太阳能结合中水源热泵干化污泥及生物除臭技术研究

【摘要】：随着我国城市污水处理量的不断提高，污泥产量也在迅速增加，妥善进行污泥处置已成为污水处理领域的热点和难点问题。本研究以济南市某污水处理厂脱水泥饼的干化和除臭为主，建设了太阳能结合热泵（Solar energy and heat pumptechnology，简称：SHP）干化污泥的中试系统，考察了不同季节、天气、温度、湿度等条件下，利用太阳能温室和中水源热泵组合技术干化污泥的效果，探讨了利用SHP系统进行污泥干化的最佳工况模式和工艺控制参数。同时，针对污泥干化过程中产生的臭气问题，通过利用分子生物学技术进行鉴定和筛选，从污泥中分离获得一株具有高效蛋白降解特性的功能菌，并考察了利用该功能菌与其他生物菌剂制成复合除臭菌剂对污泥干化的除臭效果。 通过对太阳能和中水源热泵组合技术进行污泥干化试验，SHP系统具有良好的保温除湿性能，相比之下，污泥干化主要受温度的控制，湿度对污泥干化性能的影响较小。SHP系统在夏季对污泥干化的效率最高，对于含水率范围75%～80%的污泥，系统实现将其含水率降至55%以下的干化时间为2d～3d，污泥水分去除率最高可达7.1%/d。冬季低温条件下，采用投加干料的方式能够强化系统的干化效率。经数码显微分析，污泥干化主要是去除胞外水分，其作用机制为先去除胞外间隙水分，后为结合水分，结合水分的去除效率取决于胞外聚合物中多糖类亲水性物质的降解速率。 通过对污泥微生物种群鉴定和筛选，从污泥中分离获得一株具有高效蛋白降解特性的功能菌枯草芽孢杆菌，并经培养发酵与嗜酸乳杆菌制成复合除臭菌剂，在污泥干化过程中进行投加，能够降低SHP系统中氨气、硫化氢等臭气90%的释放量，体现出良好的除臭效果。 通过经济计算分析，利用本项技术进行污泥干化和除臭，每吨干泥的处理成本约为148元（含建设投资和设施折旧），具有较为明显的成本优势。 综上，研究进一步探明了太阳能和中水源联合应用于城市污水处理厂污泥干化的技术可行性，并明确了特性功能菌进行污泥除臭的应用效果。上述研究对于污水处理厂污泥干化和除臭的工程实践提供了科学依据，具有一定的指导意义。 【关键词】：太阳能 中水源热泵 污泥 干化 除臭
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X703;X512
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-23
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 我国污水处理及污泥处理现状9-10
• 1.1.2 污泥处理处置中存在的问题10-11
• 1.1.3 济南市污水污泥处理处置现状及存在问题11-13
• 1.2 国内外污泥干化研究现状13-19
• 1.2.1 污泥干化方法13-15
• 1.2.2 国内外污泥干化研究进展15-19
• 1.3 国内外污泥除臭研究现状19-20
• 1.3.1 物理除臭19
• 1.3.2 化学除臭19-20
• 1.3.3 生物除臭20
• 1.4 研究意义和研究内容20-23
• 1.4.1 研究意义20-21
• 1.4.2 研究内容21-22
• 1.4.3 技术路线22-23
• 第2章 SHP 系统干化污泥试验研究23-58
• 2.1 污水处理厂污泥性质测定23-27
• 2.1.1 检测污泥来源及采样方法23-24
• 2.1.2 污泥性质测定24-26
• 2.1.3 分析讨论26-27
• 2.2 试验装置及材料27-31
• 2.2.1 污泥干化系统的构建27-29
• 2.2.2 SHP 系统主要设备及材料29-30
• 2.2.3 检测指标及方法30-31
• 2.3 污泥脱水及干化试验工艺31-32
• 2.3.1 污泥脱水工艺及泥饼特征31
• 2.3.2 污泥干化工艺31-32
• 2.4 SHP 系统调试32-36
• 2.4.1 下泥速率调试试验32-34
• 2.4.2 翻抛频次调试试验34
• 2.4.3 进泥量调试试验34-36
• 2.5 SHP 系统运行试验36-45
• 2.5.1 冬季污泥干化性能36-38
• 2.5.2 春季污泥干化性能38-40
• 2.5.3 夏季污泥干化性能40-42
• 2.5.4 秋季污泥干化性能42-43
• 2.5.5 SHP 系统整体干化性能43-45
• 2.6 温度和湿度对 SHP 系统污泥干化效果的影响45-50
• 2.6.1 太阳能温室的保温除湿效果45-48
• 2.6.2 温度和湿度的影响48-50
• 2.7 冬季低温条件下 SHP 系统的污泥干化强化措施50-52
• 2.8 SHP 系统的污泥干化机理52-56
• 2.8.1 污泥形貌特征53-55
• 2.8.2 污泥胞外聚合物分析55-56
• 2.9 本章小结56-58
• 第3章 污泥生物除臭试验研究58-65
• 3.1 引言58
• 3.2 功能菌种的鉴定、筛选和培养58-61
• 3.2.1 实验方法58
• 3.2.2 实验结果与分析58-61
• 3.3 除臭效果研究61-64
• 3.3.1 实验材料与方法61-62
• 3.3.2 实验结果与分析62-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第4章 技术经济分析65-69
• 4.1 技术经济分析65-66
• 4.2 热量平衡计算66-67
• 4.2.1 太阳辐射热量计算66-67
• 4.2.2 太阳能温室需热量计算67
• 4.3 SHP 系统运行成本计算67-68
• 4.4 本章小结68-69
• 第5章 结论与建议69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 建议70-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-78
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果78

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