超声破解富碳污泥促进厌氧消化产气效能研究.pdf

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1、硕士学位论文（工程硕士）超声破解富碳污泥促进厌氧消化产气效能研究RESEARCHONULTRASONICCARBON-ENRICHEDSLUDGEPROMOTINGANAEROBICDIGESTIONOFGASPRODUCTION邓丽君哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：X703.1学校代码：10213国际图书分类号：628.1密级：公开工程硕士学位论文超声破解富碳污泥促进厌氧消化产气效能研究硕士研究生：邓丽君导师：张军副教授申请学位：工程硕士学科：环境工程所在单位：环境学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex:X703.1U.D.C:628.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONULTRASONICCARBON-ENRICHEDSLUDGEPROMOTINGANAEROBICDIGESTIONOFGASPRODUCTIONCandidate：DengLijunSupervisor：A.Prof.ZhangJunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：EnvironmentalEngineerin

3、gAffiliation：SchoolofEnvironmentDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要污水作为资源能源的载体，具有很大回收潜力。然而现行污水处理工艺往往能耗高、碳排放量大且资源能源回收率低，难以满足当今社会可持续发展战略要求，在降耗的同时回收污水资源能源是未来污水处理技术的重要发展方向。本文提出基于污水污染物富集和厌氧消化的生活污水资源能源回收新技术，采用化学混凝及活性污泥强化

4、混凝辅助微筛工艺的污水污染物富集技术，能实现污水有机物及氮磷资源的大量富集截留，并通过超声破解富碳污泥大大提升厌氧消化产气性能，有效回收污水中的资源能源物质。研究了“化学混凝+微筛”工艺、“活性污泥强化混凝+微筛”工艺的污水污染物富集规律。通过出水有机物、氮磷等物质的富集效能对化学药剂种类和投加剂量、污泥投加量和投加点、微筛孔径和转数等条件进行优化，并对出水有机物特性和富碳污泥性质进行了分析，结果表明：四种混凝剂对污水COD富集效果差别明显，依次为PFC>PAC>PAFC>Al2(SO4)3。当PFC投加量为150mg/L，PAM投加5mg/L，

5、污染物富集效果较好且具有较高的VSS/TSS；活性污泥在化学混凝前投加且投加量为1500mg/L时，对各种污染物的富集作用均具有明显+的强化作用，尤其能极大提高污水SCOD和NH4-N的富集率，富集率分别达到56.01%和41.44%，是投加污泥前的5.9倍和5.8倍，但活性污泥的引入造成富碳污泥的VSS/TSS有所降低；微筛能极大的截留混凝后聚集的颗粒絮体污泥以及吸附在絮体污泥上的溶解态物质，当微筛孔径不大于100μm，转数为30rpm时，能很好的截留富碳污泥絮体，SS去除率达97.42%。对“污泥强化混凝+微筛”富碳污泥进行超声破解处理，当声

6、能密度为2.1W/mL、超声作用时间为20min时，污泥上清液SCOD浓度由初始的95.88mg/L提高到1362.51mg/L，增加了14.2倍，此时污泥蛋白质和多糖等有机组分也得到了很好的溶出。实验表明低声能密度和短时间的超声作用下从污水富集的++NH4-N能得到快速释放，增加声能密度和时间，NH4-N浓度增加缓慢，此后主要来自蛋白质类物质的水解。TP释放的浓度近乎与超声时间成正比，声能密度大于1.5W/mL更利于富碳污泥TP的释放。通过有机和无机组分溶出量与比能耗关系分析可知，富碳污泥的超声比能耗宜控制在6000-8000kJ/kg。据红外

7、结果显示“混凝+微筛”富碳污泥和“污泥强化混凝+微筛”富碳污泥中蛋白质和多糖的吸收峰较活性污泥强，说明含量更高，“污泥强化混凝+微筛”富碳污泥经超声处理后其吸收峰减弱，说明蛋白质和多糖溶出，利于厌氧消化。静态厌氧消化实验表明三种富碳污泥产气量显著提高且均具有更高的-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文CH4/CO2值，“混凝+微筛”富碳污泥（R1）、“污泥强化混凝+微筛”富碳污泥（R2）、“污泥强化混凝+微筛”富碳污泥（R3）三种富碳污泥的产气率分别为531mL/gVS、326mL/gVS和610mL/gVS，是对照组剩余污泥（R0）的2.5倍、1

8、.5倍和2.8倍。富碳污泥在整个消化过程中，保持着较低含量的VFAs值+和NH4-N值，没有出现酸抑制和氨抑制现象。根据厌氧消化液相中T