生物酸化铁氧化对城市污泥脱水性能的改善

发布时间：2017-07-26 06:17

  本文关键词：生物酸化铁氧化对城市污泥脱水性能的改善

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【摘要】：污水处理过程中产生大量的剩余污泥,剩余污泥含水率高、体积庞大,处理处置费用高。为了改善城市污泥脱水性能,本论文研究利用一株嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans XJF8,简称At·f XJF8菌)对Fe~(2+)的氧化还原反应及氧化过程中的酸化作用(简称生物酸化铁氧化),对城市污泥进行深度脱水研究,结果如下:(1)污泥生物酸化铁氧化可行性研究表明污泥中投加菌液和营养剂摇瓶培养96h,pH最终降低到2.57,Fe~(2+)的氧化率达到98%以上,污泥比阻降低到0.57×10~(12) m·kg~(-1)1×10~(12)m·kg~(-1)属于易脱水污泥,表明At·f XJF8菌株能够在一定条件下对污泥进行生物酸化铁氧化从而提高污泥脱水性能。(2)构建生物酸化铁氧化反应器,启动运行两种构型不同的推流式反应器,在连续流运行状态下对城市污泥进行深度脱水处理,结果表明两种反应器中污泥最终pH可降至3.00以下,处理后污泥比阻分别下降至0.55±0.11×10~(12)m·kg~(-1)和0.29±0.11×10~(12)m·kg~(-1)均小于1×10~(12)m·kg~(-1),属于易脱水污泥,Fe~(2+)的氧化率在95%以上,表明两种生物酸化铁氧化反应器能够在一定条件下对污泥进行生物酸化铁氧化,处理后的污泥在不添加任何药剂下机械压滤脱水后含水率分别在58~61%和51~55%,能实现污泥的深度脱水。(3)通过比较污泥经过两种不同构型的推流式反应器的处理后pH、Fe~(2+)氧化率、比阻、沉降性变化,发现独立格空气提升推流式反应器更适合生物酸化铁氧化法对市政污泥的深度脱水。对独立格空气提升推流式生物酸化铁氧化反应器运行参数进行优化,结果表明反应器内Fe~(2+)投加量不应低于0.5g/L;反应器结构优化后由3个空气提升式反应池构成,污泥停留时间能缩短至2.0d;投加药剂的pH在2.00较为合适。(4)通过摇瓶实验发现经过生物酸化铁氧化处理污泥溶解性蛋白质、多糖分布、含量发生变化,slime层中溶解态蛋白质、多糖含量分别由11.05mg/g、6.95mg/g上升至15.24mg/g、9.46 mg/g,LB-EPS中溶解态蛋白质、多糖含量分别由15.57mg/g、9.42mg/g下降到5.35mg/g、1.31mg/g。TB-EPS中溶解态蛋白质、多糖含量分别由10.35mg/g、5.47mg/g上升至16.26mg/g、8.25mg/g。(5)通过对污泥的微观结构分析发现,污泥经过生物酸化铁氧化处理后Zeta电位由-22.8 mV升高到-2.35 mV,在0~100μm之间的颗粒所占总体积百分降低,粒径增大;结构由疏松的絮状体变为紧实的块状体,颗粒尺寸增大,块状体表面形状规则,有可能是次生矿物。
【关键词】：生物酸化铁氧化 嗜酸性氧化亚铁硫杆菌 城市污泥 污泥脱水性 推流式反应器
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 我国污泥概况11-12
• 1.1.1 污泥的来源11
• 1.1.2 污泥的组成和性质11
• 1.1.3 污泥中水分存在形式11-12
• 1.1.4 污泥危害12
• 1.2 污泥脱水技术现状12-14
• 1.2.1 污泥干化脱水13
• 1.2.2 电渗透脱水13
• 1.2.3 机械脱水13-14
• 1.3 污泥调理技术14-18
• 1.3.1 物理调理法14-15
• 1.3.2 化学调理15-17
• 1.3.3 微生物调理法17-18
• 1.4 研究目的及内容18-20
• 第二章 材料与方法20-25
• 2.1 实验材料20-21
• 2.1.1 实验菌种20
• 2.1.2 供试污泥20-21
• 2.2 实验方法21-25
• 2.2.1 菌体培养基的配制21
• 2.2.2 污泥含固率测定21
• 2.2.3 污泥比阻的测定21-22
• 2.2.4 Fe~(2+)浓度的测定22-23
• 2.2.5 污泥沉降性能测定23
• 2.2.6 泥饼含水率测定23-24
• 2.2.7 污泥有机质测定24
• 2.2.8 Zeta电位测定24
• 2.2.9 污泥粒径测定24
• 2.2.10 污泥表面形态24
• 2.2.11 蛋白质的测定24
• 2.2.12 多糖的测定24-25
• 第三章 生物酸化铁氧化法改善城市污泥脱水性能可行性研究25-31
• 3.1 实验材料25
• 3.1.1 供试污泥25
• 3.1.2 供试菌种25
• 3.2 实验设计25-26
• 3.2.1 可行性研究25-26
• 3.2.2 不同接种量对菌群生长的影响26
• 3.3 实验结果与讨论26-30
• 3.3.1 生物酸化铁氧化法改善城市污泥脱水性能可行性研究26-28
• 3.3.2 污泥中不同接种量对菌生长的影响28-30
• 3.4 结论30-31
• 第四章 不同生物酸化铁氧化反应器改善城市污泥脱水性能研究31-46
• 4.1 实验材料31-33
• 4.1.1 供试污泥31
• 4.1.2 供试菌种31
• 4.1.3 污泥生物酸化铁氧化反应系统31-33
• 4.2 实验设计33-34
• 4.2.1 接种污泥的配制33
• 4.2.2 折流板推流式反应系统的启动33
• 4.2.3 独立格空气提升式反应系统的启动33-34
• 4.3 实验结果与讨论34-45
• 4.3.1 折流板推流式反应系统改善城市污泥效果研究34-38
• 4.3.2 独立格空气提升推流式反应系统改善城市污泥效果研究38-42
• 4.3.3 不同构型反应器的比选42-45
• 4.4 结论45-46
• 第五章 独立格空气提升推流式反应器工艺参数的优化46-54
• 5.1 实验材料46
• 5.1.1 供试污泥46
• 5.1.2 供试菌种46
• 5.1.3 生物酸化铁氧化系统启动及运行46
• 5.2 实验设计46-47
• 5.2.1 药剂投加量对反应器运行的影响47
• 5.2.2 污泥停留时间对反应器运行的影响47
• 5.2.3 低温对反应器运行的影响47
• 5.2.4 污泥初始pH对反应器运行的影响47
• 5.3 结果与讨论47-53
• 5.3.1 药剂投加量对反应器运行的影响47-49
• 5.3.2 不同运行条件下反应器Fe~(2+)浓度的变化49-51
• 5.3.3 不同运行条件下反应器pH的变化51-52
• 5.3.4 不同运行条件下污泥比阻的变化52-53
• 5.4 结论53-54
• 第六章 生物酸化铁氧化法改善污泥脱水性能机理探讨54-60
• 6.1 实验设计54-55
• 6.1.1 污泥Zeta电位的测定54
• 6.1.2 污泥粒径的测定54
• 6.1.3 污泥生物酸化铁氧化过程中EPS的变化54-55
• 6.1.4 污泥中EPS的提取55
• 6.2 结果与讨论55-59
• 6.2.1 污泥Zeta电位的变化55-56
• 6.2.2 污泥粒径的变化56-57
• 6.2.3 污泥生物酸化铁氧化过程中EPS的变化57-58
• 6.2.4 污泥表面形态58-59
• 6.3 结论59-60
• 第七章 结论60-62
• 参考文献62-69
• 发表论文和科研情况说明69-70
• 致谢70-71

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本文编号：575048