述

6.3.2福州市污水处理厂污泥概况

6.3.3福州市污水污泥处置存在的问题

6.3.4福州市污泥堆肥工程建设的目的及意义

6.4总体设计

6.4.1工程规模

6.4.2福州市污水污泥堆肥处置目标

6.4.3堆肥工艺选择

6.4.4厂址选择

6.4.5厂区的平面布置

6.5工艺计算

6.5.1物料的配方设计

6.5.2物料体积的计算

6，5.3厂房体积的计算

6.5.4通风量的计算

6.6系统设计与设备选型

6.6.1预处理系统

6.6.2发酵系统

6.6.3产品的后加工系统

6.7构筑物设计

6.7.1原料仓库

6.7.2预处理厂房

6.7.3一次发酵车间(发酵室)

6.7.4二次发酵车间(陈化棚)

6.7.5后加工及制肥车间

6.7.6堆肥产品存储房

6.7.7办公室、化验室

6.8工厂电气设计

6.9定员配置

6.10环境保护与安全卫生

6.11工程成本及效益分析

6.11.1效益分析与市场预测

6.11.2建设投资成本费用分析

6.11.3机器设备成本费用分析

6.11.4工厂运行后单位成本及收益

6.11.5市场预测

参考文献

第7章结论与建议

7.1结论

7.2建议

攻读学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

个人简历