【摘要】：城市污水污泥產(chǎn)量不斷增加,對其安全經(jīng)濟地處置是迫在眉睫的問題。機械脫水后污泥含水率仍有80%左右,無法滿足污泥后續(xù)處置的要求,通常采用熱干化來進一步降低污泥的含水率,但能耗很高,研究和開發(fā)一種污泥高效低耗脫水技術具有重要的現(xiàn)實意義。熱水解是一種有效的污泥預處理技術,可以改善剩余活性污泥(含水率99%)或者濃縮污泥(含水率96%)的脫水性能,但是由于含水率很高,加熱污泥的能耗仍較高。本文研究熱水解處理機械脫水污泥,和處理剩余活性污泥和濃縮污泥相比,需要加熱的污泥量減少為原來的5-20%,使熱水解能耗顯著降低。通過熱水解改變污泥中水分的結合形態(tài),使其再次達到機械脫水的要求,水分以液態(tài)形式去除,尋找一條有別于熱干化,既能有效降低能耗,又能顯著降低污泥水分的技術路線,為污泥高效脫水技術的開發(fā)提供理論依據(jù)。本文主要研究內(nèi)容和結論如下： 1)對機械脫水污泥的熱水解特性進行了研究,分析了熱水解溫度,反應時間,污泥初始含水率變化對污泥脫水性能影響。研究發(fā)現(xiàn)熱水解溫度150℃以上才能改善污泥的脫水性能,在180℃附近最為合適,熱水解脫水后泥餅含水率可降至30%左右。添加酸/堿化學試劑輔助熱水解可以在更低的溫度下提升脫水效果,例如污泥添加Ca(OH)2在120℃處理后泥餅含固率接近50%。熱水解處理后脫水泥餅完全滿足填埋、土地利用對含水率低于60%的要求。 2)熱水解處理使污泥中部分有機物發(fā)生溶解和水解,使污泥中有機成分占原始污泥的比例隨溫度的升高而降低,而濾液的COD濃度大幅增加,添加酸／堿試劑進一步促進了污泥固相中有機物向液相的轉移。熱水解后污泥的干燥基發(fā)熱量降低,180℃時,污泥的干燥基發(fā)熱量降低了15%左右,由于處理后含水率降低,脫水泥餅的收到基發(fā)熱量顯著增加。 3)對城市污泥熱水解處理中重金屬的遷移特性進行了研究,包括熱水解前后污泥中重金屬總量,重金屬的形態(tài)分布和浸出毒性變化。經(jīng)過熱水解處理后,污泥中絕大部分重金屬仍留在固相中,重金屬以更穩(wěn)定的形態(tài)存在,浸出毒性降低了35-70%。對制革污泥的研究結果表明,Cr轉移至液相的比例隨pH值的降低而增加,采用常溫H2SO4浸取-熱水解處理可使污泥中Cr的總量及浸出毒性降低90%以上。 4)設計了污泥熱水解焚燒系統(tǒng),并利用Aspen Plus軟件進行了模擬計算,模擬結果表明,180℃以上熱水解-機械脫水處理后的污泥可以實現(xiàn)自持燃燒,產(chǎn)生的蒸汽除滿足熱水解需要外,還有20%左右可以對外供熱。采用閃蒸蒸汽預熱污泥,可使熱水解需要的蒸汽量降低30%。與熱干化的能耗比較表明,污泥熱水解比干化節(jié)能65%左右,熱水解焚燒為污泥的高效低耗處理提供了一條新的路線。

【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703
來源 ：http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10255-1015042046.htm