化工污泥中污染物的分布特性及厌氧消化对主要污染物的降解效果开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

0引言

国内石化企业的污水处理厂每年都产生许多含油污泥。国家环保总局、经贸委、公安部于1998年1月4日联合颁布《国家危险废物名录》中的HW08己将其列入危险废弃物，如果不经过无害化处理进行排放会对环境造成严重影响。长期以来一直缺乏对这些污泥进行有效处理，随着人们环保意识的逐渐提高，含油污泥的污染越来越引起人们的重视。因此国内外许多学者都对化工含油污泥的处理方法进行研究。本文就含油污泥的处理方法进行总结和评述，并研究各种絮凝剂对化工污泥的脱水性能的影响。

1含油污泥的来源、特点和危害

1.1化工污泥的来源

化工厂、炼油厂在污水处理过程中隔油池产生的油泥，浮选池产生的浮渣，生化池产生的剩余活性污泥以及污水调节罐、污油罐和絮凝沉降池等构筑物产生的罐底油泥被简称为三泥。

1.2含油污泥的特点

油田含油污泥的组成成分极其复杂，一般由水包油、油包水以及悬浮固体杂质组成，是一种极其稳定的悬浮乳状液体系，含有大量的老化原油、蜡质、沥青质、胶体、固体悬浮物、细菌、盐类、酸性气体、腐蚀产物等，还包括生产过程中投加的大量絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等水处理剂。因此含油污泥乳化充分，难度较大，固相难以彻底沉降，给污泥处理带来很大的难度（吕雪峰，2013年）。

如炼油厂污水处理过程中的浮选污泥约占三泥总量的50%-60%。在油田含油污水处理中产生的含油浮渣更多。污泥经压滤后其组成为含水80%-85%，含油5%-15%，固体含量5%-7%。固体含量中主要成分是Al(OH)3。总之，石油化工污泥的特点是污泥量大、含水率高。由于普遍含油，污泥与水的亲和力很强，高难浓缩，不易发酵和脱水（曹江，2008）。

1.3含油污泥的危害

化工厂产生的大量含油污泥如果不对其进行无害化处理，它将在不同程度上污染生产区域及周边环境。

(1)油气的挥发会使空气中的总烃浓度超标；

(2)散落和堆放的含油污泥会污染周边区域的土壤，造成土壤中石油类的含量超标，并使区域内的植被受到破坏，也会破坏区域的生态环境；

(3)含油污泥中的烃类和金属物质等流入污染地表水甚至地下水，并且使水体中的BOD、COD和石油类的含量等严重超标；

(4)含油污泥中的重金属、寄生虫(卵)、病原菌和放射性核素等有毒有害物质，这些物质难以降解，会对人体健康会产生很大的危害（朱嘉卉，2014年）。

石油类物质对人体的影响也是不容忽视的。石油中的芳香烃类物质对人体的

毒性较大，尤其是双环和三环为代表的多环芳烃毒性更大。

3化工污泥脱水性能的研究

3.1污泥的性质和脱水性能的关系

（1）污泥的物理结构和脱水性能

污泥颗粒尺寸对污泥的脱水性能有较大影响，，当胶体颗粒比例增加时，离心分离的固体回收率降低，压滤机的滤饼渗透性变低，过滤性变差，调理剂最佳用药量增加；污泥颗粒的密度也被认为是影响污泥脱水性能的主要因素之一。

（2）污泥的化学组成及脱水性能

污泥的化学组成非常复杂，主要是有机物、无机物等组成的复杂混合物，其中胞外聚合物(EPS)对污泥脱水性能的影响尤为显著，在活性污泥生物凝聚、沉降及脱水方面，都被认为有相当大的影响。

陈银广等研究了酸和表面活性剂对活性污泥脱水性能、沉降性能和EPS的影响。通过测定脱水清液中多糖、蛋白质、DNA的含量来考察药剂对EPS的影响。试验结果显示酸和表面活性剂通过改变污泥絮体的表面性质，降低了EPS含量，释放出间隙水，从而提高了污泥的脱水性能和沉降性能，建议可以作为污泥加絮凝剂调理前有效的预处理手段。同时，EPS是使带有同性电荷的微生物体形成絮体的重要因素，其絮凝作用对污泥脱水有利:但它本身通过选择吸收、官能团电离等作用可以吸附、吸收水分，其高度水合作用对污泥脱水不利。不同种类污泥EPS含量及污泥脱水性能的关系可以使污水厂合理地确定脱水方案以确保污泥最佳脱水效果（陈银广，2000年）。

(3)污泥絮体特性及其脱水性能

众所周知，污泥絮体特性与污泥的脱水性能之间有密切的关系。许多研究证明，絮体尺寸、密度、结构等在污泥脱水中起着重要作用。

Chrisyelle等试验研究了铁铝絮凝剂絮体结构对污泥脱水性能的影响。絮体尺寸可由基本单元尺寸和分形尺寸来衡量，以CST(毛细吸水时间)值作为污泥脱水速度的评价指标，以污泥结合水含量作为污泥脱水程度的评价指标。通过粘土悬浮液化学条件的改变来改变絮体结构从而影响污泥脱水性能。试验发现在同样条件下，铁盐絮体分维尺寸较铝盐絮体分维尺寸小，即铁盐絮体结构更开放些，因此含更多的水，但结合水含量却少些，因此其污泥脱水程度高些。污泥脱水阻力也与絮体结构有关，当絮体小些，CST也小些，对于同样的絮体直径，由于铝盐族小些，因此铝盐的CST值要小些（Chrisyelle，2004年）。

3.2污泥调理的方法

污泥脱水是污泥处理处置中一个非常重要的环节，脱水程度的好坏直接决定了活性污泥资源化利用的途径，而且滤饼含固率越高活性污泥体积越小，运输成本越低，后续处理也越简单。但是污水处理厂排放的活性污泥具有高度亲水性，水分子与活性污泥表面颗粒的结合力很强，直接机械脱水的效果很差，因此有必要在机械脱水前对活性污泥进行一系列的调理，以改变活性污泥颗粒表面的性质和组分、破坏活性污泥的絮体结构，减小其与水的亲和力、释放其中的水分，从而改菩活性污泥脱水性能，提高机械脱水的效率。

目前常用的活性污泥调理方法主要以下两类:（1)物理调理:通过外加能量或应力来改变活性污泥性质，如温度、超声、微波、电解等；(2)化学调理:加入化学调理剂改变

活性污泥性质，如絮凝剂、酸碱、氧化剂等。

3.2.1物理调理

物理调理法是指通过外加能量或应力来改变活性污泥性质的方法，它们能破坏活性

污泥絮体组成和细胞结构，释放絮体间的表面水和内部水，在机械脱水的过程中加快活

性污泥脱水速率，提高脱水程度。传统物理调理主要包括加热和冻融调理，现代科技带

来了超声波、微波、电解等方式调理活性污泥。

3.2.2化学调理

污泥调理是为了改善污泥脱水性能，化学调理是其最常用的一种手段。化学调理即在污泥中加入化学药剂(如助凝剂、混凝剂等)，使颗粒絮凝，改善脱水性育旨。

助凝剂本身一般不起混凝作用，而在于调节污泥的pH值，改变污泥颗粒的性质、结构，破坏胶体稳定性，供给污泥以多孔状格网的骨骼，提高絮凝剂的絮凝效果，增强絮体强度等。常用的助凝剂主要是一些填充料如硅藻土、锯屑、电厂粉尘和石灰等惰性物质。污泥机械脱水前投加一定量的助凝剂可以提高污泥的脱水速率，增加脱水后泥饼的含固率，泥饼容易剥离滤布，从而提高机械脱水的工作效率。

张尧通过对不同浓度的絮凝剂的处理效果比较，分析确定了最佳的絮凝剂浓度，实验结果表明加入聚合氯化铝1.0%时效果最佳;加入阳离子型聚丙烯酞胺溶液15.0%时效果最佳。综合对比了这两种絮凝剂的处理效果，分析研究表明阳离子型聚丙烯酞胺在化工污泥处理上的综合性能更好，性价比也高（张尧，2013年）。潘胜等人利用Fenton试剂研究对剩余污泥的脱水效果的改善中，H2O2/Fe2 =812，温度为50℃，反应时间60min（潘胜，2012）。马俊伟等人研究Fenton试剂与CPAM联合调理对污泥脱水效果的影响，发现FeSO4=4g/L（Fe2 =0.4g/L）H2O2=6g/L时，污泥含水率由原泥的85.5%降至76.7%，再投加CPAM3kg/t联合调理后污泥含水率降至74.8%（马俊伟，2013）。

3.2.3生物调理

一般来说，污泥消化是最常用的生物调理方法。污泥消化包括厌氧消化和好氧消化。

好氧消化是在对污泥进行长时间曝气的条件下，微生物通过细胞原生质的内源呼吸和自

身氧化取得能量的一种方法，在此过程中，细胞物质中有机组分被氧化为二氧化碳、水

和氨，氨进一步被氧化为硝酸盐。厌氧消化是污泥稳定最常用的方法，它是在无氧条件下，利用厌氧菌的作用，使有机物液化、气化而分解为稳定物质，病菌、寄生虫卵被杀灭，污泥达到减量化和无害化的一种方法。在消化过程中，污泥内部的EPS会被水解，提高污泥的脱水性能。

3.3化学调理效果的影响因素

(1）混凝剂的种类及其投加量对调节效果的影响

无机混凝剂中，铁盐和铝盐相比，铁盐所形成的絮体比重较大，需要的投加量较少而铝盐形成的絮体比重较轻，投加量较多。

无机混凝剂的投加量一般比有机高分子混凝剂要高。一般情况下，三氯化铁的投加量为510%聚合氯化铝和聚合硫酸铁约为1-3%，而聚丙烯酰胺的投加量一般低于1%。由于污泥种类和数量不同，投加量没有一定的标准，因此国内外多数是在现场或实验室经试验确定混凝剂的种类和投加量。

(2)污泥种类和性质对调节效果的影响

污泥作为化学调节的对象，其种类和性质直接影响化学调节的效果。试验研究证明，对初沉污泥的调节效果最好，对剩余活性污泥的调节效果最差，对混合污泥的调节效果居中。当污泥中有机物含量越高时，采用聚合度越高的有机高分子混凝剂，其调节效果越好。

(3)pH值对调节效果的影响

pH值影响无机混凝剂的水解产物形态，使调节效果有很大差异。各种混凝剂使用时，都要求一定的pH范围，pH过高或过低，对调节效果都有很大影响。

几种常用混凝剂使用时最佳的pH值范围见表3-3

(4)温度对调节效果的影响

污泥的温度过高或过低，都影响无机混凝剂的水解作用，温度过高，混凝剂反应速度加快，形成的絮体细小，调节效果下降;而温度过低，混凝剂的水解反应变慢，影响污泥与混凝剂混合均匀。另外，温度低，污泥的动力粘度增加，污泥比阻随之增大，从而导致污泥过滤脱水难度提高。

(5)搅拌强度和时间对调节效果的影响

在投加混凝剂时，如果搅拌的速度和时间选择适当，可以提高调节效果。搅拌强度一般不要超过99.4S-，以22.6S-99.4S-，为宜。搅拌时间过短，污泥混合不均，搅拌时间过长，会因搅拌而打碎所形成的絮体。因此，搅拌时间过长或过短，都不利于混凝剂对污泥的调节。

4结论和展望

参考文献：

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本部分的研究内容包括：

1.采集污泥样品，测定分析污泥中污染物的分布特性，构建污泥厌氧消化工艺。

2.化工污泥厌氧发酵后，测定分析其中主要污染物的降解情况。