高压均质强化剩余污泥水解酸化及水解酸化液作反硝化碳源研究

发布时间：2017-05-20 15:03

  本文关键词：高压均质强化剩余污泥水解酸化及水解酸化液作反硝化碳源研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们生活水平的提高,城市生活污水中氮、磷含量越来越高,使污水碳氮比逐渐降低,导致污水处理厂生物脱氮过程中反硝化阶段碳源严重不足,造成污水处理厂出水总氮含量较高,不能满足国家的相关污水排放标准。污水处理厂运营时产生大量剩余污泥,处理成本很高,但剩余污泥含有大量有机物,将其水解酸化处理后可制备成反硝化碳源,不仅可以解决生物反硝化脱氮时碳源不足的问题,还可以降低剩余污泥的处理成本。本研究将剩余污泥高压均质破解与水解酸化联用制备反硝化碳源、并投加剩余污泥破解与水解酸化液作反硝化碳源、优化碳源投加模式,在不去除投加碳源所含氨氮的条件下实现低碳氮比污水的高效脱氮。采用高压均质技术破解剩余污泥,提高污泥水解酸化效果,探讨剩余污泥在不同条件下的水解酸化效果；在优化条件下制备剩余污泥破解与水解酸化液作为反硝化碳源,研究其加入SBR污水脱氮系统后的生物脱氮效果。在40 MPa高压均质压强条件下破解剩余污泥,污泥破解度最高,可达22.88%。剩余污泥在40 MPa条件下破解后进行水解酸化较60 MPa破解的SCOD释放量略小,但其VFAs产量比60 MPa破解高,可达1936.0 mg/L(以乙酸计),NH4+-N最高释放量比60 MPa破解时低10.23%,而且40 MPa均质压强能耗相对较小。因此,40 MPa是破解剩余污泥促进其水解酸化的最适均质压强。高压均质破解后,剩余污泥水解酸化的适宜pH范围为6.5-7.0,当剩余污泥pH在这一范围时,不需对剩余污泥进行pH值调节；在温度为35℃时,破解剩余污泥水解酸化液的VFAs/SCOD值高达73.7%,比55℃时高11.6%,而且35℃时NH4+-N释放量较低；一定污泥浓度范围内,高浓度污泥破解后进行水解酸化可获得更高浓度的VFAs,但高压均质机破解剩余污泥存在浓度限制,剩余污泥TS为20-25 g/L时,可获得良好的污泥破解与水解酸化效果；搅拌强度50-150 r/min的范围内对破解剩余污泥水解酸化效果无显著影响；破解的剩余污泥水解酸化3天,SCOD和VFAs均达到峰值,VFAs的组成成分基本稳定。综合分析认为,剩余污泥高压均质破解和水解酸化的适宜条件为：高压均质压强40 MPa、pH 6.5-7.0、温度35℃、污泥TS在20-25g/L、搅拌强度50-150 r/min、水解酸化时间3 d,获得的剩余污泥破解与水解酸化液(SLDHA)可用作反硝化碳源处理低碳氮比污水。在SBR污水脱氮系统中投加SLDHA作反硝化碳源处理低碳氮比污水,可有效提高污水的脱氮效率。进水C/N为4：1时,在缺氧段投加制备的不同碳源,均可提高TN的去除效率,其中,SLDHA的效果最好。通过优化碳源投加时间,在曝气结束前30 mmin投加SLDHA作反硝化碳源,可去除碳源中约70.0%的NH4+-N,但依然存在缺氧段碳源不足、出水N03--N和TN都较高的问题。当进水C/N为6：1时,投加SLDHA作反硝化碳源表现出更加良好的脱氮效果。在好氧段投加碳源具有出水NH4+-N低、TN高的特点,缺氧段投加碳源则表现为出水NH4+-N高、TN低,在曝气结束时投加碳源,最低出水NH4+-N和TN分别可达4.1和12.2 mg/L,满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准。在进水C/N为6：1条件下,在曝气结束至DO降至0.5 mg/L以下的时间段内,按C/N比为(7-8)：1投加SLDHA作反硝化碳源,不仅可以解决投加碳源携入的NH4+-N过高的问题,同时能够提供足够的碳源,解决反硝化阶段碳源不足的问题。
【关键词】：剩余污泥 高压均质 水解酸化 反硝化碳源 投加时间
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1. 绪论10-27
• 1.1. 研究背景10-11
• 1.2. 污泥破解与高压均质技术11-17
• 1.2.1. 污泥破解方法11-15
• 1.2.2. 高压均质技术15-17
• 1.3. 污泥水解酸化17-20
• 1.3.1. 污泥水解酸化机理17-18
• 1.3.2. 污泥水解酸化影响因素18-20
• 1.4. 低碳氮比污水脱氮20-25
• 1.4.1. 低碳氮比污水脱氮方法和工艺21-23
• 1.4.2. SBR法污水脱氮23-25
• 1.5. 研究目的、内容及方案25-27
• 1.5.1. 研究目的25
• 1.5.2. 研究内容25
• 1.5.3. 研究方案25-27
• 2. 材料与方法27-35
• 2.1. 实验材料27-28
• 2.1.1. 剩余污泥27
• 2.1.2. 模拟废水27
• 2.1.3. 反硝化碳源27-28
• 2.2. 实验仪器28
• 2.3. 实验方法28-33
• 2.3.1. 高压均质破解对剩余污泥水解酸化的影响研究29-30
• 2.3.2. 破解剩余污泥水解酸化影响因素研究30-31
• 2.3.3. 投加碳源强化SBR污水处理系统脱氮研究31-33
• 2.4. 分析方法33-35
• 3. 剩余污泥高压均质破解与水解酸化的研究35-62
• 3.1. 高压均质预处理对剩余污泥水解酸化影响的研究35-42
• 3.1.1. 剩余污泥高压均质破解前后的性质变化35-37
• 3.1.2. 均质压强对剩余污泥水解酸化的影响37-42
• 3.2. pH对破解污泥水解酸化影响的研究42-48
• 3.2.1. 破解剩余污泥水解酸化过程pH变化规律43
• 3.2.2. pH对破解剩余污泥水解酸化过程中SCOD的影响43-44
• 3.2.3. pH对破解剩余污泥水解酸化过程中VFAs的影响44-45
• 3.2.4. pH对破解剩余污泥水解酸化过程中蛋白质的影响45-46
• 3.2.5. pH对破解剩余污泥水解酸化过程中多糖的影响46
• 3.2.6. pH对破解剩余污泥水解酸化过程中氮磷释放的影响46-48
• 3.3. 温度对破解剩余污泥水解酸化影响的研究48-51
• 3.3.1. 温度对破解剩余污泥水解酸化过程pH的影响48-49
• 3.3.2. 温度对破解剩余污泥水解酸化过程中SCOD的影响49
• 3.3.3. 温度对破解剩余污泥水解酸化过程中VFAs的影响49-50
• 3.3.4. 温度对破解剩余污泥水解酸化过程中蛋白质和多糖的影响50-51
• 3.3.5. 温度对破解剩余污泥水解酸化过程中氮磷释放的影响51
• 3.4. 污泥浓度对其破解与水解酸化影响的研究51-55
• 3.4.1. 污泥浓度对破解剩余污泥水解酸化过程pH的影响52
• 3.4.2. 污泥浓度对破解剩余污泥水解酸化过程中SCOD的影响52-53
• 3.4.3. 污泥浓度对破解剩余污泥水解酸化过程中VFAs的影响53-54
• 3.4.4. 污泥浓度对破解剩余污泥水解酸化过程中蛋白质和多糖的影响54-55
• 3.4.5. 污泥浓度对破解剩余污泥水解酸化过程中氮磷释放的影响55
• 3.5. 搅拌强度对破解剩余污泥水解酸化影响的研究55-58
• 3.5.1. 搅拌强度对破解剩余污泥水解酸化过程中pH、SCOD和VFAs的影响56
• 3.5.2. 搅拌强度对破解剩余污泥水解酸化过程中蛋白质和多糖的影响56-57
• 3.5.3. 搅拌强度对破解剩余污泥水解酸化过程中氮磷释放的影响57-58
• 3.6. 优化条件下试验研究58-61
• 3.6.1. pH变化规律58-59
• 3.6.2. SCOD和VFAs变化规律59-60
• 3.6.3. 蛋白质和多糖变化规律60-61
• 3.6.4. 氮和磷的变化规律61
• 3.7. 本章小结61-62
• 4. 投加碳源强化SBR污水系统脱氮的研究62-83
• 4.1. 进水C/N=4：1时反硝化碳源投加的研究62-68
• 4.1.1. SBR系统的启动与运行62-63
• 4.1.2. 缺氧段投加不同种类反硝化碳源对出水的影响63-66
• 4.1.3. 好氧段不同反硝化碳源投加量对出水的影响66-68
• 4.2. 进水C/N=6：1时反硝化碳源投加的研究68-82
• 4.2.1. SBR系统的启动与运行68-69
• 4.2.2. 曝气结束时投加不同种类反硝化碳源对出水的影响69-71
• 4.2.3. 曝气结束时不同反硝化碳源投加量对出水的影响71-75
• 4.2.4. 反硝化碳源不同投加时间对出水的影响75-77
• 4.2.5. 投加SLDHA作碳源的脱氮分析77-82
• 4.3. 本章小结82-83
• 5. 结论与建议83-85
• 5.1. 结论83-84
• 5.2. 问题和建议84-85
• 参考文献85-90
• 个人简介90-91
• 导师简介91-92
• 获得成果目录92-93
• 致谢93

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