核苷酸厂废水污泥甲烷化预处理及水解酸化研究

【摘要】：随着国民经济的快速发展，我国污水总量迅速增加，污水处理过程中副产物——废水污泥的量也急剧增加。污泥厌氧消化处理技术是应用最为广泛的污泥稳定化技术，但普遍存在处理周期长、甲烷产率低等问题。而厌氧消化的限制性步骤时水解酸化过程。因此加快水解的进程，提高水解过程中有机物质的释放是关系到污泥生物转化率、资源利用率以及减量化有重要的意义。 论文应用响应曲面法优化废水污泥水解酸化操作条件，获得最佳试验参数。在最佳试验条件下处理废水污泥，进行发酵水解试验，探讨预处理方法、温度和初始pH值对废水污泥水解酸化的影响。 研究采用中温厌氧消化工艺对废水污泥进行处理，首先对比分析单独热水解、单独碱、单独超声以及碱与热水解、碱与超声联合应用对废水污泥破解的效果。结果显示经过碱-热耦合处理后，SCOD浓度比未处理组提高了13.58倍；溶解性蛋白质比未处理组提高了69.48倍；VS去除率比未处理处组提高了2.04倍；沼气累计量比未处理组提高了1.89倍。碱-热预处理的各项指标最高，因而将预处理方法确定为热-碱耦合处理。 然后分别研究了初始pH值和水解酸化温度对废水污泥水解酸化的效果。结果显示水解酸化55℃，24h后的VS去除率为22.46%比35℃提高了117.43%、13.89%以及20.43%。所以将酸化的水解温度区域设定为45~65℃。而污泥水解酸化初始pH值为5时，24h后的VS去除率为15.33%比pH=6、pH=7和pH=8分别提高了13.89%、57.72%以及44.08%。所以将酸化的水解初始pH值区域设定为4~6。 在确定热-碱耦合预处理的方法下，利用响应曲面法对废水污泥水解酸化工艺进行条件优化，最佳参数组合为：温度为54.97℃，pH值为4.52；响应值VS去除率预测值为39.224%。基于响应曲面法对污泥水解酸化工艺条件的优化结果，处理废水污泥，对废水污泥水解酸化情况进行探讨。试验结果表明，厌氧发酵期间，水解优化后的废水污泥中溶解性蛋白质、SCOD浓度均高于未处理废水污泥其中，溶解性蛋白质比原废水污泥提高了68.71倍，SCOD浓度比原废水污泥提高了18.45倍。结果显示，在这个条件下，能更大程度的实现污泥的资源化利用和污泥减量化。 【关键词】：废水污泥 水解酸化 预处理 响应曲面法 核苷酸厂
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 废水污泥的性质12-13
• 1.3 厌氧消化的原理13-15
• 1.3.1 水解阶段13
• 1.3.2 发酵阶段13-14
• 1.3.3 产乙酸阶段14
• 1.3.4 产甲烷阶段14-15
• 1.4 污泥厌氧消化存在的问题及污泥破解预处理的意义15
• 1.5 废水污泥的处理技术15-16
• 1.6 废水污泥预处理方法16-23
• 1.6.1 碱解方法16-17
• 1.6.2 高压喷射法17-18
• 1.6.3 超声波法18-19
• 1.6.4 热解法19-20
• 1.6.5 微波破解污泥的机理20-21
• 1.6.6 r-射线法21
• 1.6.7 臭氧氧化21-22
• 1.6.8 珠磨法22
• 1.6.9 组合方式破解法22-23
• 1.7 影响有机物水解过程的因素23-26
• 1.7.1 基质的种类和形态23-24
• 1.7.2 pH 值24
• 1.7.3 水力停留时间24
• 1.7.4 温度24-25
• 1.7.5 氧化还原电位25-26
• 1.7.6 粒径26
• 1.8 本文主要的研究内容和目的意义26-28
• 第二章 试验材料与方法28-31
• 2.1 试验材料28
• 2.2 实验装置图28-29
• 2.3 分析指标、方法及仪器29-31
• 2.3.1 分析项目和测定方法29
• 2.3.2 所用仪器29-31
• 第三章 核苷酸厂废水污泥预处理研究31-55
• 3.1 碱处理方法31-35
• 3.1.1 碱处理不同 pH 值对 SCOD 的影响31-32
• 3.1.2 碱处理不同 pH 值对溶解性蛋白质浓度的影响32-33
• 3.1.3 碱处理不同 pH 值对废水污泥减量化（厌氧发酵 10d）的影响33-34
• 3.1.4 碱处理不同 pH 值对沼气累计产气量的影响34
• 3.1.5 小结34-35
• 3.2 超声波处理方法35-38
• 3.2.1 不同超声声能密度对 SCOD 的影响35-36
• 3.2.2 不同超声声能密度对溶解性蛋白质浓度的影响36-37
• 3.2.3 不同超声声能密度对废水污泥减量化（厌氧发酵 10d）的影响37
• 3.2.4 不同超声声能密度对沼气累计产气量的影响37-38
• 3.2.5 小结38
• 3.3 热处理方法38-42
• 3.3.1 不同预处理温度对 SCOD 的影响39-40
• 3.3.2 不同预处理温度对溶解性蛋白质浓度的影响40-41
• 3.3.3 不同预处理温度对废水污泥减量化（厌氧发酵 10d）的影响41
• 3.3.4 不同预处理温度对沼气累计产气量的影响41-42
• 3.3.5 小结42
• 3.4 碱-超声耦合处理方法42-46
• 3.4.1 不同碱-超声条件对 SCOD 的影响43-44
• 3.4.2 不同碱-超声条件对溶解性蛋白质浓度的影响44-45
• 3.4.3 不同碱-超声条件对废水污泥减量化（厌氧发酵 10d）的影响45
• 3.4.4 不同碱-超声条件对沼气累计产气量的影响45-46
• 3.4.5 小结46
• 3.5 碱-热耦合处理方法46-50
• 3.5.1 不同碱-热条件对 SCOD 的影响47-48
• 3.5.2 不同碱-热条件对溶解性蛋白质浓度的影响48-49
• 3.5.3 不同碱-热条件对废水污泥减量化（厌氧发酵 10d）的影响49
• 3.5.4 不同碱-热条件对沼气累计产气量的影响49-50
• 3.5.5 小结50
• 3.6 不同预处理方法效果的比较50-52
• 3.6.1 不同预处理方法 SCOD 和可溶解性蛋白质浓度变化比较50-51
• 3.6.2 不同预处理方法 VS 去除率和沼气累计量变化比较51-52
• 3.7 本章小结52-55
• 第四章 核苷酸厂废水污泥水解酸化研究55-59
• 4.1 反应温度对废水污泥水解酸化的影响55-57
• 4.1.1 反应温度对 SCOD 浓度的影响55-56
• 4.1.2 变温控制（4d 高温发酵，2d 中温发酵）对 VS 去除率的影响56-57
• 4.2 不同初始 PH 值下接种牛粪对废水污泥水解酸化的影响57-59
• 4.2.1 不同初始 pH 值下接种牛粪对 SCOD 的影响57-58
• 4.2.2 不同初始 pH 值下接种牛粪对 VS 去除率的影响58-59
• 第五章 基于响应曲面法优化废水污泥预处理条件59-62
• 5.1 核苷酸厂废水污泥厌氧消化条件的优化60-61
• 5.2 模型验证61-62
• 第六章 优化条件下废水污泥水解酸化验证62-67
• 6.1 优化条件下废水污泥 SCOD 浓度变化63-64
• 6.2 优化条件下废水污泥中溶解性蛋白质浓度变化64-65
• 6.3 优化条件下废水污泥中 PH 值的变化65
• 6.4 小结65-67
• 结论与展望67-69
• 结论67-68
• 论文创新性68
• 展望68-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75-76
• 致谢76

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