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微纳米气泡强化污泥减量及污泥脱水性能研究认领

作者：

袁晓玲

学位授予单位：

东华大学

摘要：

生活污泥是污水处理厂处理污水后所产生的固体废弃物，具有产量大、含水率高以及成分复杂等诸多特点。因其本身特质，活性污泥在处理污水中会吸附大量的有机污染物、重金属等对环境有危害的成分，因此生活污泥需要得到妥善处置。污水处理厂的不断建设使污泥的处理处置问题得到广泛关注，如何在污泥能妥善处置的情况下减少污泥运输及处理成本是一个焦点问题。污泥减量和污泥脱水是制约成本的两大重要过程。污泥减量过程可以减少固体体积并提升污泥的稳定性，而污泥脱水过程则可在降低污泥整体体积的同时降低污泥的含水率且利于后续运输、填埋、焚烧及综合利用。因此，研究高效、环保、低廉的减量与脱水技术来减少污泥固体、改善污泥脱水性能且节约污泥处理所占用资源十分必要。　　本文利用空气微纳米气泡、臭氧微纳米气泡和以FeSO4为催化剂的微纳米气泡催化氧化体系这三种方式处理生活污泥，研究三种体系对污泥减量和脱水性能的影响。分别以空气和臭氧为气源生成微纳米气泡，利用微纳米气泡的氧化能力进行污泥减量，观察污泥脱水性能的变化。分析反应时间、处理温度、pH值、污泥浓度以及FeSO4用量对空气和臭氧微纳米气泡氧化系统减量污泥的效果以及污泥脱水性能的影响。对比不同反应体系处理后污泥的TSS，CST，SCOD，蛋白质及多糖等指标的变化并观察处理后污泥的SEM图、XPS图谱以及FTIR图谱来了解污泥结构的破坏程度和元素官能团的变化情况，探究污泥干物质减量和脱水过程的机理。本文主要研究结果如下：　　（1）空气微纳米气泡处理体系：最适反应条件为反应时间85min，处理温度30℃，pH值为3，污泥浓度为4500mg/L时，污泥减量率为35.67%，污泥CST值缩短至12.9s，污泥干物质减量的同时改善了污泥脱水性能。叔丁醇为60mg/L时可以最大程度上捕捉羟基自由基，抑制该系统的氧化作用，此时SCOD下降至215.9mg/L，说明该系统减量污泥以羟基自由基的氧化作用为主，其比例占到了81.53%。　　（2）臭氧微纳米气泡处理体系：经过氧化处理，污泥固体干重减少，一定反应时间范围内污泥CST值缩短，污泥脱水性能得到改善，超过最佳时间点污泥脱水性能有恶化趋势。综合污泥减量效果及脱水性能，最佳反应条件与上文相同，此时污泥减量率为40.01%,污泥CST值缩短至10.9s。该系统中羟基自由基的数量与温度相关，羟基自由基在污泥减量过程中的作用比例为51.76%。　　（3）微纳米气泡催化氧化体系：反应条件为反应时间85min，处理温度30℃，pH值为3，FeSO4浓度为2mmol/L时，空气和臭氧微纳米气泡对污泥的减量率可达38.56%和44.88%，污泥CST值可缩短至11.7s和9.7s。污泥SEM图、XPS图谱以及FTIR图谱表明，处理后的污泥结构被破坏并且伴有元素和官能团的改变。

摘要译文

关键词：

生活污泥; 微纳米气泡; 催化氧化; 脱水性能

学位年度：

2020

学位类型：

硕士

学科专业：

环境工程

导师：

李登新

中图分类号：

X703[废水、废液的处理与利用];TN1[真空电子技术];TD9[选矿]

学科分类号：

080605[冶金环境工程];083002[环境工程];080901[物理电子学];081902[矿物加工工程]