臭氧氧化法活性污泥零排放技术的基础研究

摘要

活性污泥法以其处理效果较好、易于管理等优点而广泛地应用于污水处理中。然而该法容易产生大量剩余污泥。如不进行妥善的处理，将会对环境造成直接或潜在的污染。目前污泥的传统处理处置方法能耗大、成本高，并且处理处置效果很难满足日益严格的环保法规标准。因此污泥减量技术的研究和应用在处理处置污泥领域具有重要意义。在各种污泥减量技术中，臭氧氧化技术具有破解效率高、能耗低、不易造成二次污染等特点，受到了广泛的关注。该技术利用臭氧强氧化性，使污泥细胞破解有机质溶出，实现活性污泥的全循环再生化处理，达到污泥的“零排放”的目的。
　　本论文采用臭氧氧化破解污泥减量技术进行研究。重点研究臭氧投加量、反应时间、进气流量和初始污泥浓度对污泥减量效果的影响。系统地检测反应前后污泥混合液的各项指标(MLSS、MLVSS、SCOD、NH3-N、TP、SV)，探讨臭氧氧化破解污泥反应的机理。从中选择破解效果最好的处理条件，为臭氧氧化破解污泥减量技术提供参考依据。实验还对不同条件下处理后的污泥进行了热解分析，为臭氧化污泥的性能研究提供理论基础。通过研究，得出了以下几个方面的主要成果:
　　(1)在臭氧氧化破解污泥实验中，投加的臭氧量约为0.27gO3/gMLSS，反应时间为30min时，破解的效果达到最佳，MLSS的较少量达到2.9g/L。
　　(2)在反应时间一定的条件下，气体进气流量越大破解效果越好。在进气流量为2.0L/min的条件下，臭氧氧化破解污泥实验效果最佳。随着臭氧投加量的增加，MLSS减少速率将由慢到快，然后趋于平缓，最佳投放量为0.25gO3/gMLSS时，MLSS减少量为1.42g/L，SCOD的增加量为626mg/L，NH3-N和TP的增加量分别为10.7mg/L、1.068mg/L。
　　(3)在进气流量为2.0L/min、反应时间为15min的条件下，污泥初始浓度污泥浓度越大的条件下破解的效果越好。在相同的臭氧投加量，对比初始污泥浓度为4gMLSS/L和6gMLSS/L的两个实验组，初始污泥浓度为8gMLSS/L的实验组臭氧氧化破解污泥效果最佳。在最佳投加量下，MLSS减少量为3.86g/L。
　　(4)在臭氧破解前后污泥热解动力学特性研究中，臭氧氧化后的污泥在有机物热分解阶段所需的活化能比破解前的污泥所需的活化能低。
　　臭氧氧化破解污泥“零排放”技术的研究对解决污泥问题提供了理论基础，并对剩余污泥减量工业化具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 污泥现状及传统处理技术

1．1．1 污泥性质

1．1．2 我国污泥产量发展状况

1．1．3 污泥传统处理技术

1．1．4 国内污泥处理处置存在的问题

1．2 污泥减量化研究进展

1．2．1 降低细菌的净合成量

1．2．2 通过溶胞强化细菌自身氧化速率

1．2．3 利用微型动物对污泥减量化的研究

1．3 臭氧氧化减量技术

1．3．1 臭氧的性质及反应机理

1．3．2 臭氧氧化污泥减量技术原理

1．3．3 臭氧氧化污泥减量技术研究进展

1．4 课题研究目的及内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究主要内容

2 材料与方法

2．1 材料

2．1．1 污泥

2．1．2 臭氧

2．2 实验药品、仪器及实验装置

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验装置

2．3 分析方法

2．3．1 COD和SCOD的测定方法

2．3．2 污泥浓度的测定方法

2．3．3 液相NH3-N浓度的测定方法

2．3．4 液相Tp浓度的测定方法

3 实验结果与讨论

3．1 影响臭氧破解污泥的处理条件

3．2 臭氧氧化破解过程不同处理条件对污泥性状的影响

3．2．1 不同臭氧投加量及不同反应时间对污泥破解的影响

3．2．2 不同进气流量对臭氧破解污泥的影响

3．2．3 不同的初始污泥浓度对臭氧破解污泥的影响

4 臭氧破解后污泥热解动力学特性研究

4．1 TG-DTG曲线图分析及反应温度的确定

4．2 不同升温速率对生活污泥热解转化过程的影响

4．3 不同升温速率下生活污泥热解动力学参数求解

4．4 在20℃／min升温速率下处理前与处理后污泥热解动力学参数求解

5 结论

6 展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间发表论文情况

9 专利及获奖

致谢