污泥浓缩消化一体化反应器（ISTD）处理污泥的试验研究

论文摘要

随着我国城市化进程的加快,水环境的负担也越来越重。目前社会经济的快速发展在一定程度是以牺牲环境为代价的。虽然对水环境的保护和治理已日益得到重视,但是当前的污水处理仍然存在一定误区,即单纯的重视污水中有机污染物质等的去除,缺忽略了其后续产物——污泥处理的必要处理。当前的污泥处理主要分为污泥处理和污泥处置两个阶段。传统的污泥处理方法存在消化时间长、投资及运行费用高、运行管理较复杂等问题。本文就针对这个情况,提出污泥浓缩消化一体化反应器(ISTD),将其应用于城市剩余污泥处理的研究,进而开发高效、低耗、管理方便的污泥处理反应器。试验内容包括两个反应器的设计、启动、处理效能及影响因素的研究分析。ISTD反应器有效容积210L,设计水力停留时间3.0d,高径比为5.9。反应器启动在中温条件下,采用直接培养污泥的方式启动,启动时间为73d。反应器在中温条件下运行,处理效果较好,排泥含水率95.3~96.8%,VS/TS在0.501~0.587,排水SS在0.507~1.544g/L。污泥产气率不高。反应器在运行中发现,由于设计上存在一定缺陷,其效能较差,针对这种情况,研发了第二代反应器(MISTD)。MISTD反应器有效容积为264L,设计水力停留时间为3.1d,高径比为7,反应器启动采用接种厌氧絮状污泥的方式启动,启动仅花了35d。试验期间结果表明,中温(30~35℃)下,反应器运行效果良好,当水力停留时间在3.1天,容积负荷为1.26~1.43kgCOD/m3.d,排泥含水率在93.1%~96.2%,排泥的VS/TS在0.50~0.59,出水SS在0.43g/L~0.72g/L,且产气率为0.75~1.26m3CH4/m3污泥,相同负荷条件下优于传统的浓缩池和消化池。但在常温条件下,反应器运行效果较差,排泥含水率仅在96.4%~96.7%,VS/TS在0.621~0.678,产气率极低。在影响反应器处理效能的试验中,发现温度对厌氧消化影响极大,常温及低温条件下,消化几乎处于停滞状态。中温时,反应器运行效果较好;为了维持厌氧消化的正常运行,反应器的pH宜控制在6.8~7.5,碱度宜控制在1200mg/L以上;不同搅拌方式对产气率的提高、对VS/TS的去除、对含水率的变化有着不同的影响。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 污泥的特点及性质
• 1.2.1 城市污泥的定义及来源
• 1.2.2 城市污泥的组成及特点
• 1.3 国内外污泥处理处置现状及发展
• 1.3.1 国外污泥处理处置现状和发展
• 1.3.2 国内污泥处理处置现状和发展
• 1.3.3 污泥的处理处置技术
• 1.4 课题的提出、研究目的和内容
• 1.4.1 课题的提出和目的
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究方法
• 2 厌氧处理基本原理
• 2.1 三阶段理论
• 2.1.1 两阶段理论
• 2.1.2 三阶段理论
• 2.2 厌氧处理的影响因素分析
• 2.2.1 温度
• 2.2.2 pH 值
• 2.2.3 氧化还原电位
• 2.2.4 营养元素
• 2.2.5 毒性
• 2.2.6 VFA
• 2.2.7 水力停留时间与负荷
• 2.2.8 搅拌
• 2.3 高速厌氧反应器应用于污泥处理的可能性分析
• 2.3.1 污水厌氧处理和污泥厌氧处理的异同
• 2.3.2 可能性分析
• 3 ISTD 反应器设计
• 3.1 反应器设计原理
• 3.1.1 厌氧反应器介绍
• 3.1.2 ISTD 反应器的设计特点及构思
• 3.2 反应器基本设计参数及构造
• 3.2.1 内反应器
• 3.2.2 外反应器
• 3.2.3 两相分离器
• 3.2.4 反应器构造图
• 3.2.5 反应器取样口设置
• 3.2.6 试验相关设备及附件
• 3.3 试验流程
• 3.4 试验条件及试验检测分析方法
• 3.4.1 试验场地介绍
• 3.4.2 试验污泥性质
• 3.4.3 试验检测分析方法
• 4 ISTD 反应器的启动与运行研究
• 4.1 反应器的启动
• 4.1.1 反应器启动方式选择
• 4.1.2 反应器启动
• 4.1.3 反应器启动结果及分析
• 4.2 反应器运行及结果
• 4.2.1 容积负荷
• 4.2.2 含水率
• 4.2.3 VS/TS
• 4.2.4 出水SS
• 4.2.5 产气量
• 4.2.6 出水COD
• 4.2.7 比阻
• 4.3 结果分析
• 4.3.1 影响因素分析
• 4.3.2 温度
• 4.3.3 pH
• 4.3.4 碱度
• 4.3.5 容积负荷
• 4.3.6 搅拌
• 4.4 反应器特性分析
• 5 MISTD 反应器设计、启动及运行
• 5.1 反应器设计
• 5.1.1 反应器设计
• 5.1.2 反应器构造图
• 5.1.3 反应器取样口设置
• 5.1.4 反应器及外围设备附件
• 5.1.5 试验流程
• 5.2 反应器启动
• 5.2.1 启动方式选择
• 5.2.2 反应器启动及运行
• 5.3 反应器运行及结果
• 5.3.1 容积负荷
• 5.3.2 含水率
• 5.3.3 VS/TS
• 5.3.4 出水SS
• 5.3.5 COD
• 5.3.6 比阻
• 5.4 影响因素分析
• 5.4.1 pH 值
• 5.4.2 温度
• 5.4.3 碱度
• 5.4.4 MLSS
• 5.4.5 有机负荷
• 5.4.6 搅拌
• 6 ISTD 反应器与 MISTD 反应器试验结果对比分析
• 6.1 COD 的去除率
• 6.2 VS/TS
• 6.3 含水率
• 6.4 比阻
• 6.5 试验过程中的污泥上浮现象及分析
• 6.5.1 污泥上浮现象
• 6.5.2 原因分析及验证
• 7 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录