江南,市政污泥水分分布特性和物理化学调理脱水的机理研究 毛华臻

时间：2023-12-17

焦点提醒：市政污泥水份散布特征和物理化学调度脱水的机理研究毛华臻 《浙江年夜学》2016年保藏|手机打开

市政污泥水份散布特征和物理化学调度脱水的机理研究毛华臻【摘要】：污泥凡是指污水处置厂在处置污水进程中发生的固液夹杂的絮状物资。每万吨污水经处置后污泥发生量一般约为10-20吨(按含水率90%计)。经统计,2014年我国污泥发生量约1.2亿吨。同时,因为污泥含有寄生虫卵、重金属、病源微生物和持久性无机物等有毒无害物资,若不经有用处置措置,极易对地下水和泥土等形成二次污染,间接要挟情况平安和公家健康。是以,对污泥进行平安、经济、高效地处置措置燃眉之急。因为污水处置厂二沉池污泥含水率高达95%以上,而国度相干法令律例对污泥后续措置环节的含水率要求低在60%。是以,展开高效、不变、经济的下降污泥含水率的研究工作十分有需要。因为市政污泥组分复杂,污泥中的水份具有多种连系情势,连系能不同较年夜,脱水坚苦。同时,针对污泥水份散布的研究较缺少。今朝,用在污泥水份散布的阐发方式首要有干燥法、离心沉降法、压滤法、热重法和示差扫描热量法等。在现实利用进程中,上述方式具有阐发成果禁绝确,阐发进程耗时长和简单辨别等问题。是以,本文提出基在低场核磁共振手艺横向弛豫时候的市政污泥样品含水率和水份散布的快速阐发方式。与上述阐发方式比拟,该方式具有快速、正确、无损的长处。同时,本文还展开了超声波预处置、热水解预处置、微波预处置和化学调度晋升市政污泥脱水机能的工作,并采取低场核磁共振手艺研究分歧预处置工况对污泥水份散布的影响。本文的首要研究内容和结论以下：(1)采取低场核磁共振测试方式丈量分歧含水率市政污泥样品的含水率和水份散布。起首肯定了丈量市政污泥含水率和水份散布最适合的采样次数、回波个数和采样频次,并采取采取浓度为3000mg/L的硫酸铜溶液绘制订标曲线晋升核磁共振丈量正确性。低场核磁共振手艺与干燥法别离丈量污泥中的含水率的成果注解,两种方式丈量的含水率成果很是接近,相干系数高达0.999,申明低场核磁共振测试方式能够用在市政污泥的含水率丈量；采取低场核磁共振测试方式丈量污泥中的水份散布。样品横向弛豫时候成果注解,市政污泥中的水份能够分为3类,别离为连系水、机器连系水和自在水,对含水率在35.29%——96.36%的污泥,机器连系水在市政污泥总水份中占主导地位。同时,初次提出针对市政污泥的横向弛豫强度计较方式,并计较获得市政污泥的横向弛豫强度为43.99 μ m/s。(2)研究市政污泥中水份连系能与污泥含水率转变的关系。将加热进程中污泥水份蒸发所需要的能量分为4类：别离为水份子降服化学键所需要的能量；水份子降服与污泥絮体的份子间物理感化力所需要的能量；水份子降服毛细感化力所需要的能量；水份相变所需要的能量。我们引入Lennard-Jones 10-4-3公式来计较污泥中水份子与污泥絮体间的物理感化力,按照均衡蒸汽压计较水份子与污泥絮体间的毛细感化力。同时,我们采取热重-差热阐发尝试,取得市政污泥中水份的连系能散布。模子数据与尝试成果婚配较好。成果显示,当污泥的含水率较高时,污泥中的水份与污泥絮体的连系能较小。跟着污泥含水率逐步降落,污泥体积削减,残剩水份与污泥絮体的连系能逐步增添,最高可到达数千kJ/kg。(3)研究分歧超声处置频次20 kHz,25 kHz,30 kHz,35 kHz和40kHz；反映时候为1 min,2min,3min,5min和10min,对市政污泥的脱水机能和水份散布的影响。尝试成果注解：超声波预处置手艺能提高污泥的脱水机能。分歧的超声频次对污泥离心后含水率和水份散布影响分歧,此中最好的超声频次为30kHz,最好时长为2min。此时,污泥上清液中的消融性化学需氧量从87mg/L增添至1660mg/L,申明在超声波处置污泥的进程中,污泥中年夜量高份子无机物和胞外聚合物产生破裂,晋升污泥的脱水机能。(4)在热水解温度140-230℃、反映时候15-60 min,氯化钙添加量0.02-0.14 g/g DS、聚丙烯酰胺添加量1-1010-6g/g DS的前提下,对市政污泥进行热水解预处置。研究成果注解,热水解预处置进程能改良污泥的脱水机能,改变污泥的水份散布。正交尝试的极差阐发与方差阐发成果注解,反映温度的升高显著晋升了污泥絮体的破裂结果,下降泥饼离心后含水率。聚丙烯酰胺投加量对尝试成果影响较小。采取低场核磁共振手艺测定污泥水份散布,热水解处置后的样品与污泥原样比拟,连系水与机器连系水干基含水率均年夜幅下降。肯定杭州污泥热水解处置最好工况为反映温度230℃,热水解处置45 min,同时添加0.14 g/g DS氯化钙试剂,并在热水解处置后添加10-6g/g DS的聚丙烯酰胺试剂,此时的污泥经离心脱水后,含水率从88.67%年夜幅下降至70.68%。(5)研究微波功率别离为500W、700 W和900 W,微波时候别离在30s,60s,90s和120s时,微波预处置对污泥压滤含水率和水份散布的影响。成果注解,恰当的微波辐射能的输入,能够晋升污泥的脱水机能,改变污泥的水份散布。对压滤脱水法,因为压滤压力较高,与离心脱水法比拟,能够脱除的水份与污泥絮体的连系能较高。是以采取压滤脱水法后,污泥泥饼含水率与连系水的转变比例较为分歧。当微波辐射能小在0.34 kJ/mL时,微波辐射经由过程使极性份子发生高频震动,使污泥絮体的双电层布局粉碎,增进污泥颗粒的团圆,下降污泥中的连系水比例。当微波辐射能年夜在0.34 kJ/mL时,微波辐射能使污泥中的水份沸腾致使污泥中的微生物细胞破裂,胞内物资流出,显著增添连系水含量,恶化污泥的脱水机能。(6)经由过程对三种物理预处置体例进行经济性比力得知,假如脱水污泥后续处置措置工艺线路为填埋或农用,微波法初投资额最低,为8100元/L,单元处置量运转费用也是最低,为0.11元/L。假如脱水污泥后续处置措置工艺线路为燃烧,则超声波预处置法在运转费用上具有较着的劣势。(7)研究当氯化铁投放量在0-11 wt.%、氧化钙的投放量在0-30wt.%和木屑投放量在0-50wt.%的前提下,三种药剂的投放量对污泥离心含水率和水份散布的影响。成果注解,恰当的药剂投放量经由过程提高污泥水份散布中自在水的比例,能够显著晋升污泥的脱水机能,下降泥饼离心后含水率。在正交尝试中,极差阐发和方差阐发注解,木屑投加量对泥饼离心后含水率的降落有较着增进感化。【学位授与单元】：浙江年夜学【学位级别】：博士【学位授与年份】：2016【分类号】：X703下载全文更多同类文献CAJ全文下载

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