微波热处理污泥及其制备发泡剂的研究

发布时间：2017-07-05 23:11

  本文关键词：微波热处理污泥及其制备发泡剂的研究

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【摘要】：污水处理厂排放的脱水污泥量越来越大,脱水污泥中含有大量的营养物质,解决脱水污泥的主要思路是能够充分利用其中的营养物质。本课题以80%含水率的脱水污泥为研究对象,采用微波联合其他添加剂的方法,旨在研究污泥资源化利用的途径。本研究主要分为四部分:一是采用微波联合氢氧化钠、双氧水的添加考察微波热效应;二是采用微波联合Ca(OH)2、固含量等因素考察污泥制备发泡剂;三是通过正交试验,实现工艺优化;四是考察多次提取对发泡剂制备的影响。微波时间的增加,污泥得到快速干燥,可溶物溶出量增多,高达14.55%,增加了40%;可溶性蛋白质含量增加了3.7倍;有效磷含量降低,油脂含量下降,总磷处于15~19g/kg,总碳、全氮量基本不变,分别维持在400 g/kg和31~35 g/kg。氢氧化钠的添加使污泥的p H值增大、氨气释放量增多;可溶物含量从8.93%升高至12.26%,升高了37%;可溶性蛋白质含量升高至200.3 mg/L,升高76%;有效磷含量维持在0.5~0.6 g/kg。双氧水的添加量增多使可溶物由12.26%增大至13.6%;有效磷含量降低20%,油脂含量降低33%,总碳处于410~420 g/kg。制备发泡剂微波时间最佳在15 min附近,在此时发泡液中TC、TOC值、蛋白质浓度均达到最大值,蛋白质浓度56.77 mg/L,增加了50%;起泡力和稳定时间达到较高水平7.57倍和5 h;泥渣中有机质和蛋白质达到最低值为32.37%和10.67%。制备发泡剂微波功率最佳在700 W附近,在此时,发泡液中TC、TOC值、蛋白质浓度均达到最高,蛋白质浓度56.77 mg/L;起泡力和稳定时间在最高水平,分别是7.57倍和5 h;泥渣中的有机质和蛋白质基本最低,分别为32.37%和10.67%。制备发泡剂Ca(OH)2添加量在15(g/2000m L)附近最佳,此时蛋白质浓度达到最大值62.88 mg/L,增加了20%;起泡力和稳定时间达到最高水平,分别是9.36倍和5 h;泥渣中有机质降至最低值30.05%。制备发泡剂固含量5(%/2000m L)附近最佳,此时起泡力和稳定时间处于最高值,分别是5.92倍和5 h,泥渣中的含水率处于最低值77.11%。正交试验分析发现,方案微波时间13 min、微波功率700 W、Ca(OH)2添加量17(g/2000m L)、固含量6(%/2000m L)时得到白色泡沫,直径小、泡沫密实的发泡剂,且起泡力和稳定时间最高,分别为11倍和4 h;在此最佳方案下得到的TOC值和蛋白质浓度分别为1819.5 mg/L和8.75 mg/L,与其他的方案相比处于较高状态。对同一样品进行连续5次提取实验,发泡液的TOC值、蛋白质浓度均逐渐降低,泥渣中的有机质和蛋白质含量也逐渐降低,分别降低了63%和70%;发泡液的起泡力和稳定时间在第1次时最大分别为7.07倍和3 h;多次提取对制备发泡剂的影响不大,但可以为泥渣的资源化利用提供理论依据。
【关键词】：污泥 微波 热处理 发泡剂
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;TQ423.94
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 污泥的处理处置13-15
• 1.2.1 土地利用13-14
• 1.2.2 卫生填埋14
• 1.2.3 焚烧14-15
• 1.2.4 热解技术15
• 1.2.5 建材利用15
• 1.3 国内外污泥处理处置现状15-17
• 1.3.1 国内污泥处置现状15-16
• 1.3.2 国外污泥处置现状16-17
• 1.4 微波技术在污泥处理中的应用17-19
• 1.4.1 单一微波技术17-18
• 1.4.2 微波结合其它添加剂18-19
• 1.5 发泡剂的研究进展19-20
• 1.5.1 发泡剂的制备及性能19
• 1.5.2 利用污泥制备发泡剂19-20
• 1.6 本课题研究的目的、内容和创新点20-22
• 1.6.1 研究目的20
• 1.6.2 研究内容20-21
• 1.6.3 创新点21-22
• 2 试验材料与方法22-28
• 2.1 试验材料22
• 2.2 试验仪器设备22-23
• 2.3 试验方法及指标测定方法23-28
• 2.3.1 试验方法23-26
• 2.3.2 指标测定方法26-28
• 3 微波处理污泥的热效应研究28-42
• 3.1 微波时间对污泥微波处理的影响28-32
• 3.1.1 微波时间对含水率的影响28
• 3.1.2 微波时间对pH值、NH3释放量的影响28-29
• 3.1.3 微波时间对可溶物的影响29
• 3.1.4 微波时间对可溶性蛋白质的影响29-30
• 3.1.5 微波时间对磷的影响30
• 3.1.6 微波时间对油脂和总碳的影响30-31
• 3.1.7 微波时间对全氮的影响31-32
• 3.1.8 小结32
• 3.2 氢氧化钠添加量对污泥微波处理的影响32-37
• 3.2.1 氢氧化钠添加量对含水率的影响32-33
• 3.2.2 氢氧化钠添加量对pH值、NH_3释放量的影响33
• 3.2.3 氢氧化钠添加量对可溶物的影响33-34
• 3.2.4 氢氧化钠添加量对可溶性蛋白质的影响34
• 3.2.5 氢氧化钠添加量对磷的影响34-35
• 3.2.6 氢氧化钠添加量对油脂和总碳的影响35-36
• 3.2.7 氢氧化钠添加量对全氮的影响36
• 3.2.8 小结36-37
• 3.3 双氧水添加量对污泥微波处理的影响37-42
• 3.3.1 双氧水添加量对含水率的影响37
• 3.3.2 双氧水添加量对pH值、NH_3释放量的影响37-38
• 3.3.3 双氧水添加量对可溶物的影响38
• 3.3.4 双氧水添加量对可溶性蛋白质的影响38-39
• 3.3.5 双氧水添加量对磷的影响39-40
• 3.3.6 双氧水添加量对油脂和总碳的影响40
• 3.3.7 双氧水添加量对全氮的影响40-41
• 3.3.8 小结41-42
• 4 单因素实验微波污泥制备发泡剂42-70
• 4.1 微波时间对制备发泡剂的影响42-49
• 4.1.1 微波时间对发泡剂性质的影响42-45
• 4.1.2 微波时间对剩余泥渣性质的影响45-47
• 4.1.3 微波时间对发泡剂发泡性能的影响47-48
• 4.1.4 小结48-49
• 4.2 微波功率对制备发泡剂的影响49-55
• 4.2.1 微波功率对污泥上清液的影响49-52
• 4.2.2 微波功率对污泥制备发泡剂后剩余泥渣参数的影响52-53
• 4.2.3 微波功率对污泥发泡剂发泡性能的影响53-55
• 4.2.4 小结55
• 4.3 Ca(OH)_2 添加量对制备发泡剂的影响55-62
• 4.3.1 Ca(OH)_2 添加量对污泥制备发泡剂溶液的影响56-59
• 4.3.2 Ca(OH)_2 添加量对污泥制备发泡剂后剩余泥渣参数59-60
• 4.3.3 Ca(OH)_2 添加量对污泥发泡剂发泡性能的影响60-62
• 4.3.4 小结62
• 4.4 固含量对制备发泡剂的影响62-70
• 4.4.1 固含量对污泥制备发泡剂溶液的影响63-66
• 4.4.2 固含量对污泥发泡剂发泡性能的影响66-67
• 4.4.3 固含量对污泥制备发泡剂后剩余泥渣参数的影响67-69
• 4.4.4 小结69-70
• 5 正交实验制备发泡剂最佳工艺70-76
• 5.1 发泡剂指标参数变化70-73
• 5.2 发泡液性能参数73-75
• 5.3 小结75-76
• 6 多次提取工艺制备发泡剂的研究76-81
• 6.1 发泡剂参数变化情况76-78
• 6.1.1 pH值、浊度变化情况76-77
• 6.1.2 TOC值变化情况77
• 6.1.3 蛋白质含量变化情况77-78
• 6.2 泥渣指标参数变化78-79
• 6.2.1 有机质变化情况78
• 6.2.2 蛋白质含量变化情况78-79
• 6.3 发泡液性能参数变化79-80
• 6.3.1 起泡力变化情况79
• 6.3.2 稳定时间变化情况79-80
• 6.4 小结80-81
• 7 结论与展望81-83
• 7.1 结论81-82
• 7.2 展望82-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 个人简历89

【参考文献】

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本文编号：523942