微波场中剩余污泥和洗煤废水絮凝沉降的试验研究

论文摘要

城市污水处理厂排放的剩余污泥因有机物含量高,颗粒较细,含水率高,难以脱水沉降。洗煤废水含大量的煤泥颗粒,悬浮物和浊度高,表面带负电荷,颗粒稳定,难以自然沉降。目前,对剩余污泥和洗煤废水的处理多采用絮凝沉淀法,但该法需要的絮凝剂投加量大,絮凝剂成本高。本试验将微波技术和絮凝技术组合起来形成微波絮凝组合技术处理剩余污泥和洗煤废水,减少了絮凝剂投加量,降低了絮凝剂处理成本,试验取得了理想效果。试验考察了单一Al2（SO4）3和PAC两种絮凝剂对剩余污泥和洗煤废水的处理效果,并确定了单一絮凝剂作用时的最佳投加量。研究了微波辐射时间、微波功率、pH值等因素对处理效果的影响,确定了各因素的最佳组合。试验对污泥脱水性能、滤液浊度、滤饼含水率、洗煤废水浊度、Zeta电位等进行了研究,进一步探讨了絮凝机理和絮体沉淀机理,分析了微波絮凝组合技术处理剩余污泥和洗煤废水的机理。试验结果表明:（1）当用Al2（SO4）3絮凝剂处理剩余污泥和洗煤废水时,单一絮凝剂作用时最佳投加量分别为1.25g/L和1.188g/L。若用微波絮凝组合技术作用时,絮凝剂投加量可分别降至0.50g/L和0.375g/L。（2）当用PAC絮凝剂处理剩余污泥和洗煤废水时,单一絮凝剂作用时最佳投加量均为0.50g/时。若用微波絮凝组合技术作用时,絮凝剂投加量可分别降至0.10g/L和0.20g/L。（3）洗煤废水颗粒Zeta电位为-9.23mV,Zeta电位随絮凝剂投加量的增加而增大,当达到等电点时,PAC投加量为0.50 g/L,Al2（SO4）3投加量为0.65g/L。（4）絮体沉速ν与颗粒密度ρs、液体密度ρL、絮体直径d、液体粘度μ等有关,增大颗粒密度和絮体直径,减小液体粘度等均能提高絮体沉降速度。（5）用微波絮凝组合技术处理剩余污泥和洗煤废水时,微波的热效应和非热效应特性均各自得到了充分的发挥。（6）微波辐射使得颗粒运动速度增大,絮凝剂网捕的颗粒物数量增多,絮体粒径增大,有利于絮体沉降。（7）微波具有高效热效应,普通加热与絮凝组合技术对洗煤废水的除浊效果远不如微波加热与絮凝组合技术对洗煤废水的除浊效果。适宜的微波辐射可以引起污泥颗粒的加速运动,促使污泥结构脱稳,改善污泥的沉降及脱水性能,但过大的微波辐射使得微生物细胞结构过度破坏,导致污泥胞内物质的大量溢出,黏度增大,沉降及脱水性能恶化。（8）用微波辐射处理剩余污泥时,可明显提高污泥上清液的可生化性,便于后续处理。微波絮凝组合技术是一种全新的废水处理工艺,国内外尚未见有文献报道,该工艺充分发挥了微波的特性,可以减少絮凝剂投加量,降低絮凝剂处理成本,具有较高的理论价值和现实意义,建议进一步中试试验研究时,考虑该组合技术在实际运行过程中的可操作性和经济性。试验所用污泥为生活污水处理厂的剩余污泥,因此该工艺对于非生活污水剩余污泥处理的适用性还需进一步研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 污泥的特性及处理技术
• 1.2.1 污泥的特性
• 1.2.2 污泥中水分的存在形式及其性质
• 1.2.3 国内外污泥处理技术概况
• 1.3 洗煤废水的特性及处理方法
• 1.3.1 洗煤废水的来源及分析
• 1.3.2 洗煤废水处理方法简介
• 1.4 絮凝剂在环境工程中的应用
• 1.4.1 絮凝剂分类
• 1.4.2 絮凝剂的发展及应用
• 1.4.3 影响絮凝作用的主要因素
• 1.4.4 絮凝技术在水处理中的地位及作用
• 1.5 微波的特性及其在环境工程领域的应用
• 1.5.1 微波的定义和特征
• 1.5.2 微波的热效应
• 1.5.3 微波的非热效应
• 1.5.4 微波技术在环境工程领域的研究进展
• 1.5.5 微波技术的应用前景
• 1.6 课题的研究目的和意义
• 第二章 试验材料和分析方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验水样
• 2.1.2 试验药品
• 2.2 试验流程
• 2.3 试验仪器及分析方法
• 2.3.1 试验分析仪器
• 2.3.2 试验分析方法
• 第三章 微波场中剩余污泥絮凝沉降的实验研究
• 2（SO₄）₃时试验研究'>3.1 絮凝剂为Al₂（SO₄）₃时试验研究
• 3.1.1 单一絮凝剂对污泥沉降性能的研究
• 3.1.2 微波絮凝组合技术对污泥沉降及脱水性能的研究
• 3.2 絮凝剂为PAC时试验研究
• 3.2.1 单一絮凝剂对污泥沉降性能的研究
• 3.2.2 微波絮凝组合技术对污泥沉降及脱水性能的研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 微波场中洗煤废水除浊效果的实验研究
• 2（SO₄）₃时试验研究'>4.1 絮凝剂为Al₂（SO₄）₃时试验研究
• 4.1.1 单一絮凝剂对洗煤废水除浊效果的研究
• 4.1.2 微波絮凝组合技术对洗煤废水除浊效果的研究
• 4.2 絮凝剂为PAC时试验研究
• 4.2.1 单一絮凝剂对洗煤废水除浊效果的研究
• 4.2.2 微波絮凝组合技术对洗煤废水除浊效果的研究
• 4.3 本章小结
• 第五章 机理分析
• 5.1 絮凝机理分析
• 5.1.1 压缩双电层作用
• 5.1.2 吸附电中和作用
• 5.1.3 吸附架桥作用
• 5.1.4 沉淀网捕作用
• 5.2 絮凝反应动力学理论
• 5.2.1 速度梯度理论
• 5.2.2 微涡旋理论
• 5.2.3 絮凝反应动力学模型
• 5.2.4 絮凝沉淀理论
• 5.3 微波絮凝组合技术改善污泥脱水性能的机理分析
• 5.3.1 微波辐射热效应对污泥结构稳定性的影响分析
• 5.3.2 微波辐射高频电场对污泥结构稳定性的影响分析
• 5.3.3 微波辐射对污泥絮体粒径的影响分析
• 5.4 微波絮凝组合技术处理洗煤废水的机理分析
• 5.4.1 微波辐射对洗煤废水除浊效果的机理分析
• 5.4.2 微波辐射对洗煤废水絮体粒径的影响分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 问题及建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢