污泥处理新工艺与机理研究

论文摘要

城市污泥是一种含有病原微生物、多种有机和无机污染物及重金属的固液混合体。它主要来源于城市污水处理厂,城市自来水厂和城市排水管道系统。污泥颗粒细小,粒径分布范围大,其过滤时的比阻和粘度大,不易实现泥水分离,由此导致城市污水污泥脱水效果并不理想,这就加大了污泥后续处理及资源化利用的难度;同时,污泥中的有毒有害物质易发生厌氧降解、易腐败及产生恶臭,对大气、水体和土壤造成严重污染,尤其是重金属可以通过食物链对人类以及动物健康造成较大危害。因此,污泥脱水性能的改善、重金属的去除和恶臭气体的消除一直以来都是研究的热点。本文在对国内外污泥处理处置概况和我国污泥特点分析的基础上,对来源不同的多种污泥进行了大量的探索性实验和研究,并最终确定了最佳的工艺条件。在微波辐照作用和少量Fenton试剂的共同作用下,快速同步实现污水污泥“三脱”的目的——脱水减容、脱除重金属和脱臭灭菌。在探索性试验基础上,取三个城市的污泥进行单因素试验,考察不同条件下污泥脱水性能的改善,结果表明,最佳条件为:对于含铁量低于4%的污泥,补充部分的FeSO4·7H2O,H2O2用量4%,硫酸用量2%,液固比0.5mL/g,反应温度95°C,传统加热需反应时间40min,而微波加热仅需4min,污泥脱水效率81%;对于含铁量超过4%的污泥,不需加入FeSO4·7H2O,其它条件相同时,即能达到同样的脱水效果。与此同时,重金属的平均去除率约为75%和可以达到明显的除臭效果。用该工艺处理污泥,可以实现污泥减量化、无害化和资源化,处理过程无污染、高效脱水脱臭脱除重金属、污泥高效利用和废物零排放的清洁生产,将为后续处理节约大量成本,产生可观的经济效益,同时为城市污水处理厂的污泥资源化利用开辟了一条新途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 污泥的来源、分类和特点
• 1.1.1 污泥的来源
• 1.1.2 污泥的分类
• 1.1.3 污泥的特点
• 1.2 污泥的化学组成
• 1.2.1 污泥中的有机物
• 1.2.2 污泥中的重金属
• 1.2.3 污泥的矿物组成
• 1.2.4 污泥中的微生物
• 1.3 污泥的脱水处理方法及其研究进展
• 1.3.1 污泥的浓缩
• 1.3.2 污泥的机械脱水及其预处理的方法
• 1.3.3 其他处理方法及研究进展
• 1.4 污泥中重金属去除及其研究进展
• 1.4.1 化学浸出法
• 1.4.2 生物浸出法
• 1.4.3 离子交换法
• 1.4.4 电分离法
• 1.4.5 超临界流体萃取法
• 1.4.6 其他方法
• 1.5 污泥恶臭气体的处理方法
• 1.6 本研究的意义和内容
• 1.6.1 本研究的意义
• 1.6.2 本研究的内容
• 第2章 实验材料、分析方法和步骤
• 2.1 污泥样品
• 2.2 实验试剂和设备
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验设备
• 2.3 计算方法
• 2.3.1 污泥脱水效率
• 2.3.2 污泥重金属去除率
• 2.4 污泥含水率的测定方法和实验步骤
• 2.4.1 污泥含水率的测定方法
• 2.4.2 实验步骤
• 2.5 污泥中重金属的总量测定方法
• 2.5.1 污泥样品的溶解
• 2.5.2 测定污泥中重金属含量
• 2.6 恶臭气体的检测方法
• 2.7 污泥处理快速“三脱”工艺的原则流程
• 第3章 污泥处理新工艺与机理研究
• 3.1 污泥脱水结果与讨论
• 3.1.1 探索性实验
• 3.1.2 单因素实验
• 3.1.3 污泥脱水扩大试验技术指标
• 3.2 污泥重金属脱除结果与讨论
• 3.2.1 微波加热时间对污泥中Cu 去除率的影响
• 3.2.2 微波加热时间对污泥中Zn 去除率的影响
• 3.2.3 微波加热时间对污泥中Cr 去除率的影响
• 3.2.4 硫酸用量对污泥中Cu、Zn 和Cr 去除率的影响
• 3.2.5 处理后的污泥废水的处理
• 3.3 污泥脱臭基本情况
• 3.4 微波作用下处理污泥机理研究
• 3.4.1 微波作用下污泥脱水的机理
• 3.4.2 微波作用下污泥中重金属的去除机理
• 3.4.3 微波作用下污泥的脱臭效能
• 第4章 处理后污泥资源化利用实例
• 4.1 处理后污泥饲养蚯蚓
• 4.1.1 材料与方法
• 4.1.2 试验方法及结果
• 4.2 处理后的污泥用作固体燃料
• 4.3 处理后的污泥用作肥料
• 第5章 污泥“三脱”工艺的意义和产生的效益
• 5.1 脱水减容减量的意义
• 5.2 污泥中重金属的去除与回收的意义
• 5.2.1 污泥中重金属的危害与环境风险
• 5.2.2 污泥中重金属的回收及其意义
• 5.3 污泥中的恶臭气体脱除的意义
• 5.4 社会效益
• 5.5 生态环境效益
• 5.6 经济效益
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 污泥脱水小结
• 6.1.2 污泥去除重金属小结
• 6.1.3 污泥除臭小结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的科研成果