剩余污泥水热碳化液资源化利用研究

发布时间：2021-05-18 07:24

　　随着城市污水处理技术的快速发展,剩余污泥的排放量不断增加,传统处理处置方法已不能满足要求。水热碳化技术由于具有不受原料含水率制约、制备过程简单;所得生物炭能够作为土壤改良剂及燃料等优点,被认为是高含水率生物质制备生物炭较为理想的方法。然而,水热碳化处理在得到性能良好的生物炭的同时,对液体产物的处理同样重要,但常被忽视。因此,有必要对剩余污泥水热碳化液资源化利用进行深入研究。本文围绕剩余污泥水热碳化液中有机物和营养元素资源化利用展开。将污泥进行水热碳化处理,探索有机物和营养元素释放的最佳条件,并在该条件下进行水热碳化液循环利用,最后利用鸟粪石沉淀法回收水热碳化液中营养元素,并将回收营养元素后液体作为补充碳源投加到低碳氮比污水处理厂反硝化反应器中,以提高生物脱氮性能。首先,通过正交实验,研究温度、时间和料液比对剩余污泥水热碳化效果的影响,并由COD和NH₄⁺-N的直观分析确定影响因素顺序和最优工艺条件。结果表明,水热碳化最佳条件为反应温度240°C、时间180 min和料液比1:10。在最佳工艺条件下,以剩余污泥为原料,对水热碳化反应后的液体产物... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 污泥资源化研究现状
        1.1.1 污泥的产生
        1.1.2 污泥的性质及危害
        1.1.3 污泥资源化利用研究现状
    1.2 水热碳化技术及国内外研究现状
        1.2.1 水热碳化技术基本概念
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 鸟粪石沉淀法及国内外研究进展
        1.3.1 鸟粪石沉淀法简介
        1.3.2 鸟粪石合成的影响因素
        1.3.3 国内外研究现状
    1.4 反硝化补充碳源的研究现状
    1.5 本课题的研究意义、内容及技术路线
        1.5.1 研究背景与意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 技术路线
2 实验部分
    2.1 实验材料与仪器
        2.1.1 实验污泥
        2.1.2 实验试剂和仪器
        2.1.3 反硝化用水
    2.2 分析方法
    2.3 实验方法
        2.3.1 水热碳化实验
        2.3.2 鸟粪石沉淀实验
        2.3.3 反硝化实验
    2.4 计算方法
        2.4.1 生物炭分析方法
        2.4.2 沉淀剂投加量计算方法
        2.4.3 回收率计算方法
        2.4.4 鸟粪石纯度计算方法
3 剩余污泥水热碳化条件优化
    3.1 实验设计
    3.2 水热碳化处理前后泥水分离性能
    3.3 水热碳化液特性分析
        3.3.1 水相中COD变化
        3.3.2 水相中N、P元素浓度变化
        3.3.3 水相中VFAs浓度变化
        3.3.4 水相中pH值变化
        3.3.5 水热碳化正交实验分析
    3.4 生物炭产率
    3.5 本章小结
4 水热碳化液循环利用研究
    4.1 实验设计
    4.2 水热碳化液循环利用对液体产物的影响
        4.2.1 过程水循环对COD浓度影响
        4.2.2 过程水循环对N、P浓度影响
        4.2.3 过程水循环对VFAs浓度影响
        4.2.4 过程水循环对pH影响
        4.2.5 过程水循环对总糖和蛋白质浓度影响
        4.2.6 过程水循环对电导率和盐度影响
        4.2.7 过程水循环利用后水热碳化液中重金属含量
    4.3 水热碳化液循环利用对固体产物的影响
        4.3.1 生物炭产率
        4.3.2 生物炭化学特性
        4.3.3 生物炭热值
    4.4 本章小结
5 水热碳化液资源化利用研究
    5.1 鸟粪石法回收水热碳化液中的营养元素
        5.1.1 实验操作设计
        5.1.2 鸟粪石合成最佳条件确定
        5.1.3 最优条件下氮回收效果
        5.1.4 沉淀产物的特性分析
    5.2 水热碳化液作为生物反硝化碳源研究
        5.2.1 水热碳化液作为废水反硝化补充碳源的研究
        5.2.2 水热碳化液与甲醇作为反硝化补充碳源的研究
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]污泥-水稻秸秆复合活性炭的制备工艺与结构表征[J]. 蔡金玲,李德良,李二平,胡晴,陈浩云.  广东农业科学. 2017(10)
[2]施用污泥堆肥对草莓生长及土壤重金属的影响[J]. 王社平,程晓波,刘新安,王怡,呼世斌.  环境工程学报. 2017(07)
[3]污泥在水热反应中的颗粒相转变规律及预热堵塞成因分析[J]. 殷逢俊,陈忠,陈鸿珍,王光伟,徐愿坚.  环境化学. 2017(06)
[4]剩余污泥制备活性炭吸附剂及其吸附性能研究[J]. 邓玉梅,杨楚慧,余东辉,刘晓阳,黄源涛.  湖南城市学院学报(自然科学版). 2017(03)
[5]不同温度下反应溶液对麦秆水热碳化的影响[J]. 董向元,郭淑青,吴婷婷,韩洋洋,吴腾飞.  可再生能源. 2017(02)
[6]剩余污泥和粪便厌氧消化产气潜能研究[J]. 韩文彪,王毅琪,徐霞,赵玉柱,陈灏.  中国沼气. 2017(01)
[7]城市污水处理厂污泥对沙漠化土壤的改良效果[J]. 黄殿男,谭杰,傅金祥,张贺凯,赵玉君,马兴冠,席风祥.  水土保持学报. 2017(01)
[8]絮凝污泥作为低碳氮比生活污水补充碳源的脱氮试验研究[J]. 刘绍根,李贵敏,夏姣,罗月.  安徽建筑大学学报. 2016(06)
[9]湿地植物作为低C?N比生活污水反硝化碳源的研究[J]. 孙金昭,李明杰,林恒兆,卢星星,成功,谢冰.  环境污染与防治. 2016(10)
[10]高浓度有机工业废水补充反硝化碳源的试验研究[J]. 陈宏来.  工业用水与废水. 2016(04)

博士论文
[1]剩余污泥作为低碳氮比生活污水补充碳源的脱氮试验研究[D]. 曹艳晓.重庆大学 2010

硕士论文
[1]城市污泥水热碳化产物的厌氧消化特性研究[D]. 刘秋彤.大连理工大学 2017
[2]剩余污泥重金属脱除及资源化利用新工艺[D]. 周丽丽.湘潭大学 2012
[3]鸟粪石结晶法对氨氮废水处理的实验研究[D]. 徐远.苏州科技学院 2007
[4]化学沉淀法处理焦化高浓度氨氮废水技术与工业应用探讨[D]. 刘小澜.湖南大学 2004



本文编号：3193392