农业生物质对改善污泥脱水性能的影响及其机制研究

发布时间：2018-02-02 03:42

本文关键词： 农业生物质物理调理剂污泥脱水超声过硫酸钠　出处：《哈尔滨工业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：污泥脱水的彻底性对污泥最终处理处置至关重要,是整个污水处理产业链中极其重要的一环。污泥脱水性能的提高主要从污泥调理过程控制。由于污泥性质的多样性,调理方法也是多种多样。本论文首次将三种典型农业生物质,即小麦秸粉(WSP)、玉米秸秆粉(CSP)和稻壳粉(RHP)用作物理调理剂与超声、过硫酸钠及酸碱结合用于污泥调理,探究了它们对污泥脱水性能的改善情况,并且探讨了其作用机制,得到了一些较突出的结果。本课题开发了农业副产物的再利用及资源化处理方案。本文研究了生物质在超声作用下对活性污泥脱水性能的影响。检测的指标包括毛细吸水时间(CST)、污泥比阻(SRF)等用来评估污泥的脱水性能。其中SRF测试采用了改进的装置,能够高效准确地检测污泥SRF。滤液中的可溶性蛋白质和多糖用于评价超声及生物质对污泥的作用程度。结果表明,添加WSP或CSP后,在40 kHZ超声波强度下处理15 min时,污泥脱水能力提高显著,当用量超过0.75g/gDS(干燥固体)时,SRF从1.0×109 s~2/g下降到了0.4×109 s~2/g以下。超声15 min条件下,分别投加WSP和CSP处理后,污泥低压脱水后泥饼的含水率分别从93%下降到80%和从94%降至79%。然而,RHP对污泥脱水性能的增强效果较小。此外,生物质增加了脱水污泥的高热值,而超声15 min处理可以通过降低污泥含水率进一步改善了污泥低热值。而当超声时间增加到30 min时,污泥脱水效果恶化,CST、SRF及泥饼含水率显著增加。考察了生物质在投加过硫酸钠时对污泥脱水效能的影响。就单独过硫酸钠对脱水性能的影响而言,试验结果显示污泥的CST和SRF显著降低,当过硫酸钠投加量从0增加到150 mg/gDS时,CST从102 s降低到了56 s,SRF从1.7×109s~2/g降到了9.0×108 s~2/g。同时,过硫酸盐氧化了污泥中的胞外聚合物(EPS),使得滤液中的蛋白质和多糖的浓度增加,并且使得污泥粒径及Zeta电位增加。当过硫酸钠与三种生物质联合处理时,虽然污泥CST有所增加,但SRF和脱水后泥饼含水率均明显下降,污泥的脱水效果变好。当过硫酸钠投加量为150 mg/gDS,WSP、CSP及WHP的投加量从0增加到1.0 g/gDS时,对应污泥SRF从1.66×109 s~2/g分别降低到了0.38×109 s~2/g、0.36×109 s~2/g及0.55×109 s~2/g。较低脱水压力下,对应的泥饼含水率则从91%分别降到80%、79.3%及81%。研究了在酸碱条件下,生物质对污泥脱水性能的影响。试验结果显示,当pH从4降低到2时,脱水性能有所改善;当pH继续降至1时,污泥脱水效果被恶化。当pH控制在2-3之间时,脱水效果最好。而在碱性条件时,污泥脱水效果恶化严重,污泥CST和SRF都大幅度的增加。投加生物质后也没有改善污泥脱水效果,特别是投加高浓度的碱时。CST从98 s增加到了660 s,SRF则从1.6×109s~2/g升高了3.4×109 s~2/g。投加0.75 g/gDS WSP、CSP及RHP后,CST分别增长到了885 s、916 s和967s,SRF则增加到了2.7×109 s~2/g、2.7×109 s~2/g及2.9×109 s~2/g。通过深度脱水试验,发现在物化作用下生物质显著提高了污泥深度脱水效果。同时投加120 mg/gDS和0.75 g/gWSP时,最低深度脱水泥饼含水率达到60%以下。对于生物质联合物化作用提高脱水性能的机理,主要通过束缚型EPS(TB-EPS)、松散型EPS(LB-EPS)、SMP的含量检测、三维荧光激发-发射光谱(EEM)、束缚水变化情况及扫描电镜(SEM)形貌表征等考察。实验结果显示,物化作用降低了污泥TB-EPS及束缚水含量,而生物质则形成了骨架结构提供水分通道,同时降低污泥的压缩比,获得了更佳的泥水分离效果。
[Abstract]:This paper studied the effect of biomass on dewatering performance of activated sludge . The results showed that the water content of sludge decreased from 93 % to 80 % and decreased from 94 % to 79 % . The results showed that the water content of sludge decreased from 1 . 0 脳 109 s ~ 2 / g to 0 . 4 脳 109 s ~ 2 / g . The results showed that when pH was decreased from 4 to 2 , the water content of sludge was improved . The results showed that when pH was decreased from 4 to 2 , the water content of sludge was improved .

【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

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