碱和超声波预处理技术促进污泥厌氧消化效能及机理研究

发布时间：2021-09-01 13:52

　　针对传统污泥厌氧消化反应速率慢、消化时间长、池体体积庞大、生物气中甲烷含量低等问题,采用强化预处理的技术研究其对污泥厌氧消化的促进作用。本文分析比较了单独超声波、单独碱解以及碱和超声联合应用对污泥的破解效果;考察了污泥经超声波和碱联合作用后对厌氧消化性能的影响,初步探讨了污泥预处理对厌氧消化反应的促进机理,并在莫诺方程的基础上,建立了预处理污泥厌氧消化反应过程的动力学方程。主要研究成果如下:碱和超声波的组合方式对污泥的破解效果明显优于超声波和碱的单独处理,其不但可以提高污泥的水解速率,而且可以减少碱的投加量,缩短超声破解的时间。由SCOD随破解时间的变化曲线可知,各种预处理方式对污泥的水解过程可以分为快速水解和慢速水解两个阶段。对快速水解阶段进行动力学分析可知,碱和超声波同时作用的预处理方式获得的水解速率最高,为130.3 mg SCOD /（L·min）。污泥经碱和超声波同时作用后进行厌氧消化,其生物气产量、有机物去除率、固体削减率均较控制组有显著提高,并且在维持同样的污泥产气率和有机物去除率的条件下,碱和超声波的预处理作用可使厌氧消化反应的污泥停留时间由一般的20d缩短到8d。预处... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

－3粒径对颗粒态有机物水解酸化速率的影响

由图可见，需要进行超声处理的只是其中的一小股污泥，一般取剩余污泥的30％左右。从运行成本的角度考虑，也不必将其中的微生物细胞完全破解。图1-4 德国巴姆堡市污水厂污泥超声波处理流程示意图巴姆堡污水厂日产浓缩污泥288m3，使用的两台超声波设备处理其中的30％约80m3，每日共消耗电力240kWh，平均每方被处理的浓缩污泥耗能3kWh。从投资上讲，两台超声波设备投资只需要建罐费用的一小半。超声波处理可以突破污泥消化的瓶颈，加快污泥的消化速度，增加生物气产量，是一种理想的污泥消化的预处理技术，受到研究人员的极大重视。1.5.1.4 超声波反应器超声波反应器是指有声波参与并在其作用下进行反应的容器或系统，它是实现超声反应的场所。目前实验室中常用的超声反应器有槽式、探头式、杯式等几种形式。槽式反应器的超声换能器紧密贴在反应器外壁或内壁；探头式反应器的声强很高

液在反应器外可构成回路，换能器的输入功率、液体流速及温度均可进行调控。该反应器增大了辐射面积，辐射更均匀，若将换能器至于管道外侧还可避免腐蚀的发生，但这样在一定程度上增大了辐射的阻抗。图1-5为德国STN ATLASElektronik 公司研制的一个中试规模的超声波反应器[50]。该反应器专门用于污泥处理，管道为矩形结构，反应槽体积1.3L，管道截面：45mm×45mm，在管道的每个侧面各有12个由压电陶瓷制成的平板换能器。该超声波反应器固定频率为31KHz，声强范围5W/cm2～18 W/cm2, 最大功率可达3.6kW，采用脉冲方式进行辐照。图1-5 管道式超声波发生器结构及俯视图超声反应器通常采用单一频率，也可以使用两种或更多频率组合成复频反应器，效果比单一频率反应器好，但加工比较复杂。近年来

【参考文献】：
期刊论文
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[3]碱处理对废水污泥生物降解性的影响[J]. 张晓,Eung-Ju Hwang,Young-Ok Lee.  国外丝绸. 2006(05)
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[7]污水处理系统剩余污泥碱处理融胞效果研究[J]. 肖本益,刘俊新.  环境科学. 2006(02)
[8]污泥超声破解效应及厌氧消化性能研究[J]. 薛向东,金奇庭,朱文芳.  生态环境. 2006(01)
[9]剩余污泥的热水解试验[J]. 王治军,王伟.  中国环境科学. 2005(S1)
[10]污泥破解技术的研究与进展[J]. 霍贞,王芬,季民.  工业水处理. 2005(09)

硕士论文
[1]剩余污泥超声破解的性能与机理研究[D]. 王芬.天津大学 2004



本文编号：3377096