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亚临界水热法处理市政污泥技术及应用研究

作 者: 许美芝
导 师: 申哲民
学 校: 上海交通大学
专 业: 环境工程
关键词: 污泥 水热 污泥活性炭 ASBR 吸附
分类号: X703
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


目前,全国每年产生脱水污泥(含水率80%)近1400万吨,预计2015年增至3560万吨,脱水污泥再脱水已成为污泥处置的关键和难点问题。水热法作为一种有效的污泥预处理方法,可以有效提高脱水污泥再脱水性能,而且污泥水热产物可以实现减量化、资源化、无害化(水热渣制吸附剂、水热水ASBR+吸附处理)效果。本文采用连续式水热设备研究了水热条件参数(温度、压力、pH)对污泥水解破解效果的影响。结果表明:表征污泥破解效果的SCOD浓度随着温度、压力的升高而不断增大。在反应温度250℃、pH=7及反应时间8min的条件下,SCOD达到8650mg/L,此时水热渣热值为13806KJ/Kg。经酸水热(pH=4.0)处理后的污泥,SCOD达到28225 mg/L,过滤速度比中性水热提高37.5%-66.7%,水热渣的热值为9486KJ/Kg。对污泥经酸、中性水热后分离的液相水做GC-MS分析,发现酸水热处理后液相小分子挥发性有机物成分种类减少,而大分子有机物大量溶解、水解。因此,污泥水热处理最佳条件为250℃、pH=4、压力7MPa、反应时间8min。以中性水热渣为原料,通过正交、单因素试验,ACh(水热污泥活性炭)制取的最佳工艺条件为活化剂ZnCl2浓度40%、活化温度450℃、活化时间30min、固液比1:2,而AC0(污泥活性炭)的制取最佳工艺条件为活化剂ZnCl2浓度40%、活化温度550℃、活化时间60min、固液比1:2。结合吸附性能表征结果表明水热渣为原料制备活性炭工艺条件更优化,成本低且产品性能更好,同时还可以解决水热污泥渣的处置问题。水热水采用ASBR-吸附法处理,结果表明:水热废水经ASBR-吸附法处理,出水水质可达到污水二级排放标准。规划处理量20t(含水率80%污泥)/天的连续式水热设备,一次投资费用199万元,折算投资费用27.6元/t污泥,运行费用153元/t(含水率80%污泥)。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章 绪论  13-31
  1.1 引言  13
  1.2 污泥的特征  13-18
    1.2.1 污泥的产生与分类  13-14
    1.2.2 污泥性质  14-18
  1.3 污泥处理处置现状与问题  18-24
    1.3.1 污泥处理  18-19
    1.3.2 污泥处置  19-23
    1.3.3 污泥处理现存问题及进展  23-24
  1.4 污泥水热技术概述  24-27
    1.4.1 污泥水热技术原理  24-25
    1.4.2 污泥水热技术发展历史  25-26
    1.4.3 污泥水热技术处理现状  26
    1.4.4 污泥水热处理技术的优点  26-27
  1.5 ASBR(厌氧序批式活性污泥法)的研究现状  27
  1.6 本课题的意义与内容  27-31
    1.6.1 研究意义  27-28
    1.6.2 研究内容  28-29
    1.6.3 课题创新性、成本分析  29-31
第二章 实验材料与方法  31-42
  2.1 污泥来源与性质  31-32
    2.1.1 污泥来源  31
    2.1.2 污泥性质  31-32
  2.2 实验材料与仪器  32-34
    2.2.1 主要实验材料  32-33
    2.2.2 主要实验仪器及设备  33-34
  2.3 实验方法  34-38
    2.3.1 污泥水热实验  34-35
    2.3.2 厌氧消化实验  35
    2.3.3 吸附剂制取实验  35-36
    2.3.4 污泥活性炭对模拟亚甲基蓝染料废水的静态吸附实验  36-37
    2.3.5 GC-MS 实验方法  37
    2.3.6 重金属浸出方法  37
    2.3.7 污泥的消解方法  37-38
  2.4 分析方法  38-42
    2.4.1 含水率的测定方法  38
    2.4.2 挥发分的测定  38
    2.4.3 灰分的测定  38-39
    2.4.4 固定碳的测定  39
    2.4.5 低位热值的测定  39-40
    2.4.6 碘吸附值测定方法  40
    2.4.7 MB 吸附量测定  40
    2.4.8 NH_3-N 测定  40
    2.4.9 色度测定  40-41
    2.4.10 COD 及其去除率的测定  41
    2.4.11 污泥活性炭表面形态的测定  41
    2.4.12 污泥活性炭BET 孔隙结构和比表面积的测定  41-42
第三章 最佳污泥水热工艺条件的研究  42-58
  3.1 温度与压力的关系  42
  3.2 反应温度  42-43
  3.3 SCOD 变化  43-45
  3.4 酸性、中性、碱性水热预处理  45-53
    3.4.1 酸碱投加量对污泥水混合物pH 影响  45
    3.4.2 酸性(pH=4.0)、中性(pH=7.2)、碱性(pH=10.0)水热污泥过滤效果  45-46
    3.4.3 酸性(pH=4.0)、中性(pH=7.2)、碱性(pH=10.0)水热污泥固、液相参数比较  46-47
    3.4.4 液相水的GC-MS  47-53
  3.5 设备运行  53-57
  3.6 本章小结  57-58
第四章 水热渣污泥活性炭的制备与表征  58-77
  4.1 污泥质活性炭制备工艺条件的优化  58-65
    4.1.1 正交实验  58-59
    4.1.2 单因素实验  59-65
  4.2 污泥活性炭的表征  65-68
    4.2.1 污泥活性炭的表面形态  65-67
    4.2.2 污泥活性炭BET 比表面积和孔隙结构  67
    4.2.3 污泥活性炭浸出重金属含量的测定  67-68
  4.3 吸附热力学研究  68-71
  4.4 吸附动力学研究  71-75
  4.5 本章小结  75-77
第五章 水热水处理及水热污泥活性炭用于深度处理实际废水的应用研究  77-83
  5.1 实验用水与接种污泥  77
  5.2 COD、NH_3-N、色度、PH 变化  77-80
    5.2.1 COD  77-78
    5.2.2 NH_3-N  78-79
    5.2.3 色度  79
    5.2.4 pH  79-80
  5.3 AC_h对水热废水的吸附性能研究  80-82
    5.3.1 吸附剂投加量的影响  80-81
    5.3.2 吸附时间的影响  81
    5.3.3 pH 值的影响  81-82
  5.4 本章小结  82-83
第六章 水热处理污泥的成本分析及应用前景  83-90
  6.1 工艺路线  83-85
  6.2 投资估算  85-87
  6.3 处理成本  87-88
  6.4 工程应用结果分析  88
  6.5 水热技术与其他处理技术的比较  88-89
  6.6 污泥水热的社会与环境效益  89
  6.7 本章小结  89-90
第七章 结论与展望  90-92
  7.1 结论  90-91
  7.2 展望  91-92
参考文献  92-96
致谢  96-97
攻读学位期间发表的学术论文目录  97

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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