市政污泥生物物理干燥及其影响因素研究

论文摘要

市政污泥含水率高、黏性大，经机械脱水后，其含水率高达80%以上，且难以继续脱除，导致其后续处理处置成本较高，已成为环境领域一大难题。本文在详细调研昆山市18家污水处理厂脱水污泥特性的基础上，提出对于有机质含量>45%的污泥，采取以“生物物理干燥技术”为核心的工艺路线，通过激发污泥中的微生物以有机物为原料、氧气为电子受体，进行新陈代谢过程中产生的热量为水分去除动力，并结合强制机械通风实现低成本去除污泥中的水分。本论文利用自主设计具有动态旋转功能的污泥生物物理干燥反应器，研究了物料配比对其生物物理干燥的影响，结果表明：污泥生物物理干燥反应器的动态旋转，解决了静态生物干燥均匀性差的难题，污泥生物物理干燥过程中pH值为6.3~7.5、污泥基质含氧量先降低后稳定在19%左右，均不会抑制微生物活性。当脱水污泥:树皮质量比为7:3、脱水污泥：树皮：回流污泥质量为9:3:0.5时，温度在48h时达到最大值59℃~67℃，并在50℃以上保持72h，经过168h处理后污泥含水率从78.6%~74.1%降低到61.8%~60.9%，水分去除率为43.5%~57.6%。可控运行参数包括通风量、筒壁控温温度、反应器旋转频率，研究结果表明：当反应器顶部通风量为150L/(kgVS h)，停留时间为120h时污泥干燥产物的含水率为60.94%，水分去除率最大为52.26%；反应器旋转频率的最优值为8次/d（18min/次，3r/min），停留时间为144h时，污泥干燥产物含水率为56.75%，水分去除率最大为55.59%。快速激发微生物分解有机物产热和减少堆体热量散失是提高水分去除率的关键，本论文通过优化污泥生物物理干燥反应条件，污泥在反应器中的停留时间由168h缩短到96h，干燥后污泥含水率最优可降低到50%左右，在快速去除污泥水分同时降低有机质消耗，提高污泥堆肥、焚烧等后续处理的资源化利用价值，具有较强经济技术可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题意义与研究目的
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义及目的
• 1.2 污泥处理处置技术研究进展
• 1.2.1 污泥处理处置技术研究现状
• 1.2.2 污泥生物干燥技术研究进展
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 昆山市污泥性质特征调研
• 2.1 概述
• 2.1.1 调研的主要内容
• 2.1.2 调研的主要方法
• 2.2 昆山污水处理厂运行概况
• 2.2.1 污水处理概况
• 2.2.2 污泥产生及处理处置概况
• 2.3 脱水污泥的性质特征分析
• 2.3.1 污泥含水率
• 2.3.2 污泥有机质
• 2.3.3 污泥热值
• 2.4 本章小结
• 第3章 物料配比对污泥生物物理干燥的影响
• 3.1 污泥生物物理干燥装置
• 3.2 树皮配比对污泥生物物理干燥的影响
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.2 树皮配比对堆体空隙度的影响
• 3.2.3 污泥生物-物理干燥均匀性研究
• 3.2.4 树皮配比对污泥生物-物理干燥的影响
• 3.3 辅料配比对污泥生物物理干燥的影响
• 3.3.1 材料与方法
• 3.3.2 辅料配比对污泥生物-物理干燥的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 可控运行参数对污泥生物物理干燥的影响
• 4.1 污泥生物物理干燥装置的改进
• 4.2 顶部通风对污泥生物物理干燥的影响
• 4.2.1 材料与方法
• 4.2.2 顶部通风对污泥生物物理干燥温度的影响
• 4.2.3 顶部通风对污泥生物物理干燥含水率的影响
• 4.2.4 顶部通风对污泥生物物理干燥含氧量的影响
• 4.2.5 顶部通风对污泥生物物理干燥 VS 的影响
• 4.2.6 顶部通风对污泥生物物理干燥相对湿度的影响
• 4.2.7 顶部通风对污泥生物物理干燥 pH 的影响
• 4.2.8 污泥生物物理干燥与自然风干对比
• 4.3 筒壁控温对污泥生物物理干燥的影响
• 4.3.1 材料与方法
• 4.3.2 筒壁控温对污泥生物物理干燥温度的影响
• 4.3.3 筒壁控温对污泥生物物理干燥含水率的影响
• 4.3.4 其他参量随干燥时间的变化
• 4.4 动态旋转对污泥生物物理干燥的影响
• 4.4.1 材料与方法
• 4.4.2 动态旋转对污泥生物物理干燥温度的影响
• 4.4.3 动态旋转对污泥生物物理干燥含水率的影响
• 4.4.4 其他参量随干燥时间的变化
• 4.4.5 其他参量随干燥时间的变化
• 4.5 本章小结
• 第5章 污泥生物物理干燥工程设计
• 5.1 系统工艺建立
• 5.2 经济技术分析
• 5.3 污泥生物物理干燥反应器设计
• 5.3.1 空气循环式污泥生物物理干燥反应器
• 5.3.2 正负压式污泥生物物理干燥反应器
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果