解偶联剂在活性污泥系统中的迁移转化研究

论文摘要

活性污泥法是目前城市污水处理厂应用最广泛的污水生物处理技术之一。但是,该工艺存在一个最大的缺点:在运行过程中产生大量的剩余污泥,由此带来污泥处理设施的基建和运行成本都非常高昂。在我国有大量的剩余污泥不经处理就直接堆放或简单填埋,对环境造成了严重的二次污染。当前的各种污泥减量技术由于成本或是一些未能解决的技术问题,尚没有一个被广泛的应用于实际中。投加化学解偶联剂法以其污泥减量效果好、运行管理方便等优点受到人们越来越多地关注,利用该技术进行污泥减量处理已成为当前研究热点。本文采取序批式连续曝气运行的方式,通过向活性污泥系统中投加解偶联剂的方法,从几种毒性相对较小,污泥减量效果明显的解偶联剂中筛选出了最佳解偶联剂及其作用条件,研究了其在活性污泥系统中的迁移转化途径,并考察了pH值、温度、解偶联剂浓度及活性污泥浓度等因素对活性污泥系统和污泥吸附解偶联剂的影响,在此基础上探讨了代谢解偶联剂污泥减量的作用机理。在解偶联剂筛选实验中,综合评价解偶联剂对污泥减量效果、系统基质去除率的影响及经济成本因素,研究确定2,6-二氯苯酚作为最佳的解偶联剂;在最佳作用条件筛选实验中,通过各因素对污泥减量效果及系统基质去除率的影响,得到最佳pH=5,最佳温度=25℃,最佳活性污泥浓度=2g/L～2.5g/L,最佳DCP作用浓度=20 mg/L,最佳DO值=5mg/L的结论。在DCP的迁移转化实验中,研究发现:DCP进入活性污泥系统后即与污泥发生作用,而非完全溶解后再发生;颗粒态、粉末态、溶解态DCP加入活性污泥系统后,分别在18h、8h和2h时溶解达到最大值,而且解偶联剂的溶解只与自身理化性质有关,与外界环境无关;通过比较分析粉末态DCP和液态DCP对污泥产率、系统运行效能以及DCP出水浓度等因素的影响,得到固体投加形式为最优化的投加方式;低浓度下（小于30mg/L）,DCP的非生物损失率均小于6%,说明非生物损失影响可以近似忽略,且非生物损失率随着解偶联剂投加量的增加而增大;生物活性抑制实验说明,在活性污泥系统中不存在微生物的降解转化作用。综上可知,在短期时间内,活性污泥与DCP之间主要进行了生物吸附作用。超过75%的解偶联剂被活性污泥吸附,一小部分解偶联剂残留出水中,二者之和占总投加量的92%以上。在活性污泥吸附解偶联剂的影响因素实验中,研究发现:随着pH值的增大,解偶联剂在出水中的浓度不断升高,污泥吸附量则不断下降;温度实验证明活性污泥吸附DCP的反应是放热反应;DCP的吸附量随初始浓度的增加而增加,但增加幅度逐渐变小;DCP出水浓度与污泥吸附量均随着活性污泥浓度的增加而下降;活性污泥吸附解偶联剂是解偶联剂在活性污泥系统中的主要去除途径,为下一步深入研究污泥吸附解偶联剂机理提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 剩余活性污泥的处理和处置
• 1.3 剩余活性污泥减量技术研究现状
• 1.3.1 基于隐性生长的污泥减量化技术
• 1.3.2 基于生物捕食的污泥减量化技术
• 1.3.3 基于解偶联生长的污泥减量化技术
• 1.4 投加解偶联剂污泥减量技术
• 1.4.1 解偶联剂的分类
• 1.4.2 添加化学解偶联剂可能存在的负面影响
• 1.4.3 污泥吸附解偶联剂影响因素研究现状
• 1.5 课题研究意义和内容
• 1.5.1 课题研究意义
• 1.5.2 课题来源
• 1.5.3 课题研究内容
• 第2章 实验材料与方法
• 2.1 活性污泥的培养
• 2.1.1 人工模拟污水的组成与浓度
• 2.1.2 活性污泥的培养
• 2.2 主要实验材料及仪器
• 2.2.1 主要实验材料
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.3 实验分析方法
• 2.3.1 水质指标检测方法
• 2.3.2 污泥产率及污泥减量分析
• 2.3.3 DCP检测方法的建立
• 2.4 实验方案设计
• 2.4.1 解偶联剂筛选实验
• 2.4.2 DCP溶解-平衡实验
• 2.4.3 DCP投加方式优化实验
• 2.4.4 DCP非生物因素损失实验
• 2.4.5 DCP生物降解验证实验
• 2.4.6 pH影响实验
• 2.4.7 温度和解偶联剂浓度影响实验
• 2.4.8 活性污泥浓度影响实验
• 2.4.9 溶解氧浓度影响实验
• 第3章 解偶联剂筛选及其作用条件研究
• 3.1 解偶联剂的筛选
• 3.1.1 对污泥产率的影响
• 3.1.2 对COD去除率的影响
• 3.1.3 各种解偶联剂的毒性和价格
• 3.2 最佳pH实验
• 3.2.1 pH对污泥产率和COD去除率的影响
• 3.2.2 pH对系统运行效能的影响
• 3.3 最佳温度实验
• 3.3.1 温度对COD去除率的影响
• 3.3.2 温度对TP去除率的影响
• 3.4 最佳解偶联剂浓度实验
• 3.4.1 解偶联剂浓度对污泥产率的影响
• 3.4.2 解偶联剂浓度对COD去除率的影响
• 3.4.3 解偶联剂浓度对系统运行效能的影响
• 3.4.4 解偶联剂浓度对污泥沉降性能的影响
• 3.5 最佳活性污泥浓度实验
• 3.5.1 活性污泥浓度对污泥减量效果的影响
• 3.5.2 活性污泥浓度对系统运行效能的影响
• 3.6 最佳溶解氧浓度实验
• 3.7 本章小结
• 第4章 解偶联剂在活性污泥系统中的迁移转化研究
• 4.1 DCP溶解-平衡实验
• 4.1.1 颗粒态DCP溶解-平衡实验
• 4.1.2 粉末态DCP溶解-平衡实验
• 4.1.3 液态DCP溶解-平衡实验
• 4.2 DCP投加方式优化实验
• 4.2.1 DCP投加方式对污泥产率的影响
• 4.2.2 DCP投加方式对系统运行效能的影响
• 4.2.3 DCP投加方式对解偶联剂出水浓度的影响
• 4.3 DCP非生物因素损失实验
• 4.4 DCP生物降解验证实验
• 4.5 本章小结
• 第5章 污泥吸附解偶联剂影响因素及减量机理
• 5.1 pH对DCP出水浓度与污泥吸附量的影响
• 5.2 温度和解偶联剂浓度对污泥吸附量的影响
• 5.3 活性污泥浓度对DCP出水浓度和污泥吸附量的影响
• 5.4 DCP减量机理探讨
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢