热碱解耦合絮凝强化剩余污泥裂解液反硝化脱氮效能的研究

作     者：彭星源 

作者单位：合肥工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王伟;胡晶莉

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：污泥热解 絮凝 脱氮效能 可生化性 脱水性能 

摘      要：剩余污泥富含有机质,易造成二次污染且处理成本高,探索其资源化的方法非常必要。剩余污泥的裂解破壁是影响其有机质利用率的主要因素,污泥热水解技术可以高效地释放出污泥有机质,而关于其污泥裂解液直接用作反硝化补充碳源的研究还较少。本文基于污泥热水解技术,探究了不同药剂和工艺联合处理剩余污泥的作用效果,为促进剩余污泥裂解破壁、改善污泥裂解液反硝化脱氮效能和污泥脱水性能提供了一条有效的思路,给剩余污泥的处理处置和资源化利用提供了参考。首先,研究采用过氧化钙联合热解处理剩余污泥。结果表明,这种方式促进了碳源释放,改善了裂解液的脱氮效能,并提升了污泥脱水性能。单因素实验表明,相比于纯热解组,添加氧化剂没有明显改变裂解液的成分和脱氮效能,添加碱使裂解液的总化学需氧量(TCOD)增长约3倍,添加钙絮凝使裂解液的反硝化速率和脱氮程度分别增加49.61%和23.82%,同时使污泥毛细吸水时间(CST)降低72.03%。因此,其强化机制在于碱热作用促进剩余污泥的有机质释放,钙絮凝同步改善其脱水性能和裂解液的可生化性。其次,研究采用氧化钙联合内回流强化剩余污泥热解释放可生化碳源。在50%回流比的条件下,经过一次回流热解,其蛋白多糖含量和化学需氧量比纯热解处理分别增加了97.86%和68.16%。同时其碳源的可生化性得到改善,第三次回流热解所得裂解液的反硝化速率和脱氮程度比纯热解组分别增加38.84%和13.92%。根据三维荧光光谱分析,内回流促进了芳香Ⅱ类蛋白、微生物副产物(SMP)和腐殖质等碳源组分的释放,并且实验发现其中的SMP是反硝化过程主要消耗的物质。最后,研究比较分析了不同金属离子絮凝改善裂解液脱氮效能的效果。不同的絮凝处理方式都能去除腐殖酸类惰性物质、改善裂解液的可生化性,但是热碱解直接耦合金属离子絮凝处理的效果更好。另外,三价金属离子的作用效果优于二价金属离子,相比于热碱解处理,钙离子在1.30 mmol/g VS剂量下能将裂解液的生物需氧量与化学需氧量之比(B/C)提升26.17%,反硝化速率和脱氮程度分别提升51.01%和25.72%,而铁离子仅需在0.60 mmol/g VS剂量下能将B/C比提升36.67%,更有助于反硝化脱氮。不同有机质溶液的絮凝实验表明,铁离子可以显著去除腐殖质类物质,也体现出金属离子与腐殖质类物质存在更显著的结合作用,间接证明了絮凝改善污泥裂解液可生化性的作用机制。