剩余污泥碱性发酵影响因素和过程强化研究
发布时间：2021-11-01 03:33
污泥资源化利用是目前污泥处理处置研究的热点。污泥碱性厌氧发酵是一种将碱性处理和污泥厌氧消化相结合的污泥资源化方式,能将污泥中的细胞有机体转化为可供微生物利用的小分子有机酸类物质,可以作为碳源缺乏的污水处理厂经济廉价的补充碳源,但发酵液中同时含有大量的氨磷副产物,如何去除氨磷的影响并有效提取污泥中的内碳源,在实际生产应用中具有重要意义。本研究采用了半连续流和静态两种运行模式相结合的方式,对影响剩余活性污泥碱性厌氧发酵的因素进行了详细探究,优化了污泥碱性发酵产酸工艺的运行条件,并从污泥形态和微生物种群结构等微观角度揭示了发酵产酸的过程,为工艺优化提供了详实的理论依据。基于对发酵过程的研究,提出了三种强化污泥发酵产酸的方法,氨吹脱,发酵种泥投加及发酵底物投加法进行发酵产酸的强化试验。此外还采用混凝沉淀法和氨磷回收法,促进了发酵液中碳源的分离,改善了发酵后污泥的脱水性能。通过研究温度（15℃-55℃）对污泥碱性发酵产酸的影响发现：温度越高污泥水解的程度越高,55℃时发酵液中SCOD的含量最大,而此时VFAs的含量却低于25℃和35℃。通过对细胞内有机物在发酵过程中转移路径的研究发现：细胞中的有...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
Contents
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 本研究的目的和意义
1.2 污泥处理处置方法
1.2.1 污泥处置方法
1.2.2 污泥资源化方法
1.3 污泥厌氧发酵内碳源开发
1.3.1 污泥厌氧发酵产酸过程
1.3.2 污泥发酵产酸影响因素
1.4 碱性发酵的提出及研究近况
1.5 发酵液的利用及存在的问题
1.5.1 发酵液的利用
1.5.2 发酵液利用存在的问题
1.6 污泥碱性发酵研究中待解决问题
1.7 本课题的主要研究内容
1.8 技术路线
第2章 试验材料与方法
2.1 试验装置及运行方式
2.1.1 半连续流试验装置及运行模式
2.1.2 静态试验装置及运行模式
2.1.3 混凝试验
2.1.4 氨磷回收试验
2.2 污泥来源及性质
2.2.1 半连续流CSTR试验用泥
2.2.2 静态试验用泥
2.2.3 混凝试验用泥
2.2.4 氨磷回收试验用泥
2.3 试验分析方法及检测项目
2.3.1 试验设备及试剂
2.3.2 常规化学指标测定方法
2.3.3 其他指标测定
2.4 微生物检测方法
2.4.1 DGGE技术
2.4.2 生物软件分析
2.5 相关的计量计算
第3章 温度影响污泥碱性发酵内碳源溶出的研究
3.1 引言
3.2 温度对有机物溶出的影响
3.2.1 启动期污泥发酵
3.2.2 稳定期SCOD的溶出
3.2.3 挥发酸的积累及组成
3.2.4 对蛋白质和碳水化合物溶出的影响
3.2.5 SCOD组分
3.2.6 对氨磷副产物溶出的影响
3.2.7 发酵体系中的污泥浓度及碱试剂的投加量
3.2.8 发酵污泥的泥水分离状况
3.3 温度对污泥发酵产酸影响的过程分析
3.3.1 污泥絮体形态及粒径
3.3.2 有机物转移过程分析
3.4 微生物种群结构分析
3.4.1 种群相似性
3.4.2 DGGE图谱分析
3.5 经济评价
3.6 本章小结
第4章 碱种类和水力停留时间对污泥碱性发酵内碳源溶出的影响
4.1 引言
4.2 两种碱试剂调节下反应器运行状况
4.2.1 Ca(OH)_2为碱试剂调节下的反应器运行状况
4.2.2 NaOH为碱试剂调节下的反应器运行状况
4.3 两种碱试剂调节下水力停留时间对有机物溶出效果的影响
4.3.1 对SCOD产量的影响
4.3.2 水力停留时间对蛋白质和碳水化合物溶出的影响
4.3.3 碱试剂和水力停留时间对氨磷副产物释放的影响
4.3.4 水力停留时间对挥发酸积累的影响
4.3.5 SCOD组分分析
4.4 碱种类影响污泥发酵产酸的过程分析
4.4.1 污泥粒径变化
4.4.2 钙离子和蛋白质的沉淀作用
4.4.3 污泥脱水性能变化
4.5 水力停留时间和碱种类对污泥发酵产酸体系中微生物种群结构的影响
4.5.1 群落结构相似性分析
4.5.2 微生物群落分析
4.6 发酵效果比较及经济性分析
4.7 本章小结
第5章 污泥碱性发酵挥发酸积累的强化
5.1 引言
5.2 氨吹脱对污泥发酵产酸的强化
5.2.1 对污泥水解的影响
5.2.2 对污泥酸化的影响
5.2.3 对蛋白质和碳水化合物溶出的影响
5.2.4 NH_4~+的释放
5.2.5 PO_4~(3-)的释放
5.3 灭菌前后发酵污泥投加对挥发酸积累的强化效果
5.3.1 对污泥水解的影响
5.3.2 对污泥酸化的影响
5.3.3 中低温条件下各体系中溶出物的分布
5.4 本章小结
第6章 发酵污泥脱水性能的改善及氨磷的回收
6.1 引言
6.2 混凝沉淀实验
6.2.1 单独投加CPAM的混凝试验
6.2.2 金属盐类混凝剂和CPAM组合的混凝试验
6.2.3 组合试剂混凝前后发酵液组分的变化
6.3 氨磷的回收
6.3.1 鸟粪石沉淀响应曲面法试验
6.3.2 磷回收率拟合及检验
6.3.3 氨回收率拟合及检验
6.3.4 鸟粪石沉淀方案优化
6.4 氨磷回收后的混凝脱水
6.4.1 鸟粪石回收前后发酵液组成
6.4.2 混凝脱水
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]污泥处理处置及资源化方法探讨[J]. 王晓利,曾正中,王厚成,南忠仁. 环境工程. 2014(03)
[2]碱性发酵污泥脱水性能的变化及其原因分析[J]. 朱建平,彭永臻,李晓玲,苏高强,王淑莹. 化工学报. 2013(11)
[3]城市污泥资源化利用现状及发展探讨[J]. 王菲,杨国录,刘林双,陈萌,陆晶. 南水北调与水利科技. 2013(02)
[4]温度和污泥浓度对碱性条件下剩余污泥水解酸化的影响[J]. 苏高强,王淑莹,郑冰玉,彭永臻. 环境工程学报. 2013(04)
[5]酸碱法预处理低有机质污泥的效果研究及条件优化[J]. 陈汉龙,严媛媛,何群彪,戴晓虎,周琪. 环境科学学报. 2013(02)
[6]不同混凝剂对污泥脱水性能的影响研究[J]. 牛美青,张伟军,王东升,徐孝雅,段晋明. 环境科学学报. 2012(09)
[7]活性污泥的理化性质与絮凝调理投药量的关系[J]. 李婷,王毅力,冯晶,徐萌. 环境科学. 2012(03)
[8]影响剩余污泥脱水的关键因素研究进展[J]. 张超,李本高,陈银广. 环境科学与技术. 2011(S1)
[9]污泥砖的研制及其影响因素研究[J]. 马雯,呼世斌,樊恒辉,窦晶晶. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2011(03)
[10]强化混凝调理生活剩余污泥脱水研究[J]. 李明松,李志光,刘海林,何纯莲. 环境科学与技术. 2011(02)
博士论文
[1]强化污泥厌氧发酵产酸的效能及发酵液碳源的利用研究[D]. 杨雪.哈尔滨工业大学 2012
[2]污泥浓缩消化一体化反应器试验研究[D]. 刘鸿霞.重庆大学 2009
[3]城市污泥厌氧发酵产酸条件优化及其机理研究[D]. 刘晓玲.江南大学 2008
[4]基于酸碱调节的剩余污泥水解酸化及其机理研究[D]. 苑宏英.同济大学 2006
硕士论文
[1]城镇污水处理厂碳源开发与利用试验研究[D]. 任健.北京工业大学 2009
[2]昆明市污水处理厂污泥沉降脱水性能研究[D]. 师荣梅.昆明理工大学 2008
本文编号：3469443
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
Contents
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题背景
1.1.2 本研究的目的和意义
1.2 污泥处理处置方法
1.2.1 污泥处置方法
1.2.2 污泥资源化方法
1.3 污泥厌氧发酵内碳源开发
1.3.1 污泥厌氧发酵产酸过程
1.3.2 污泥发酵产酸影响因素
1.4 碱性发酵的提出及研究近况
1.5 发酵液的利用及存在的问题
1.5.1 发酵液的利用
1.5.2 发酵液利用存在的问题
1.6 污泥碱性发酵研究中待解决问题
1.7 本课题的主要研究内容
1.8 技术路线
第2章 试验材料与方法
2.1 试验装置及运行方式
2.1.1 半连续流试验装置及运行模式
2.1.2 静态试验装置及运行模式
2.1.3 混凝试验
2.1.4 氨磷回收试验
2.2 污泥来源及性质
2.2.1 半连续流CSTR试验用泥
2.2.2 静态试验用泥
2.2.3 混凝试验用泥
2.2.4 氨磷回收试验用泥
2.3 试验分析方法及检测项目
2.3.1 试验设备及试剂
2.3.2 常规化学指标测定方法
2.3.3 其他指标测定
2.4 微生物检测方法
2.4.1 DGGE技术
2.4.2 生物软件分析
2.5 相关的计量计算
第3章 温度影响污泥碱性发酵内碳源溶出的研究
3.1 引言
3.2 温度对有机物溶出的影响
3.2.1 启动期污泥发酵
3.2.2 稳定期SCOD的溶出
3.2.3 挥发酸的积累及组成
3.2.4 对蛋白质和碳水化合物溶出的影响
3.2.5 SCOD组分
3.2.6 对氨磷副产物溶出的影响
3.2.7 发酵体系中的污泥浓度及碱试剂的投加量
3.2.8 发酵污泥的泥水分离状况
3.3 温度对污泥发酵产酸影响的过程分析
3.3.1 污泥絮体形态及粒径
3.3.2 有机物转移过程分析
3.4 微生物种群结构分析
3.4.1 种群相似性
3.4.2 DGGE图谱分析
3.5 经济评价
3.6 本章小结
第4章 碱种类和水力停留时间对污泥碱性发酵内碳源溶出的影响
4.1 引言
4.2 两种碱试剂调节下反应器运行状况
4.2.1 Ca(OH)_2为碱试剂调节下的反应器运行状况
4.2.2 NaOH为碱试剂调节下的反应器运行状况
4.3 两种碱试剂调节下水力停留时间对有机物溶出效果的影响
4.3.1 对SCOD产量的影响
4.3.2 水力停留时间对蛋白质和碳水化合物溶出的影响
4.3.3 碱试剂和水力停留时间对氨磷副产物释放的影响
4.3.4 水力停留时间对挥发酸积累的影响
4.3.5 SCOD组分分析
4.4 碱种类影响污泥发酵产酸的过程分析
4.4.1 污泥粒径变化
4.4.2 钙离子和蛋白质的沉淀作用
4.4.3 污泥脱水性能变化
4.5 水力停留时间和碱种类对污泥发酵产酸体系中微生物种群结构的影响
4.5.1 群落结构相似性分析
4.5.2 微生物群落分析
4.6 发酵效果比较及经济性分析
4.7 本章小结
第5章 污泥碱性发酵挥发酸积累的强化
5.1 引言
5.2 氨吹脱对污泥发酵产酸的强化
5.2.1 对污泥水解的影响
5.2.2 对污泥酸化的影响
5.2.3 对蛋白质和碳水化合物溶出的影响
5.2.4 NH_4~+的释放
5.2.5 PO_4~(3-)的释放
5.3 灭菌前后发酵污泥投加对挥发酸积累的强化效果
5.3.1 对污泥水解的影响
5.3.2 对污泥酸化的影响
5.3.3 中低温条件下各体系中溶出物的分布
5.4 本章小结
第6章 发酵污泥脱水性能的改善及氨磷的回收
6.1 引言
6.2 混凝沉淀实验
6.2.1 单独投加CPAM的混凝试验
6.2.2 金属盐类混凝剂和CPAM组合的混凝试验
6.2.3 组合试剂混凝前后发酵液组分的变化
6.3 氨磷的回收
6.3.1 鸟粪石沉淀响应曲面法试验
6.3.2 磷回收率拟合及检验
6.3.3 氨回收率拟合及检验
6.3.4 鸟粪石沉淀方案优化
6.4 氨磷回收后的混凝脱水
6.4.1 鸟粪石回收前后发酵液组成
6.4.2 混凝脱水
6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]污泥处理处置及资源化方法探讨[J]. 王晓利,曾正中,王厚成,南忠仁. 环境工程. 2014(03)
[2]碱性发酵污泥脱水性能的变化及其原因分析[J]. 朱建平,彭永臻,李晓玲,苏高强,王淑莹. 化工学报. 2013(11)
[3]城市污泥资源化利用现状及发展探讨[J]. 王菲,杨国录,刘林双,陈萌,陆晶. 南水北调与水利科技. 2013(02)
[4]温度和污泥浓度对碱性条件下剩余污泥水解酸化的影响[J]. 苏高强,王淑莹,郑冰玉,彭永臻. 环境工程学报. 2013(04)
[5]酸碱法预处理低有机质污泥的效果研究及条件优化[J]. 陈汉龙,严媛媛,何群彪,戴晓虎,周琪. 环境科学学报. 2013(02)
[6]不同混凝剂对污泥脱水性能的影响研究[J]. 牛美青,张伟军,王东升,徐孝雅,段晋明. 环境科学学报. 2012(09)
[7]活性污泥的理化性质与絮凝调理投药量的关系[J]. 李婷,王毅力,冯晶,徐萌. 环境科学. 2012(03)
[8]影响剩余污泥脱水的关键因素研究进展[J]. 张超,李本高,陈银广. 环境科学与技术. 2011(S1)
[9]污泥砖的研制及其影响因素研究[J]. 马雯,呼世斌,樊恒辉,窦晶晶. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2011(03)
[10]强化混凝调理生活剩余污泥脱水研究[J]. 李明松,李志光,刘海林,何纯莲. 环境科学与技术. 2011(02)
博士论文
[1]强化污泥厌氧发酵产酸的效能及发酵液碳源的利用研究[D]. 杨雪.哈尔滨工业大学 2012
[2]污泥浓缩消化一体化反应器试验研究[D]. 刘鸿霞.重庆大学 2009
[3]城市污泥厌氧发酵产酸条件优化及其机理研究[D]. 刘晓玲.江南大学 2008
[4]基于酸碱调节的剩余污泥水解酸化及其机理研究[D]. 苑宏英.同济大学 2006
硕士论文
[1]城镇污水处理厂碳源开发与利用试验研究[D]. 任健.北京工业大学 2009
[2]昆明市污水处理厂污泥沉降脱水性能研究[D]. 师荣梅.昆明理工大学 2008
本文编号：3469443
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