脉冲电场与直流电晕协同破解剩余污泥的机理研究

摘要

随着城市化进程的不断加快，城市废水排放逐年增多，废水处理过程中产生的剩余污泥也随之增加。由于污泥中含有大量的毒害物质，若未经处理便直接排放，会严重危害人民健康与生态环境。厌氧消化是现在世界上通用的城市剩余污泥稳定化处理方法，如何打破污泥中的微生物细胞膜，释放细胞内有机成分，是提高污泥厌氧消化效率的关键问题之一。本文提出基于脉冲电场与直流电晕协同作用下的剩余污泥微生物细胞破解方法，旨在通过直流电晕下的低温等离子体与脉冲电场所产生的电穿孔效应来处理污泥中的微生物细胞，实现细胞膜的破解。研究了电晕处理时长、脉冲电场处理时长、处理温度以及二者处理顺序等因素对污泥微生物细胞破解效果的影响，主要工作如下：
　　1、选取活性剩余污泥为试样，通过在多针-板电极系统上施加直流电压产生直流电晕，对污泥试样进行处理。测量处理前后污泥试样的溶解性化学需氧量、氨氮、总磷、pH值等参数，计算污泥内各种参数在处理前后的相对变化量，分析直流电晕处理中正负极性下电压幅值、处理时长及处理温度对污泥微生物细胞破解效果的影响。结果显示：污泥内有机成分增长量随电压幅值增大而升高，其中正极性电晕要高于负极性；而随着处理时间的延长，污泥内有机成分整体呈减小趋势，且正极性减小程度大于负极性；随着处理温度的提升，污泥内有机成分含量逐渐增大，负极性的含量要明显高于正极性。实验结果表明电压幅值与处理温度对污泥内有机物的增长促进作用较为显著。
　　2、对污泥试样进行直流电晕-PEF协同处理，在电晕处理后，采用平板电极对污泥施加高压脉冲电场。测量并计算协同处理前后污泥试样中有机物含量的变化量，分析电晕处理时间、脉冲电场处理时间及处理温度对协同处理效果的影响。结果显示：电晕、脉冲电场处理时间的增加及处理温度的提高都会使污泥内有机成分含量有不同程度的提高，正电晕协同处理效果一般要好于负电晕协同处理。
　　3、改变直流电晕与脉冲电场处理的先后顺序：进行先脉冲电场，后直流电晕的协同处理方式。测量并计算协同处理前后污泥试样中有机物含量的变化量，分析电晕处理时间、脉冲电场处理时间及处理温度对污泥内有机成分含量的影响。结果显示负极性电晕协同处理下污泥内有机成分的增长量均大于正电晕协同处理。随着脉冲电场处理时间和处理温度的增加，污泥内有机成分含量不断增大。随着直流电晕处理时间的增加，负电晕协同处理下污泥内有机成分呈增加趋势，正电晕协同处理下污泥内有机物先增加后减小。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 污泥的厌氧消化技术

1.3 脉冲电场与电晕放电的相关应用

1.4 本文研究内容

第2章 实验装置与实验方法

2.1 实验电源装置

2.2 实验方法

2.3 分析项目与测定方法

2.4 本章小结

第3章 电晕处理对污泥微生物细胞破解效果的影响

3.1 试样制备与实验设置

3.2 电晕处理过程分析

3.3 实验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 电晕与PEF协同处理破解污泥微生物细胞效果的影响

4.1 试样制备和实验设置

4.2 DC电晕-PEF协同处理实验结果与分析

4.3 PEF-DC电晕协同处理实验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢