生化污泥流变行为及其影响因素的研究

发布时间：2017-08-16 06:26

  本文关键词：生化污泥流变行为及其影响因素的研究

  更多相关文章： 厌氧消化 流变特性 触变性 扭矩 微波预处理

【摘要】：作为非牛顿流体,污泥的流变特性影响着污水处理厂的各道工序,比如流体输送、搅拌混合、氧扩散、传质、厌氧消化、化学调理和机械脱水。这些环节决定着整个污水处理过程的运行效率和能量耗散。另外,考虑到污泥流变行为在污泥的管理、处理和处置等方面的重要性,本课题主要对生化污泥流变行为及其影响因素作了探讨性研究。旨在将流变特性作为指导和预测生化过程的一项重要参数,为优化污水处理厂的运行和管理提供重要的依据。本文主要包含两个方面的内容：其一,探究了厌氧消化反应器长期运行过程中污泥的流变行为,并通过扭矩传感器实时在线自动监测反应器中扭矩值,以观察反应器中扭矩分布情况。从研究厌氧消化反应器对人工模拟废水的处理效果和运行状况出发,主要分析了该系统的COD去除率、生物质增殖情况、挥发性脂肪酸(VFA)以及胞外聚合物(EPS)变化情况；然后对厌氧消化污泥一般流变行为进行了模型拟合,并分析相关流变参数(屈服应力、稠度系数和流动指数)的变化规律,并重点分析了消化污泥触变性随运行时间的变化。同时,结合宏观流变行为和微观生物构成的关系,分析污泥浓度TS和EPS这两个因素对污泥极限粘度的影响。最后考察了扭矩和流变行为的关系,以期为简化复杂的流变学研究提供一个可靠便捷的途径。其二,研究了微波预处理对污泥流变特性的影响,主要围绕两个关键点：(1)通过表观粘度、屈服应力、触变性等流变参数的变化来表征微波作用后污泥的流变特性；(2)通过污泥粒径及其分布、zeta电位、TS以及污泥固体中蛋白质和多糖等指标的变化来探究微波作用对污泥微观物化性质的影响。此外,通过几种流变模型定量描述污泥的流变行为。主要研究结果如下：(1)扭矩传感系统可以有效获得实时扭矩值,此外,污泥极限粘度和扭矩之间密切相关,这意味着在线扭矩传感系统是获得反应器内流体流变行为实时信息的可靠手段。(2)长期运行过程中,污泥触变性变化显著,触变指数随运行时间指数型下降,表明厌氧消化过程中污泥颗粒之间恢复到原有结构的能力越来越差。(3)在反应器整个运行过程中(105天),污泥浓度TS和EPS对污泥的极限粘度影响重大,且TS呈正影响而EPS呈负影响。(4)微波辐射过程中,水分蒸发和大分子的物理破坏是同时发生的。微波作用前后污泥流变特性发生明显变化,污泥微观结构是导致宏观流变特性变化的直接原因。
【关键词】：厌氧消化 流变特性 触变性 扭矩 微波预处理
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 课题研究的背景14
• 1.2 污泥流变学研究现状14-18
• 1.2.1 流变学概述14-15
• 1.2.2 污泥流变模型15-16
• 1.2.3 污泥流变特性影响因素16
• 1.2.4 流变学在污泥处理处置过程中的应用16-18
• 1.3 主要存在问题18-20
• 1.3.1 厌氧消化反应器的监测现状与问题18-19
• 1.3.2 污泥预处理技术19-20
• 1.4 课题的研究意义20-21
• 1.5 课题来源与研究内容21-22
• 1.5.1 课题的来源21
• 1.5.2 课题的研究内容21-22
• 1.6 创新点22-23
• 第二章 实验部分23-29
• 2.1 实验设备23-24
• 2.1.1 设备装置23-24
• 2.1.2 设备材料24
• 2.2 测试项目分析24-27
• 2.2.1 分析方法24-25
• 2.2.2 仪器25-26
• 2.2.3 试剂26-27
• 2.3 反应器中胞外聚合物(EPS)的测定27
• 2.4 流变特性的测定27-29
• 第三章 厌氧反应器的运行性能29-34
• 3.1 实验方法及模拟废水配置29-30
• 3.1.1 实验方法29
• 3.1.2 实验用水29-30
• 3.2 厌氧反应器运行情况30-32
• 3.3 本章小结32-34
• 第四章 厌氧消化反应器中污泥流变特性的变化规律34-41
• 4.1 厌氧消化污泥的一般流变行为研究34-35
• 4.2 厌氧消化污泥流变参数35-37
• 4.3 厌氧污泥的触变性分析37-38
• 4.4 污泥流变特性与物化指标规律结合分析38-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第五章 厌氧消化中扭矩变化规律分析41-46
• 5.1 扭矩测量及变化情况41-43
• 5.2 扭矩与流变特性的关系43-44
• 5.3 本章小结44-46
• 第六章 微波作用对污泥流变特性的影响46-56
• 6.1 实验方法46-47
• 6.2 不同含水率污泥的流变特性47-48
• 6.3 微波作用前后流变模型拟合48-50
• 6.4 极限粘度50
• 6.5 触变性50-51
• 6.6 微波作用对污泥粒径的影响51-52
• 6.7 微波作用对污泥组成的影响52-54
• 6.8 微波作用对污泥表面电荷的影响54-55
• 6.9 本章小结55-56
• 结论及展望56-59
• 结论56-57
• 展望57-59
• 参考文献59-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-67
• 致谢67

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