污泥基水热炭制备及其资源化途径和机理研究
发布时间：2021-08-03 15:58
在污废水的处理过程中,可能会产生大量剩余活性污泥和铁泥。这类产量大、高含水、含重金属的固体废物的合理化处置,已成为污废水处理工艺进一步提质增效的瓶颈。针对该问题,众多污泥处理处置及资源化技术被研发并采用,如污泥浓缩脱水、厌氧发酵、热解等。其中,水热法是一种反应条件较为温和且对高含水物料适应性较强的污泥热处理技术。污泥水热减量化、无害化和资源化是当前的研究热点。本研究围绕实现污泥水热处理并实现减量化、无害化和资源化核心问题,开展了活性污泥和铁泥水热制备铁基污泥炭,并用于类芬顿（Fenton）非均相催化剂、铁基污泥炭的形成机理及催化效能,有机酸辅助水热实现活性污泥的减量化、重金属削减及稳定化效能及机理,以剩余污泥水热制备固态燃料等系列研究。主要研究内容和结果如下:（1）活性污泥和铁泥共水热制备铁基污泥炭及其类Fenton催化性能以铁基污泥炭（Magnetic biochar,MBC）作为类芬顿催化剂,并以亚甲基蓝（Methylene blue,MB）的脱色效果为指示,获得了MBC的水热的最佳制备条件:反应时间6 h,反应温度200℃,铁泥与活性污泥的水热混合比例为1:2。生成的MBC直径约...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
康奈尔大学Atkinson中心的热解反应器Figure1-1Cornell’spyrolysiskilninAtkinsoncenter热解工艺的高能耗、高投资，以及对物料严苛的低含水率要求、精密的设备和复杂的操作限制了其对污泥减量资源化的应用
第一章绪论101.3本课题研究目的、内容1.3.1研究目的基于上述分析，本文拟利用水热技术，对污废水处理过程中产生的不同污泥进行处理，并开展制备污泥生物炭并用于Fenton催化、污泥生物炭的生成机理研究，开展水热减量效能及重金属稳定化、制备燃料等系列在污水处理厂源头实现污泥减量化、无害化及资源化的研究及相关机理分析。本文所研究的污泥水热减量化、无害化及资源化水热途径示意见图1-2。图1-2污泥水热减量化、无害化及资源化途径示意图Figure1-2Schematicdiagramofsludgereduction,harmlessandresourcebyhydrothermal1.3.2研究内容（1）活性污泥与铁泥水热制备铁基污泥生物炭非均相Fenton催化剂以工业废水处理中产生的含铁污泥和剩余活性污泥为研究对象，利用水热碳化技术，将二者共水热制备铁基污泥Fenton催化剂（Magneticbiochar,MBC），实现含铁污泥和生物污泥资源化。研究不同的物料配比，水热时间，水热温度对产物的影响，以产物在不同的Fenton条件下催化降解亚甲基蓝（Methyleneblue,MB）的效率为考察目标，得出催化剂最优的制备及催化条件；并对催化剂的组成、形貌、稳定性和可重用性进行表征和评估。通过液相中间产物的变化，推导出MB可能存在的降解路径。（2）铁基污泥生物炭的形成及其非均相Fenton催化效能和机制为了阐明MBC催化剂在水热反应中形成过程及机理，以及其对难降解有机物的降解效能及机理，选择两种模型底物-碳水化合物和蛋白质来模拟活性污泥，用于水热还原三价铁。考察单一底物、混合底物以及中间衍生物（美拉德产物）对三价铁的还原贡献；探究探讨蛋白质和不同分子量的美拉德产物对前阶段还原
技术路线图Figure1-3Technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用生活垃圾焚烧协同处理处置市政生活污水厂污泥研究[J]. 程凤珍. 河南建材. 2019(05)
[2]石洞口污水处理厂污泥干化焚烧二期工程工艺要点解析[J]. 胡维杰,周友飞,陈汝超,邱凤翔,金则陈. 中国给水排水. 2019(16)
[3]污水处理厂污泥资源化利用途径探讨[J]. 苏建明. 工程技术研究. 2019(14)
[4]Reuse of Fenton sludge as an iron source for NiFe2O4 synthesis and its application in the Fenton-based process[J]. Hui Zhang,Jianguo Liu,Changjin Ou,Faheem,Jinyou Shen,Hongxia Yu,Zhenhuan Jiao,Weiqing Han,Xiuyun Sun,Jiansheng Li,Lianjun Wang. Journal of Environmental Sciences. 2017(03)
[5]水热碳化与干法碳化对剩余污泥的处理比较[J]. 赵丹,张琳,郭亮,晁元卿,费颖恒. 环境科学与技术. 2015(10)
[6]Fenton-like degradation of Methylene Blue using paper mill sludge-derived magnetically separable heterogeneous catalyst:Characterization and mechanism[J]. Guoqiang Zhou,Ziwen Chen,Fei Fang,Yuefeng He,Haili Sun,Huixiang Shi. Journal of Environmental Sciences. 2015(09)
[7]污水污泥在流化床中快速热解制油[J]. 贾相如,金保升,李睿. 燃烧科学与技术. 2009(06)
[8]污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展[J]. 肖本益,阎鸿,魏源送. 环境科学学报. 2009(04)
[9]城市污水处理厂污泥制活性炭的研究[J]. 任爱玲,王启山,贺君. 环境科学. 2004(S1)
[10]关于活性污泥工艺中剩余污泥量计算的讨论[J]. 于丽昕,王洪臣. 给水排水. 2003(08)
博士论文
[1]生物质炭催化重整热解焦油技术研究[D]. 尤占平.天津大学 2010
硕士论文
[1]Fenton-流化床处理制革废水的试验研究[D]. 党卫星.郑州大学 2015
[2]活性污泥法城市污水处理系统建模与仿真[D]. 石建峰.北京化工大学 2014
[3]碳酸化钢渣混合造纸污泥制备建材制品机理研究[D]. 赵华磊.济南大学 2011
[4]城市污泥资源化制备建材技术研究[D]. 杨斌.华中科技大学 2007
本文编号：3319904
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
康奈尔大学Atkinson中心的热解反应器Figure1-1Cornell’spyrolysiskilninAtkinsoncenter热解工艺的高能耗、高投资，以及对物料严苛的低含水率要求、精密的设备和复杂的操作限制了其对污泥减量资源化的应用
第一章绪论101.3本课题研究目的、内容1.3.1研究目的基于上述分析，本文拟利用水热技术，对污废水处理过程中产生的不同污泥进行处理，并开展制备污泥生物炭并用于Fenton催化、污泥生物炭的生成机理研究，开展水热减量效能及重金属稳定化、制备燃料等系列在污水处理厂源头实现污泥减量化、无害化及资源化的研究及相关机理分析。本文所研究的污泥水热减量化、无害化及资源化水热途径示意见图1-2。图1-2污泥水热减量化、无害化及资源化途径示意图Figure1-2Schematicdiagramofsludgereduction,harmlessandresourcebyhydrothermal1.3.2研究内容（1）活性污泥与铁泥水热制备铁基污泥生物炭非均相Fenton催化剂以工业废水处理中产生的含铁污泥和剩余活性污泥为研究对象，利用水热碳化技术，将二者共水热制备铁基污泥Fenton催化剂（Magneticbiochar,MBC），实现含铁污泥和生物污泥资源化。研究不同的物料配比，水热时间，水热温度对产物的影响，以产物在不同的Fenton条件下催化降解亚甲基蓝（Methyleneblue,MB）的效率为考察目标，得出催化剂最优的制备及催化条件；并对催化剂的组成、形貌、稳定性和可重用性进行表征和评估。通过液相中间产物的变化，推导出MB可能存在的降解路径。（2）铁基污泥生物炭的形成及其非均相Fenton催化效能和机制为了阐明MBC催化剂在水热反应中形成过程及机理，以及其对难降解有机物的降解效能及机理，选择两种模型底物-碳水化合物和蛋白质来模拟活性污泥，用于水热还原三价铁。考察单一底物、混合底物以及中间衍生物（美拉德产物）对三价铁的还原贡献；探究探讨蛋白质和不同分子量的美拉德产物对前阶段还原
技术路线图Figure1-3Technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]利用生活垃圾焚烧协同处理处置市政生活污水厂污泥研究[J]. 程凤珍. 河南建材. 2019(05)
[2]石洞口污水处理厂污泥干化焚烧二期工程工艺要点解析[J]. 胡维杰,周友飞,陈汝超,邱凤翔,金则陈. 中国给水排水. 2019(16)
[3]污水处理厂污泥资源化利用途径探讨[J]. 苏建明. 工程技术研究. 2019(14)
[4]Reuse of Fenton sludge as an iron source for NiFe2O4 synthesis and its application in the Fenton-based process[J]. Hui Zhang,Jianguo Liu,Changjin Ou,Faheem,Jinyou Shen,Hongxia Yu,Zhenhuan Jiao,Weiqing Han,Xiuyun Sun,Jiansheng Li,Lianjun Wang. Journal of Environmental Sciences. 2017(03)
[5]水热碳化与干法碳化对剩余污泥的处理比较[J]. 赵丹,张琳,郭亮,晁元卿,费颖恒. 环境科学与技术. 2015(10)
[6]Fenton-like degradation of Methylene Blue using paper mill sludge-derived magnetically separable heterogeneous catalyst:Characterization and mechanism[J]. Guoqiang Zhou,Ziwen Chen,Fei Fang,Yuefeng He,Haili Sun,Huixiang Shi. Journal of Environmental Sciences. 2015(09)
[7]污水污泥在流化床中快速热解制油[J]. 贾相如,金保升,李睿. 燃烧科学与技术. 2009(06)
[8]污泥热处理及其强化污泥厌氧消化的研究进展[J]. 肖本益,阎鸿,魏源送. 环境科学学报. 2009(04)
[9]城市污水处理厂污泥制活性炭的研究[J]. 任爱玲,王启山,贺君. 环境科学. 2004(S1)
[10]关于活性污泥工艺中剩余污泥量计算的讨论[J]. 于丽昕,王洪臣. 给水排水. 2003(08)
博士论文
[1]生物质炭催化重整热解焦油技术研究[D]. 尤占平.天津大学 2010
硕士论文
[1]Fenton-流化床处理制革废水的试验研究[D]. 党卫星.郑州大学 2015
[2]活性污泥法城市污水处理系统建模与仿真[D]. 石建峰.北京化工大学 2014
[3]碳酸化钢渣混合造纸污泥制备建材制品机理研究[D]. 赵华磊.济南大学 2011
[4]城市污泥资源化制备建材技术研究[D]. 杨斌.华中科技大学 2007
本文编号：3319904
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3319904.html
