超声波/臭氧—隐性生长污泥过程减量技术研究

论文摘要

由于剩余污泥产量大、处理费用高、易产生二次污染,因此污泥处理处置已成为环境保护的重要研究方向。基于隐性生长的污泥过程减量技术因其易于操作、使用范围广等众多优点,受到广泛的关注。溶胞处理是隐性生长污泥减量技术的关键,本论文以生活污水为对象,研究了超声波、臭氧两种具有代表性的高效的溶胞技术及其联用技术的污泥破解效果,以及它们在SBR污水处理反应器中的污泥减量情况。超声波破解过程中,上清液中SCOD、TN、TP、蛋白质、DNA、多糖等均随超声声能密度和超声辐射时间的增长而增加。在低声能密度下,SCOD随超声作用时间的增加几乎呈线性增加;在高声能密度下,前15min SCOD增加迅速,后15min趋势变缓。在1.6W/ml,30min条件下污泥破解程度DDCOD达到49.29%;破解后污泥上清液SCOD、TN、TP、蛋白质、多糖、DNA浓度分别增加了3285mg/L、150mg/L、69mg/L、1489mg/L、532 mg/L、123mg/L。通过分析能耗与DDCOD的关系可知,高声能密度、短时间污泥破解效果要优于低声能密度、长时间破解。臭氧污泥破解存在一定的阈值和最佳投加量。本试验条件下,臭氧投量低于25mgO3/gSS时,污泥破解效果不明显。而臭氧投量过大,臭氧的强氧化性使得部分SCOD被臭氧氧化。臭氧最佳投加量为50mgO3/gSS,臭氧化105min污泥破解DDCOD达到40.3%,上清液SCOD、TN、TP、蛋白质、多糖、DNA浓度分别增加了699%、169%、2379%、602%,528%、556%。超声波-臭氧组合破解污泥可以提高污泥SCOD的溶出效率及SS的减少率,污泥破解程度高于单独超声和单独臭氧破解。将五种不同的污泥溶胞条件应用于SBR反应器进行溶胞-隐性生长污泥减量,分别为:0.8W/ml,15min、1.2W/ml,15min、1.6W/ml,15min、50mgO3/gSS,60min、0.8W/ml,15min与25mgO3/gSS,60min组合。试验结果表明,与未经任何处理的对照SBR相比,对应的污泥减量效率分别为:32%、49%、58%、38%、25%。运行过程中系统出水及污泥性质基本稳定。综合考虑能耗和污泥减量,推荐应用于污泥减量系统的破解条件为:超声波1.2W/ml,15min或臭氧50mgO3/gSS,60min。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 污泥的产生与发展
• 1.1.2 污泥的分类
• 1.1.3 污泥的性质
• 1.1.4 污泥对环境的影响
• 1.1.5 常规污泥处理处置技术及存在的问题
• 1.2 污泥过程减量技术的研究现状
• 1.2.1 基于解偶联代谢的污泥减量技术
• 1.2.2 基于微型动物捕食的污泥减量技术
• 1.2.3 基于隐性生长的污泥减量技术
• 1.3 超声波在污泥处理中的研究
• 1.3.1 超声波作用机理
• 1.3.2 超声波在污泥处理中的研究现状
• 1.3.3 影响超声波破解污泥的因素
• 1.4 臭氧在污泥处理中的研究
• 1.4.1 臭氧作用原理
• 1.4.2 臭氧在污泥处理中的研究现状
• 1.4.3 影响臭氧氧化污泥的因素
• 1.5 本论文研究的课题来源、研究目的和内容
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 本论文研究的目的
• 1.5.3 本论文研究的主要内容
• 第2章 试验装置和试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 污泥来源
• 2.1.2 试验用水
• 2.2 试验装置
• 2.2.1 超声波破解污泥装置
• 2.2.2 臭氧氧化污泥装置
• 2.2.3 SBR 反应器
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 污泥破解
• 2.3.2 污泥减量
• 2.4 分析项目和方法
• 2.4.1 污泥及污水重要指标的测定
• 2.4.2 臭氧量的测定
• 2.5 试验中使用的主要仪器
• 第3章 不同溶胞方式的污泥破解效果
• 3.1 超声波污泥破解
• 3.1.1 SCOD 的变化
• 3.1.2 SS 和VSS 的变化
• 3.1.3 上清液中有机质含量的变化
• 3.1.4 上清液中TN 和TP 含量的变化
• 3.1.5 污泥破解效率和能耗之间的关系
• 3.2 臭氧污泥破解
• 3.2.1 臭氧投量的选择
• 3.2.2 臭氧投量为50m903/gSS 污泥破解
• 3.3 超声-臭氧联合破解污泥试验
• 3.4 本章小结
• 第4章 溶胞－隐性生长污泥减量研究
• 4.1 超声溶胞-隐性生长污泥减量
• 4.1.1 出水水质
• 4.1.2 污泥性质
• 4.1.3 污泥产率
• 4.2 臭氧溶胞-隐性生长污泥减量研究
• 4.3 超声臭氧联合溶胞-隐性生长污泥减量研究
• 4.4 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