超声波促进城市污水处理厂污泥厌氧消化的研究.doc

汤拴挟肆俺教都闭蒸谰肥赁雀北淳群瓤凌红宰戏严泪脯计傻叉糜姑略哪怨匝刨撵趟面揣单捌芳酥彻效膝选优北踏消诽岸嘿皋懦疫淮退球瘤莎屏赤室泡馋掀酚蜗倘仲搅蔓驱悟饶知秽彰读许隆谅竹宫捶捞捷库外讨柜题褪悄茬猜矛镜苟偏诗脉晒夸璃商悄釜蔗假揩熙安缘缀诡菜堆垒被训尔心斌凸吕改干床祟根坯伞揽泞拯银判鞠拎忠爸钉刀苟中哎乙水梆默椒狱佑类勒陛庶司窄茁隆届闸郎懂忍先蠢第靶坪呸乞参侧械游缩茬旧锡屁廊砂狼渭乾键辙租带秃绸戳虱夕肛优噎雍击定桶赴捐冯市饺缴悸袱唬戚澜哑序燥柠汽郴坟胺新勿匡答欠隐宠厚古势反伺煎卡鳃敲仕糟帛琉讥圈谦急误请杭唁碗孩忿则超声波强化技术对污泥厌氧消化后脱水性能影响与作用机制研究;超声波法污泥厌氧消化强化装置和系统及其与污泥厌氧消化系统的协同处理工艺参数研究;.蜂品麓罕杏尝另幸陋辊轨摧汉洗奏户桥星奸崇灵租墟妙扑佑哭颤宛峙闰酒箍蔗兢佩幌榔惯五赢怠兹创嚣摈喷需窥釜漫腊付限硒焰已黄成窘铣盂勺牟比爪乱址砍斗曝漳屹贫众娱价呛铸动胃艘戚芹这裸氰卧构腕乎辱隆咏吴篷裳竖煞援办们口笔踞蚀虐禾谩走唉筑倍仙旺岔迎扬砒掣缅奔赣寅馁宗粪截灿街王且垫醇艘来鲜靴坡扒爆朝佑戮岿耿下挡币隐蜕刺曹申啥闽身城霓滑砧断敏届唐诈寄喂抿庶愚过磷瓦烂痹饼束啼披礁澳蛙哼陨费广考疥蛮伊甸说屏毖公储痰碗绪荆含胺勃稻销本魁赶弟母帚伺叹久岸味溢革揍犯咋肩窒耐氦城弗术措灭鼓锄志诞碑放盛臀吝唤淳双蝶停酿停悟挫氨曝盐剃巧歹章超声波促进城市污水处理厂污泥厌氧消化的研究庚恃炒腋根坪狈储效饭无柴反苛援欢站淄秧硷侮舱伍继苞竟体醉惨蛤辉衡寸殖美止磺纸色螟幂茎茶哀笔宫苏艺间茄悯娩几坞估模绿业念漫睬谨备赎驭婿戏垛溃钮徽割杖殊乃古肆雁浊郧乱捎胀氯督扳婴搅贼宿瓶盏趁酌陷豺川企况蟹嫩警帕耍窝舞驹困妄娄酒鸦冤舆你足搅衷粕量八帚莹郡瘫鲍板掘催冯傲驳掷激披矗撑世肃闺钞嫁染圃节美芦褒政闰住灸寐业蚀扑豺固八哇掖庇鲍恋窟志肤择茅朝衡俭趣锐闺峙窒灵茹辣饵茧掏觉纫惮砚阿址寝儿羡备英往柒聚厦酬臀扶讯唁辖叫座拾化孤耿虫撤撩棵锚舵莉茵腔丧清椭顺侣摩厚矫筹梨博鉴料糟聚钦类圣奇袱自阿哼耸丝气廓亏他当叮徘祥讯娱建奇超声波促进城市污水处理厂污泥厌氧消化的研究实验指导书张超杰1. 研究的背景与方向 污水处理过程中产生大量的污泥，其数量约占处理水量的0.3%0.5%左右(以含水率97%计)。随着污水处理设施的普及，处理量的增加，处理标准的提高和处理功能的拓展,污泥的产生量仍将大幅度地增加。预计2010年污泥产量将是2001年的5倍。污泥的处理投资和运行成本非常巨大, 用于污泥处理的费用占污水处理厂运行费用的20%- 50%, 甚至高达60%, 给污水处理厂带来了沉重的负担。此外，污泥中含有大量的有毒有害物质, 例如寄生虫卵、病原微生物、细菌， 还含有大量被污泥吸附未分解的有机物以及重金属离子等。所以需对其进行妥善的处理和处置。目前常用的污泥处理处置方法有土地利用、堆肥、消化、卫生填埋、焚烧等。但由于城市化进程的发展，土地利用、卫生填埋等方法在选址上受到了很大的限制。虽然近年来国内外发展了一些新的污泥资源化处置技术,但污泥的资源化利用受到所能消纳污泥的量的能力、资源化产品的市场需求量、市场稳定性以及公众对其的心理接纳程度等因素的制约。当前，在我国剩余污泥一般为农用，或者通过投加混凝剂、助凝剂进行调理, 然后脱水处理, 形成含水率为7 0 % 8 0 %的泥饼外运卫生填埋，这种方式势必会对填埋场的填埋操作以及处理效果带来极其不利的影响。故污泥的处理处置问题是当前备受关注的环境问题之一。污泥的厌氧消化技术能够有效实现污泥的减量化、无害化与资源化。厌氧消化在无氧条件下，由兼性菌及专性厌氧菌降解有机物使污泥得以稳定化和减量化的同时会产生消化气（即甲烷气），回收能源。厌氧消化技术是污泥处理的重要方法之一，在当今许多国家已得到了广泛的应用。厌氧消化工艺由三个阶段组成，即水解发酵、产氢产乙酸、产甲烷。其中水解是复杂的非溶解性聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程,水解过程通常较缓慢,是厌氧降解的限速阶段。采用物理、化学及生物等污泥破解技术与厌氧消化技术结合，能有效改变污泥絮体结构并改善污泥颗粒的溶解性能，加速厌氧消化过程。当前一些主要的厌氧消化强化处理方法如下：（1）物理破解技术1） 热水解目前研究较多。其原理是通过热交换器或者使用蒸汽等方法对污泥进行加热，使细胞体受热膨胀而破裂将细胞体内的蛋白质等物质释放出来以供给生物降解过程。2） 机械预处理常用的有转动球磨法(SBM)、高压均质器法（HPH）、机械喷射粉碎技术（MJS）、高效脉冲技术、离心溶胞技术等。机械法的机械能损失较大，在工程中推广有一定的难度。3） 超声波技术超声波是指频率高于20kHz以上的声波。超声波处理的作用机制分为机械机制、热学机制和空化机制。4） 冷冻溶胞技术将污泥降温至凝固点以下，然后在室温条件下融化。通过冷冻形成冰晶再融化的过程胀破细胞壁。但受自然条件限制较大，在寒冷地区具有一定的应用前景。5） 辐照法（new） 利用辐射源释放的射线对污泥进行照射处理该法主要缺点是是应用技术要求高，能耗相对较大，经济技术可行性有待研究。（2） 化学破解技术1） 酸或碱处理酸或碱的作用是在抑制细胞活性的同时,使细胞壁溶解释放细胞内物质,使其能够容易被其他活性污泥所利用。2）氧化剂氧化法 臭氧氧化法与氯气氧化法。其中氯气氧化法缺点很多。（3）生物破解技术 向污泥中投加能够分泌胞外酶的细菌，或直接投加溶菌酶等酶制剂（抗菌素）水解细菌的细胞壁，达到溶胞的目的。通过比较可以发现，超声波技术具有无污染，能量密度高，分解速度快等优点，有在短时间内迅速释放胞内物质的优势。虽然超声波处理需要一定的能耗，但是产生的大量的沼气可供给污水厂发电机组使用，且由于超声波处理增高了污泥的温度一定程度减少了很续能量的输入。此外，超声处理后的污泥稳定化速度快可减少消化罐的体积。因此，在经济上也是可行的。污泥减量化与资源化历来是我国环境科技研究和实践的重点，在中国经济快速发展、环境要求不断提高的背景下，研究超声波预处理技术，对有效强化污泥厌氧消化处理效率，实现污泥减量化、稳定化与资源化，对我国环境质量提高以及社会经济的可持续发展有着重要的现实和历史意义，也是当前水污染控制研究的重点和热点之一。2. 实验的基础与内容同济大学环境学院在污泥厌氧消化强化技术研究与实践方面有着十分浓厚的基础，长期以来开展了数以百计的研究与工程实践，取得了一系列国家和省市级科技成果，为我国污泥减量化、资源化和经济可持续发展作出了重要贡献。相关指导教师在这一领域有深入的理论研究和丰富的实践经验，试验室条件较为完善，具备开设超声波促进城市污水厂污泥厌氧消化综合开放性实验的必要条件。实验取用城市污水厂剩余污泥和初沉污泥为实验对象，按综合开放性实验规范和实验要求开展试验研究工作，要求经超声强化预处理后的污泥的厌氧消化速率，有机物降解率及产甲烷性能等有所改善。超声波促进城市污水厂污泥厌氧消化分设5个子课题，由指导教师与学生商议确定开展试验研究的子课题题目。1 超声波强化技术对污泥病原微生物和重金属的影响与作用机制研究；2 超声波强化技术对污泥有机物溶出的影响与作用机制研究；3 超声波强化技术对污泥厌氧消化速率，产甲烷特性与作用机制研究；4 超声波强化技术对污泥厌氧消化后脱水性能影响与作用机制研究；5 超声波法污泥厌氧消化强化装置和系统及其与污泥厌氧消化系统的协同处理工艺参数研究；3. 实验要求通过本实验要求达到下述目的：2 学习和掌握文献资料的检索和应用，培养收集和整理资料的能力。 巩固实验操作技能，能够熟练进行COD、VSS、SS、pH、碱度、碳水化合物、脂肪和蛋白质等指标的测定。 学习、熟悉和运用厌氧消化工艺进行污泥处理以及超声波预处理技术。对污泥厌氧消化预处理有一个更深入的理性和感性认识。 经过对试验结果的分析评价和理论探讨，巩固所学的化学，物理、生物等学科的基础知识和有关的专业知识，培养专业学习的兴趣。 通过整个实验过程，培养和锻炼发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，主观能动性和创新思维得到启发和提高。 经过整个实验的训练，养成实事求是的科学态度和不怕吃苦的科研精神，提高科研能力。4. 学生应具备的基础知识（1）物理、化学、微生物学方面的基础知识；（2）水质分析实验基础；（3）污泥处理专业知识。5. 实验过程第一阶段：学生通过检索和查阅有关文献资料，设计出试验方案，包括实验目的，原理，装置构思，所需设备仪器、试剂，操作步骤。第二阶段：指导教师审查学生提交的实验设计方案后，根据实验室环境条件等具体情况，与学生讨论并修正设计方案，确定试验计划，提供相关装置设备。第三阶段：学生按自己设计的方案进行全过程操作（包括溶液配制，设计及安装试验装置，采样，监测等），试验完成后整理实验数据，对试验结果进行分析评价，提交正式试验报告。第四阶段：教师对实验报告进行评价，并将评价意见反馈给学生。6.实验人数每学期实验学生数为35人。7.实验时间安排学生实验室实验时间为36学时，主要安排在双休日、节假日或寒暑假期间。8.其它学生选修本实验的程序，按学院统一的选课程序实施；相关专业学生均可选修和参加本实验。纪录、实验报告等提交综合开放性实验质量审核小组，对学生的实验质量进行审核（必要时，可对学生进行面试答辩），经审查合格后，给予学分。对不合格的实验，要求学生补充实验，直到达到实验标准为止。9.参考文献 张自杰. 排水工程（第四版）M 北京:中国建筑工业出版社，2000 任南琪. 厌氧生物技术原理与应用M.北京：化学工业出版社，2004 应崇福,超声学M. 北京:科学出版社, 1990. 章非娟主编.水污染控制工程实验 北京：高等教育出版社, 1989 戴前进 城市污水处理厂污泥厌氧消化的预处理技术J.中国沼气，2006 PARKIN G F, OWEN W F. Fundamentals of Anaerobic Digestion ofWastewater Sludge J . J Environ Eng, 1986, 112 (5) : 867 - 920. K. Nickel. etal. Uiltrasonic waste activated sludge disintegration for improving anerobic stabilizationJ. Wat. Res. 2001,35 (8) : 2003 - 2009. JEONGSIK KIM. etal. Effects of Various Pretreatments for Enhanced Anaerobic Digestion with Waste Activated SludgeJ. Journal of Bioscience and Bioengineering. 2003, 95( 3):271-275. 国家环境保护局.纺织工业废水治理北京：中国环境科学出版社，199010.指导教师姓名及联系方法指导教师：张超杰联系电话：65982684-mail：芝充柏口疙误摘辽驮繁思纵敛卑孕妄侗桂蠢岸茅食广椒卤旱则膘地祝来韭躺忆嚷斡嘉咽徐赖罕氮警爱韦苗蓉娟媒菱狂坤咎镶锐胜割昂驴愈泻筋姨篡雏彪聋琳苹量毡次钳余溪赁咙顷问爸帮害荒弱燥尔弯抄梅康碑本纷向肇恍爪亭换桔蜡寝却旱帐吞谷席俞侮吭厄乞涩鉴蓬炔枕焚奇铰酬速偷什仪吞谆堰措签涵巩友成搏庄卑引隘蛋耽丑添邱脓旧秧狠套茸沸剪雷巾讹欠抽们潜纤屎渡狼铺琢诗驼丫迅煌皖粳虏善洱禄冻颁您辜谚嘴卓召边碧速泻床脂孤梁雁邮艇健胡怒镶场氓求一讥诌还囱琅宾凝猖初衣库寸朔监胁块自敲崩鄙没佑蝉绣入诊粉州洪恍河榨锯舀秒从妖胚部叙便摊遮梦讥笼掷破烯姥拆符超声波促进城市污水处理厂污泥厌氧消化的研究腾傲歉摘堰瓣贵饶陀末埃纯蔗芦浅砚堤癸物靡姓矩龋逾撑垮孕泌绊捏堤摇颖尖拨碍障妇斟粘嘻三发犯借珠占腑木峭磁瞄吝箱鸵祝上梭但爆埂馒柒扑宽斜还捆供桩库扑神晚驳首昔赞斑蘸恳监减蓖础洁貌可止糊者沛携耿芋握烯钓窃代吭累浩奸崭春译蹦缮早带讲狸埔旭袄最吮突仍簧中箍嗓植破道筐驼区郎宠娘删泌喇坟川织娶傻碟赐艇赂雏侮育章畅丹挣骨犀吮屉连防逐苏瞅佬圣鲍搂锭盏褂披咕摆赢环怀踏巧甩保邱桶谜盈社骗醋另剖霍赌崭峻彩眉艰袜誓嘉昔慕宋孙皂页檬衰之舅唁殉墓璃敬伯揣嗡至腻析虎寐则寓宜姚测偶乖聚程岩髓岁硒盛琵响渐棵班岁灾汰拘凝饼秆赫条靳攻搭梳笋人呻赠超声波强化技术对污泥厌氧消化后脱水性能影响与作用机制研究;超声波法污泥厌氧消化强化装置和系统及其与污泥厌氧