脱水剩余污泥热碱预处理及其固态厌氧消化规律研究
发布时间：2021-10-29 15:44
随着我国城市建设的发展,污水处理厂脱水剩余污泥的产量逐年增加,对其进行减量和能源回收就显得非常重要。环保部将污泥中温厌氧消化工艺作为污泥处理的一种最佳工艺。但污泥的生物分解性差,导致传统的厌氧消化时间长,设备体积大。为解决污泥厌氧消化的这些问题,本文尝试了脱水剩余污泥固态热碱预处理改善其可生化性后,直接固态厌氧消化的技术路线,并研究了固态预处理和固态厌氧消化过程中底物变化和产气规律。通过对脱水剩余污泥固态热预处理的研究发现,脱水剩余污泥中SCOD（可溶性COD）、可溶性蛋白质和可溶性糖的含量随着热预处理温度的提高显著增加,在最高温度120℃预处理下,与未处理组相比,分别提高了819.8%、496.3%和2666.1%;在固态厌氧消化阶段,预处理组与未处理组相比,甲烷产气率在厌氧消化中多出一个明显的峰值,累计甲烷产量显著增加,其中120℃预处理产量最高,相比未处理组提高71.28%。通过对脱水剩余污泥固态碱预处理的研究发现,脱水剩余污泥中SCOD、可溶性蛋白质和可溶性糖的含量随着碱量的增加显著增加;固态厌氧消化结果显示,预处理组累计甲烷产量随碱量增加呈减少趋势,与未处理组相比,20 mg...
【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】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 脱水剩余污泥及其处理现状
1.2 污泥厌氧消化历程及其工艺特点
1.2.1 污泥厌氧消化历程
1.2.2 污泥厌氧消化工艺
1.2.3 污泥厌氧消化优势及难点
1.2.4 污泥厌氧消化预处理技术
1.3 热碱预处理技术原理及其在污泥预处理中的应用
1.3.1 热碱预处理技术原理
1.3.2 热碱预处理技术在污泥预处理中的应用
1.4 污泥固态厌氧消化研究现状及存在问题
1.5 主要研究内容和意义
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 研究意义
第二章 实验材料与方法
2.1 脱水剩余污泥和接种物
2.2 脱水剩余污泥预处理固态厌氧消化试验
2.2.1 热预处理试验
2.2.2 碱预处理试验
2.2.3 热碱协同预处理试验
2.3 脱水剩余污泥固态厌氧消化实验装置及系统
2.4 实验仪器设备及实验测试方法
2.4.1 实验仪器设备
2.4.2 实验测试方法
第三章 脱水剩余污泥固态热和碱预处理及其固态厌氧消化规律研究
3.1 热和碱预处理对脱水剩余污泥溶解特性的影响
3.1.1 预处理对脱水剩余污泥pH值的影响
3.1.2 预处理对脱水剩余污泥中COD、蛋白质和糖类溶出特征
3.1.3 预处理对脱水剩余污泥中挥发性有机酸含量的影响
3.1.4 预处理对脱水剩余污泥中氨态氮含量的影响
3.1.5 预处理后脱水剩余污泥中各成分相关性分析
3.2 热及碱预处理对脱水剩余污泥固态厌氧消化的影响
3.2.1 固态厌氧消化过程中沼气组分变化规律
3.2.2 固态厌氧消化过程中沼气产率变化特性分析
3.2.3 固态厌氧消化过程中累计沼气产量变化特性分析
3.2.4 固态厌氧消化前后消化底物组分变化规律
3.2.5 预处理对固态厌氧消化有机物降解率和底物VS的影响
3.3 本章小结
第四章 脱水剩余污泥固态热碱协同预处理及其固态厌氧消化特征
4.1 热碱协同预处理对脱水剩余污泥溶解特性的影响
4.1.1 脱水剩余污泥pH值变化
4.1.2 脱水剩余污泥中COD、蛋白质和糖类溶出特征
4.1.3 脱水剩余污泥中VFAs的变化
4.1.4 脱水剩余污泥中氨态氮的变化
4.2 热碱协同预处理对脱水剩余污泥固态厌氧消化的影响
4.2.1 甲烷组分变化规律
4.2.2 甲烷产气率变化特性
4.2.3 累计甲烷产量变化特性
4.2.4 固态厌氧消化前后消化底物成分变化特征
4.3 热碱协同预处理条件优化及效果验证
4.3.1 试验设计
4.3.2 参数优化过程
4.3.3 模型有效性分析
4.3.4 模型优化结果分析
4.3.5 模型模拟结果验证试验
4.4 本章小结
第五章 脱水剩余污泥固态厌氧消化过程中底物变化特征和产气规律研究
5.1 固态厌氧消化过程底物中各物质的变化特征
5.1.1 SCOD和TCOD在固态厌氧消化过程中的变化规律
5.1.2 可溶性蛋白质和氨态氮在固态厌氧消化过程中的变化特征
5.1.3 可溶性糖在固态厌氧消化过程中的变化规律
5.1.4 VFAs和pH在固态厌氧消化过程中的变化规律及相关性分析
5.2 固态厌氧消化过程中产气变化特征
5.2.1 沼气组分在固态厌氧消化过程中的变化规律
5.2.2 甲烷产量在固态厌氧消化过程中变化特性分析
5.3 甲烷产气率随底物中VFAs含量的变迁特征
5.4 本章小结
第六章 产甲烷动力学研究
6.1 一级动力学模型和Gompertz模型
6.1.1 一级动力学模型
6.1.2 Gompertz模型
6.2 热及碱预处理产甲烷动力学分析
6.2.1 热预处理产甲烷动力学分析
6.2.2 碱预处理产甲烷动力学分析
6.3 热碱协同和验证实验模型动力学分析
6.3.1 热碱协同模型动力学分析
6.3.2 验证试验模型动力学分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3464937
【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】：142 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 脱水剩余污泥及其处理现状
1.2 污泥厌氧消化历程及其工艺特点
1.2.1 污泥厌氧消化历程
1.2.2 污泥厌氧消化工艺
1.2.3 污泥厌氧消化优势及难点
1.2.4 污泥厌氧消化预处理技术
1.3 热碱预处理技术原理及其在污泥预处理中的应用
1.3.1 热碱预处理技术原理
1.3.2 热碱预处理技术在污泥预处理中的应用
1.4 污泥固态厌氧消化研究现状及存在问题
1.5 主要研究内容和意义
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 研究意义
第二章 实验材料与方法
2.1 脱水剩余污泥和接种物
2.2 脱水剩余污泥预处理固态厌氧消化试验
2.2.1 热预处理试验
2.2.2 碱预处理试验
2.2.3 热碱协同预处理试验
2.3 脱水剩余污泥固态厌氧消化实验装置及系统
2.4 实验仪器设备及实验测试方法
2.4.1 实验仪器设备
2.4.2 实验测试方法
第三章 脱水剩余污泥固态热和碱预处理及其固态厌氧消化规律研究
3.1 热和碱预处理对脱水剩余污泥溶解特性的影响
3.1.1 预处理对脱水剩余污泥pH值的影响
3.1.2 预处理对脱水剩余污泥中COD、蛋白质和糖类溶出特征
3.1.3 预处理对脱水剩余污泥中挥发性有机酸含量的影响
3.1.4 预处理对脱水剩余污泥中氨态氮含量的影响
3.1.5 预处理后脱水剩余污泥中各成分相关性分析
3.2 热及碱预处理对脱水剩余污泥固态厌氧消化的影响
3.2.1 固态厌氧消化过程中沼气组分变化规律
3.2.2 固态厌氧消化过程中沼气产率变化特性分析
3.2.3 固态厌氧消化过程中累计沼气产量变化特性分析
3.2.4 固态厌氧消化前后消化底物组分变化规律
3.2.5 预处理对固态厌氧消化有机物降解率和底物VS的影响
3.3 本章小结
第四章 脱水剩余污泥固态热碱协同预处理及其固态厌氧消化特征
4.1 热碱协同预处理对脱水剩余污泥溶解特性的影响
4.1.1 脱水剩余污泥pH值变化
4.1.2 脱水剩余污泥中COD、蛋白质和糖类溶出特征
4.1.3 脱水剩余污泥中VFAs的变化
4.1.4 脱水剩余污泥中氨态氮的变化
4.2 热碱协同预处理对脱水剩余污泥固态厌氧消化的影响
4.2.1 甲烷组分变化规律
4.2.2 甲烷产气率变化特性
4.2.3 累计甲烷产量变化特性
4.2.4 固态厌氧消化前后消化底物成分变化特征
4.3 热碱协同预处理条件优化及效果验证
4.3.1 试验设计
4.3.2 参数优化过程
4.3.3 模型有效性分析
4.3.4 模型优化结果分析
4.3.5 模型模拟结果验证试验
4.4 本章小结
第五章 脱水剩余污泥固态厌氧消化过程中底物变化特征和产气规律研究
5.1 固态厌氧消化过程底物中各物质的变化特征
5.1.1 SCOD和TCOD在固态厌氧消化过程中的变化规律
5.1.2 可溶性蛋白质和氨态氮在固态厌氧消化过程中的变化特征
5.1.3 可溶性糖在固态厌氧消化过程中的变化规律
5.1.4 VFAs和pH在固态厌氧消化过程中的变化规律及相关性分析
5.2 固态厌氧消化过程中产气变化特征
5.2.1 沼气组分在固态厌氧消化过程中的变化规律
5.2.2 甲烷产量在固态厌氧消化过程中变化特性分析
5.3 甲烷产气率随底物中VFAs含量的变迁特征
5.4 本章小结
第六章 产甲烷动力学研究
6.1 一级动力学模型和Gompertz模型
6.1.1 一级动力学模型
6.1.2 Gompertz模型
6.2 热及碱预处理产甲烷动力学分析
6.2.1 热预处理产甲烷动力学分析
6.2.2 碱预处理产甲烷动力学分析
6.3 热碱协同和验证实验模型动力学分析
6.3.1 热碱协同模型动力学分析
6.3.2 验证试验模型动力学分析
6.4 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表论文和参加科研情况
致谢
本文编号：3464937
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