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變化和能量轉化兩個方面的綜合過程，存在大量的化學動力學、生化化學和熱力學現(xiàn)象，具有熱力學研究對象的基本特點。建立與傳統(tǒng)動力學指標相類似的熱力學指標是構造廢水生物處理熱力學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指標，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)能量的構成，對其開展研究是廢水生物處理熱力學分析的基礎工作。 本文將對城市污水處理廠污水污泥

2、的能值測定方法進行研究，探索污水污泥熱值測定的技術途徑，確立污水污染物能值指標使用的計算和儀器分析方法，建立類似能值指標與常規(guī)水質指標的對應關系。研究成果將成為廢水處理熱力學研究的關鍵方法論基礎。本研究的主要內容和成果如下： 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量百分含量進行了比較分析，結果

4、顯示：1)污泥干燥基中碳的質量含量比污水高，氧元素在污水污泥中質量含量變化不大，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式的推算，發(fā)現(xiàn)來源不同的污水污泥中有機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物含量，對要求

5、精確計算燃燒熱值來說，必須結合元素分析的結果進行計算。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行3次重復測試，實驗結果的標準偏差≤±0.452％，相對標準偏差≤±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性，但揮發(fā)分與高位熱值的相關性獲得的計算結果與實測熱值也有一定差距。碳、氫、氧三種元素的質量含量與污泥高位熱值的相關性并不明顯。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>有較好的相關性，可推導得出COD與高位熱值的對應關系為HHV=11.6kJ/gCOD，并與前人的理論統(tǒng)計結果HHV=13.91kJ/gCOD進行了對比，發(fā)現(xiàn)實際測量結果略低于理論計算結果。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，進入污水處理廠的污染物總化學能大約為1.08×10<'9>kJ，出水中化學能約為輸入總能量的2.9％，脫水污泥中的化學能約占21％，