冷融法改善牡丹江某污水处理厂污泥脱水效能的研究

【摘要】：随着我国污水处理率的提高，污泥产量以每年10%~15%的速度增长,污水处理厂污泥处理与处置效率低、成本高。大量未经处理的污泥对环境造成了巨大压力，并引起了二次污染。脱水污泥中有机物含量高，含水率也高达80%，使得污泥处置困难。常规的污泥处理方法有污泥焚烧，污泥热解等，但是各种方法普遍存在的问题是污泥的含水率高，使得污泥处理处置困难，成本提高。因此，寻找一种能够经济有效的降低污泥含水率的方法具有重大的现实意义。 本课题探究了冷融法提高污泥脱水性能的机理，冷融法影响污泥脱水性能的主要因素。考虑到冷融法的实际应用，选取以下三个因素作为主要研究对象：污泥的冷冻时间，污泥的冷冻速率，污泥的冷冻终温。本实验选取了污泥的含水率及脱水率，污泥的沉降曲线，污泥的毛细吸水时间CST作为冷冻前后的污泥脱水性能变化的衡量标准。最后用粒度分布仪对机理进行探讨，得出相应结论。 为模拟污泥在实际过程中的冷冻场，采用自制的污泥盛放器，以保证污泥从表面向下冷冻，而周围对污泥没有影响。通过对污泥冷冻时间，污泥冷冻速率，污泥冷冻温度的实验发现：冷冻时间越长，污泥的脱水性能提高越好。如当冷冻2h，污泥的CST是79.9s；当冷冻56h时，污泥的CST是16.2s。冷冻速率越慢，污泥脱水性能提高越大。如把污泥直接放入到-15℃冰箱时，污泥CST为81.5s；当把污泥直接放入到-23℃冰箱时，污泥的CST为104.8s。冷冻终温越低，污泥脱水性能提高越大。当把污泥放入到-20℃冰箱中6h时，此时污泥的温度为-5℃，其CST为38.4s，放入-20℃冰箱中20h，此时污泥的温度为-27℃，其CST为22.9s，两者相差2倍多。结果暗示出如果想将之商业化，应该要使污泥尽量的薄，以较慢的冷冻速率冷冻更长的时间。 研究了融解速率对污泥脱水性能的影响，结果发现融解速率对污泥的沉降性、CST值、含水率等影响十分微小，可以忽略，因此融解过程对脱水效果的影响并不大。而污泥中胞外聚合物EPS的浓度则对污泥中水分去除的难易起着重要的作用。当胞外聚合物的浓度为47.2mg/L SS时，污泥的CST值最小，即污泥的脱水性能越好，继续增加EPS的浓度，脱水性能下降。当在污泥冷冻后，污泥上清液的pH下降，由6.58下降到6.16。SCOD显著上升，由127.93mg/l增加到4044.17mg/L。TS上升但是VS几乎不变。 通过对冷融法提高污泥脱水性能机理的研究发现：当冻结污水污泥时，污泥颗粒周围的水分开始冻结。当水从污泥表面往下冻结时，冰晶开始向下生成。如果水溶液中溶解有杂质，水分子排挤杂质并且把杂质挤压成集中的体积。当污泥颗粒周围的水分子结晶的速率快于水分子流进组织层的速率时，污泥颗粒便被冻结在冰中。污泥中表面水的数量非常的少，占总水分的不到百分之一。然而，这部分水的冻结对于污泥的脱水性能影响显著。因此冻融法使污泥有更大的颗粒并且有更好的脱水性。通过测定污泥冷冻前后的颗粒大小，验证了此结论。 【关键词】：污泥冷冻 污泥脱水 毛细吸水时间 粒径分布
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 课题背景11
• 1.2 污泥处理处置发展现状11-17
• 1.2.1 我国污泥处理处置发展现状11-14
• 1.2.2 国外污泥处理处置发展现状14-17
• 1.3 污泥脱水的现状17-18
• 1.3.1 污泥脱水的传统技术17
• 1.3.2 污泥脱水的新兴技术17-18
• 1.4 污泥脱水的预处理方法18-22
• 1.4.1 化学调理法18-19
• 1.4.2 热处理法19-20
• 1.4.3 淘洗法20
• 1.4.4 冷冻法20-22
• 1.5 研究目的意义与主要内容22-24
• 1.5.1 研究目的和意义23
• 1.5.2 主要内容23-24
• 第2章 实验材料和方法24-31
• 2.1 实验材料24-25
• 2.1.1 实验污泥24
• 2.1.2 实验装置24-25
• 2.1.3 实验所需仪器25
• 2.2 实验方法25-31
• 2.2.1 EPS 和 DNA 的提取方法25-27
• 2.2.2 实验步骤27-28
• 2.2.3 污泥脱水性能的衡量指标28-31
• 第3章 不同冷冻条件对污泥脱水性能的影响31-47
• 3.1 引言31
• 3.2 冷冻终温对污泥脱水性能的影响31-37
• 3.2.1 不同冷冻终温下污泥的沉降性31-33
• 3.2.2 不同冷冻终温下污泥的 CST33-34
• 3.2.3 不同冷冻终温下含水率和含固率34-35
• 3.2.4 不同冷冻终温下污泥的脱水率35-37
• 3.3 冷冻时间对污泥脱水性能的影响37-41
• 3.3.1 不同冷冻时间下污泥的沉降性37-38
• 3.3.2 不同冷冻时间下污泥的38-39
• 3.3.3 不同冷冻时间下含水率和含固率39-40
• 3.3.4 不同冷冻时间下污泥的脱水率40-41
• 3.4 冷冻速率对污泥脱水性能的影响41-46
• 3.4.1 不同冷冻速率下污泥的沉降性42-43
• 3.4.2 不同冷冻速率下污泥的 CST43-44
• 3.4.3 不同冷冻速率下的含水率和含固率44
• 3.4.4 不同冷冻速率下污泥的脱水率44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 其他条件对污泥脱水性能的影响47-53
• 4.1 引言47
• 4.2 融解速率对污泥脱水性能的影响47-50
• 4.2.1 污泥的沉降性47
• 4.2.2 污泥的毛细吸水时间 CST47-48
• 4.2.3 污泥的含水率和含固率48-49
• 4.2.4 污泥的脱水率49-50
• 4.3 胞外聚合物对污泥脱水性能的影响50-51
• 4.4 反复冷冻-融解对污泥含水率的影响51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 不同冷冻时间下污泥性质的变化53-64
• 5.1 引言53
• 5.2 污泥 TS、VS 随冷冻时间的变化53
• 5.3 污泥 SCOD 随冷冻时间的变化53-54
• 5.4 污泥 PH 值随冷冻时间的变化54-56
• 5.5 冷冻时间对污泥絮体结构的影响56-58
• 5.6 冷冻融解法改善污泥脱水性能的机理分析58-63
• 5.7 本章小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72

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