污泥与生活垃圾一体化处理中试设备处理污水厂污泥研究

【摘要】：随着社会经济不断发展，城市化进程不断加快，我国城市生活垃圾和污水厂污泥的产量也在不断增加，在全国600多座城市中，有200多座包围在垃圾之中，我国已成为世界上垃圾问题最严重的国家，截至“十一五”末期，全国城镇污水处理厂所产生的污泥无害化处置率小于25%，未经处理处置的垃圾和污泥中含有大量的病原微生物、重金属等污染物，会对环境产生不可估量的危害，所以如何更好更经济的实现垃圾、污泥的无害化、稳定化、减量化成为我国环境保护领域亟需解决的问题。 污泥和生活垃圾一体化处理设备可以将城市生活垃圾和污水厂污泥进行联合处理，既能实现污泥和垃圾的减量化、无害化、稳定化又节约能源经济环保。论文在小试设备的基础上开发了中试设备，并对中试设备进行了以下试验：一体化设备的启动试验，不同投配率下一体化设备的运行试验，一体化设备污泥仓生物多样性研究，并取得了以下研究成果： ①一体化中试设备污泥仓启动采用了一次性培养法，并用垃圾堆肥产热的方式对污泥仓污泥加热，使其达到中温消化所需的温度。在整个启动阶段垃圾仓垃圾堆肥产热量基本能够保证污泥仓污泥中温消化所需的温度。末期垃圾仓温度达到了45℃以上，能够有效杀灭垃圾中的致病菌、蛔虫卵等有害生物。对启动阶段污泥仓和垃圾仓进行热量计算，结果表明垃圾仓垃圾堆肥平均每天为污泥仓提供5266.8KJ热量。一体化设备具有良好的浓缩作用，当进泥含水率在94%~99%之间时，排泥含水率可降至87%~92%之间。一体化设备对有机物具有一定的降解作用，启动阶段后期VS/TS去除率维持在15%左右。同时污泥仓pH在反应的中后期保持在7.0以上，碱度、VFA、SCOD、产气量等指标均在正常范围之内保持相对稳定，可以认为一体化中试设备启动成功。 ②一体化设备正常运行阶段，对投配率为15%、20%、25%三个工况进行了试验，在试验过程中，污泥仓温度保持在25~40℃，大部分时间维持在30℃以上，基本能够满足中温消化所需的温度，但是温度受环境影响波动较大，对产甲烷菌产气活动有一定的抑制作用。在试验的三个工况中，设备运行良好，污泥仓的VFA、碱度、pH、SCOD等指标正常，具有微生物适宜的生长环境。通过对比三个工况下的排泥含水率、排泥VS/TS、产气量等指标确定了本反应器最佳污泥投配率为20%。对最佳工况下反应器产气进行了成分检测，发现其中的甲烷含量大于60%，具有较高的能源利用价值。 ③对一体化设备不同工况下污泥样品进行PCR-DGGE图谱分析发现，本一体化设备内部微生物种群呈现多样性分布。与进泥相比，污泥仓内室样本DGGE条带发生了改变，反应器污泥驯化效果良好。通过分析不同工况污泥仓内室的微生物发现随着投配率的改变，反应器内部微生物出现了一定的差异性，但是通过相似矩阵分析发现，其反应器内部微生物也具有一定的连续性。分析不同工况下污泥内室物种多样性指数和香浓-维纳指数从生物学角度确认本反应器最佳投配率为20%。 【关键词】：污水厂污泥 生活垃圾 一体化处理 微生物多样性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-34
• 1.1 课题研究背景10-15
• 1.1.1 生活垃圾的危害10-11
• 1.1.2 生活垃圾处理现状11-13
• 1.1.3 污水厂污泥的危害13-14
• 1.1.4 污水厂污泥处理现状14-15
• 1.2 城市生活垃圾与污水厂污泥的基本特征15-22
• 1.2.1 城市生活垃圾的基本特征15-18
• 1.2.2 污水厂污泥的基本特征18-22
• 1.3 生活垃圾与污泥的处理处置工艺22-25
• 1.3.1 生活垃圾的处理处置工艺22-23
• 1.3.2 污水厂污泥的处理处置工艺23-25
• 1.4 厌氧消化技术25-31
• 1.4.1 厌氧消化的机理25-28
• 1.4.2 影响厌氧消化的因素28-29
• 1.4.3 污泥厌氧消化产甲烷工艺29-31
• 1.5 国内外研究现状31-32
• 1.5.1 国内外污水厂污泥与生活垃圾一体化处理的研究现状31-32
• 1.5.2 污泥厌氧消化反应器外源加热的研究现状32
• 1.6 课题的提出32-34
• 1.6.1 课题研究的目的32
• 1.6.2 课题研究的内容32-33
• 1.6.3 技术路线33
• 1.6.4 课题来源33-34
• 2 一体化中试设备的设计构造与试验设计34-42
• 2.1 一体化中试设备的设计与构造34-37
• 2.1.1 一体化中试设备的设计原理34-35
• 2.1.2 一体化小试设备存在的问题与中试设备的改进措施35-36
• 2.1.3 中试设备的构造及主要设计参数36-37
• 2.2 一体化中试设备的试验设计37-42
• 2.2.1 试验场地37-38
• 2.2.2 试验进泥和垃圾的性质38
• 2.2.3 试验流程38-39
• 2.2.4 试验测试项目及流程39-40
• 2.2.5 试验仪器及相关设备40-42
• 3 一体化设备的启动试验42-56
• 3.1 启动方式的选择42-43
• 3.1.1 垃圾仓启动方式的选择42
• 3.1.2 污泥仓启动方式的选择42-43
• 3.2 反应器的启动43-44
• 3.2.1 反应器污泥仓的启动43
• 3.2.2 反应器垃圾仓的启动43-44
• 3.3 启动试验监测结果44-54
• 3.3.1 垃圾仓监测结果44-47
• 3.3.2 垃圾仓的监测结果47-49
• 3.3.3 污泥仓监测结果49-54
• 3.4 本章小结54-56
• 4 一体化设备运行效能的研究56-66
• 4.1 试验运行工况的选择与运行方法56
• 4.1.1 试验运行工况的选择56
• 4.2 反应器运行的操作方式56-57
• 4.3 反应器在不同工况下的试验结果57-63
• 4.3.1 试验运行中反应器各仓温度的变化情况57
• 4.3.2 试验运行中污泥仓的监测情况57-63
• 4.4 最优工况的确定63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 5 一体化中试设备内部微生物种群多样性研究66-74
• 5.1 材料与方法66-69
• 5.1.1 污泥总 DNA 的提取66-67
• 5.1.2 PCR 扩增67-68
• 5.1.3 变性梯度凝胶电泳和产物分析68-69
• 5.1.4 数据分析方法69
• 5.2 结果与分析69-73
• 5.2.1 污泥总 DNA 提取及 V3 区 PCR 扩增产物分析69-70
• 5.2.2 反应器微生物多样性分布70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 结论与建议74-76
• 6.1 结论74-75
• 6.2 存在的问题与建议75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文82
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目82

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