电磁波预处理对剩余污泥絮凝脱水效果的影响研究

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1、（申请工学硕士学位论文）电磁波预处理对剩余污泥絮凝脱水效果的影响研究培养单位：土木工程与建筑学院学科专业：市政工程研究生：龚雅君指导教师：桑稳姣副教授2015年5月分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目电磁波预处理对剩余污泥絮凝脱水效果的影响研究英文StudyonEffectofElectromagneticWavePretreatmenton题目FlocculationandDewateringPerformanceofExcessSludge研究生姓名龚雅君姓名桑稳姣职称副教授学位博士指导教师单位名称武汉理工大学邮编430070申请学位级别工学硕士学科专业名称市政工程

2、论文提交日期2015年4月论文答辩日期2015年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席李孟评阅人杜敬李孟2015年5月武汉理工大学硕士学位论文摘要随着城市污水处理率的不断提高，污泥的减量化工作日益紧迫。电磁波技术应用于改善污泥脱水性能已有一些进展，但仅局限于静态、单一性研究。将电磁波技术同传统絮凝调理技术结合，研究电磁波预处理带来的污泥特性的改变及其对剩余污泥絮凝脱水效果的影响，对电磁波技术运用于实际生产具有现实意义。本课题组建了2450MHz和5800MHz两种频率的电磁波污泥絮凝脱水组合工艺，采用武汉市沙湖污水处理厂二沉池剩余污泥，将污泥先通过电磁波预处理装置

3、，后添加絮凝剂PAM+，通过絮凝搅拌装置完成絮凝反应，追踪监测全套处理流程中污泥含水率、TN、TP、SCOD、EPS等污泥特性指标的变化情况。试验结果和结论如下：1、电磁波污泥絮凝脱水组合工艺单因素和响应面优化试验污泥的脱水性能随2450MHz和5800MHz电磁波强度的变化趋势相似：剩余污泥接受低强度的电磁波预处理后，脱水性能变好，在经历一段中强度电磁波预处理后脱水性能恶化，随着电磁波强度的继续增大，脱水性能又得到不同程度改善。同时，5800MHz电磁波对脱水性能的影响存在滞后性，且可用于改善污泥脱水性能的强度区间较2450MHz电磁波更窄。响应面优化结果表明，2450MHz电

4、磁波污泥絮凝脱水组合工艺在取得最优脱水效果时，电磁波加载时间约为70s，污泥加载量约为100mL，絮凝剂投加量集中在5-6g/kg-SS、电磁波加载功率和pH因素的取值不固定，存在多种组合；5800MHz电磁波污泥絮凝脱水组合工艺响应面优化试验得到的优化方案中，电磁波加载功率约为200W，电磁波加载时间在40s左右，污泥pH值为5，污泥加载量约为70mL，絮凝剂投加量在9-10g/kg-SS之间。从提升脱水性能的角度来说，2450MHz电磁波污泥絮凝脱水组合工艺效果略优，但5800MHz电磁波污泥絮凝脱水组合工艺的能耗更低。2、胞外聚合物（EPS）对剩余污泥絮凝脱水的影响研究发现

5、电磁波的加载功率越大、加载时间越长、污泥加载量越低，上清液中LB-EPS越多、TB-EPS越少。在电磁波作用于剩余污泥初期，处于外层的高含水率LB-EPS首先剥落进入水相，有利于污泥脱水性能的改善。电磁波持续作用，TB-EPS逐渐转变成LB-EPS松散粘附于胶体外侧，使污泥颗粒表面的吸附水含量大幅度增加，污泥的脱水性能恶化。污泥TB-EPS中蛋白质比重对污泥II武汉理工大学硕士学位论文脱水性能有着指示作用，蛋白质比重越大，污泥脱水性能越优。同时，发现电磁波预处理带来的污泥TN、SCOD大量释放与LB-EPS含量的变化有关，之间存在着线性关系。3、电磁波的生物效应对剩余污泥絮凝脱水

6、的影响机理1）电磁波的热效应带来有机物的大量溶出。通过考察2450MHz电磁波污泥絮凝脱水组合工艺的有机物溶出量同电磁波能量的关系，得到以下有机物溶出模型：C-3TN=0.007W-0.070CSCOD=0.6×10W+0.458CLB-EPS=0.019W+1.735-3T+0.470CCTN=0.052T+0.080CSCOD=4.3×10LB-EPS=0.137T+2.129C-3TN=-0.022V+5.436CSCOD=1.81×10V+0.908CLB-EPS=-0.059V+16.1902）电磁波预处理为剩余污泥带来了显著的非热效应——“功率密度窗”效应。电磁波污泥

7、絮凝脱水组合工艺中，污泥脱水性能在2450MHz频率电磁波强度为0-40kWh/m3时和5800MHz频率电磁波强度为36.85-86.41kWh/m3和102.93-135.96kWh/m3时，分别得到不同程度的改善。3）通过电镜扫描观察污泥微观结构，发现电磁波预处理可使菌胶团中作为细胞连接物的粘性物质——EPS明显降低，改善污泥脱水性能。而同等强度的5800MHz频率电磁波预处理作用效果较2450MHz频率稍弱：絮体颗粒更大，胞外粘性物质更多。同时也发现，投加絮凝剂后，污泥颗