城市污水處理廠污水污泥能值測定分析研究.pdf

1、城市污水的生物處理過程是一個包含物質(zhì)變化和能量轉(zhuǎn)化兩個方面的綜合過程，存在大量的化學(xué)動力學(xué)、生化化學(xué)和熱力學(xué)現(xiàn)象，具有熱力學(xué)研究對象的基本特點。建立與傳統(tǒng)動力學(xué)指標(biāo)相類似的熱力學(xué)指標(biāo)是構(gòu)造廢水生物處理熱力學(xué)分析方法體系的重要步驟。污水污染物熱值是基本的熱力學(xué)指標(biāo)，它能從宏觀上反映廢水生物處理系統(tǒng)各層次單元中污水污泥的含能水平，以及整個系統(tǒng)能量的構(gòu)成，對其開展研究是廢水生物處理熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)工作。 本文將對城市污水處理廠污水污泥

2、的能值測定方法進(jìn)行研究，探索污水污泥熱值測定的技術(shù)途徑，確立污水污染物能值指標(biāo)使用的計算和儀器分析方法，建立類似能值指標(biāo)與常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系。研究成果將成為廢水處理熱力學(xué)研究的關(guān)鍵方法論基礎(chǔ)。本研究的主要內(nèi)容和成果如下： ①通過對各種試驗研究方法的對比，選擇出了適合污水污泥樣品前處理的方法、燃燒熱測定方法和元素分析方法。樣品的前處理：通過對烘干溫度和時間的比較，能夠快速得到污水污泥中的殘渣，最佳的前處理方法是在103～105

3、℃條件下在鼓風(fēng)烘箱中烘干污水污泥的水分；燃燒熱的測定：本試驗研究采用的C5000型自動熱量計，它具有測量模式多、自動化程度高、試驗過程短等優(yōu)勢；元素分析方法：本試驗研究采用Vario EL元素分析儀對污水污泥進(jìn)行碳、氮、硫、氫、氧五種元素的計量分析，具有分析時間短、前處理簡單、需要樣品量少、操作簡單、測量準(zhǔn)確等優(yōu)點。 ②采用Vario EL元素分析儀對唐家沱污水處理廠的污水污泥樣品干燥基中各元素的質(zhì)量百分含量進(jìn)行了比較分析，結(jié)果

4、顯示：1)污泥干燥基中碳的質(zhì)量含量比污水高，氧元素在污水污泥中質(zhì)量含量變化不大，大致在20％～30％，氫在污水污泥中摩爾含量是所有元素中最高的，氮和硫元素在污泥中的質(zhì)量和摩爾含量均較低。2)對污水污泥干燥基中揮發(fā)分和元素質(zhì)量百分含量總和的比較后，發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)方法不能準(zhǔn)確地獲取污水污泥中氧元素含量。3)通過對污水污泥污染物化學(xué)式的推算，發(fā)現(xiàn)來源不同的污水污泥中有機(jī)物的組成是有較大差異的，通式并不能代表所有類型的污水污泥的有機(jī)物含量，對要求

5、精確計算燃燒熱值來說，必須結(jié)合元素分析的結(jié)果進(jìn)行計算。因此，要通過計算法獲得某地污水污泥樣品的燃燒熱，還是需要對樣品作具體的元素分析的。 ③對唐家沱污水處理廠以及其他污水處理廠的污水污泥樣品進(jìn)行了熱值測定，通過對各污水處理廠污水污泥的樣品按試驗步驟進(jìn)行3次重復(fù)測試，實驗結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差≤±0.452％，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤±0.136％。通過測量，發(fā)現(xiàn)污水的高位熱值較低，而污泥的高位熱值在12kJ/g以上，接近我國右江地區(qū)褐煤的熱值，具

6、有較高的含能水平。將理論推導(dǎo)公式、Dulong公式和門捷列夫公式對污水污泥的計算熱值與實測熱值作了對比，Dulong公式的計算結(jié)果最接近實測熱值。④1)分析了揮發(fā)分含量對熱值的影響。污水污泥熱值和揮發(fā)分之間有著較好的相關(guān)性，但揮發(fā)分與高位熱值的相關(guān)性獲得的計算結(jié)果與實測熱值也有一定差距。碳、氫、氧三種元素的質(zhì)量含量與污泥高位熱值的相關(guān)性并不明顯。2)采用多元線性回歸法，利用熱值較高的污泥作為樣本，獲得了污泥熱值的計算公式。3)高位熱值與

7、COD<,Cr>有較好的相關(guān)性，可推導(dǎo)得出COD與高位熱值的對應(yīng)關(guān)系為HHV=11.6kJ/gCOD，并與前人的理論統(tǒng)計結(jié)果HHV=13.91kJ/gCOD進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)實際測量結(jié)果略低于理論計算結(jié)果。4)從對唐家沱污水處理廠污水污泥中污染物能量的分析可看出，在不考慮其它能量輸入污水生物處理系統(tǒng)的情況下，進(jìn)入污水處理廠的污染物總化學(xué)能大約為1.08×10<'9>kJ，出水中化學(xué)能約為輸入總能量的2.9％，脫水污泥中的化學(xué)能約占21％，