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1. 研究目的与意义(文献综述)
(1)目的及意义 随着城市的发展,市政污水处理厂的规模和处理量也在不断扩大。活性污泥法作为目前最为成熟的生物法,在市政污水处理中应用广泛,然而作为生物处理过程的副产物,污水处理厂的剩余污泥量逐年增加,约占水量的0.3%-0.5%(污泥含水率以97%计),而且约80%的污泥尚未得到妥善处理,污泥的处理与处置费用约占污水处理厂运行费用的一半,成为污水厂的严重负担。此外,剩余污泥成分复杂,通常含有大量的有毒有害物质,如细菌、病毒、重金属等,过去往往将剩余污泥简单处理后丢弃至环境中,这不仅对环境造成危害,而且忽视了污泥中许多可再利用的成分(如N、P、有机物等)。合理处置这些剩余污泥,已经成为急需解决的环境问题。本课题为通过分析已有的研究文献,总结污水处理厂剩余污泥的资源化处置方法,分析各种处置方法的作用原理、处置效果、优缺点,并利用已学的理论知识,提出改善剩余污泥资源化处置效果的策略。(2)国内外的研究现状分析我国剩余污泥处理处置技术与手段尚处在起步阶段。目前,国内常用的剩余污泥处理处置技术为:污泥浓缩、污泥稳定、污泥脱水。我国剩余污泥处理处置的最终手段通常有农业利用、填埋、园林绿化、制备建筑材料等,卫生填埋是最广泛的使用方法,占13%,其次是土地利用(2%),焚烧(0.4%)和建筑材料生产(0.2%)。此外,卫生填埋,耕地应用,焚化和建筑材料的成本估计分别为分别为72-96美元/吨,240-280美元/吨,240-260美元/吨和240-260美元/吨,而不正确的处理成本仅为16-24美元/吨左右。因此,污水处理厂和相关组织通常会选择廉价的处理路线。在中国,只有50%的污水处理厂采用厌氧消化来稳定剩余污泥。但是,由于运营专业知识不足和资金不足,在这50%的工厂中只有30%能够正确地运行厌氧消化设备。此外,由于剩余污泥的含沙量高,挥发性有机化合物含量低,采用厌氧消化工艺处理剩余污泥的效率不高。由于国内对于剩余污泥的处理处置技术研究起步较晚,在技术方面仍然很落后,在今后的污水处理中,剩余污泥的处理处置将占据较大的比例,一些新的处理处置技术和手段正在被研究。欧美、日本等国采用的剩余污泥处理处置方法主要有卫生填埋、焚烧、农用、消化、填海等方法。欧盟各成员国所采用的污泥处理处置方法差异较大,其中采用农用的比例最低为10%(希腊、爱尔兰),最高为60%(法国);卫生填埋比例最低为8%(英国) ,最高为90%(希腊、卢森堡);焚烧比例最低为1%(意大利),最高为24%(丹麦);采取填海方法的仅有三个国家,比例最低为1%(西班牙) ,最高为35%(爱尔兰)。目前,欧盟国家对剩余污泥的处理处置采取的管理原则为层次化管理原则,即循环利用优先于焚烧,焚烧优先于卫生填埋等。美国每年生产超过800万吨的剩余污泥(约23千克剩余污泥/人/年),其中55%应用于耕地,30%用于填满,15%被焚化。预计耕地、填埋和焚化的成本分别为300-800美元/吨、100-650美元/吨和300-500美元/吨。
2. 研究的基本内容与方案
目标:通过阅读国内外污水处理厂剩余污泥资源化处置相关的文献,了解相关技术当前的进展,对其进行概括、分析、比较,提出进一步要研究的问题并进行可行性分析。
基本内容:本文从国内外几种污水处理厂剩余污泥的主要处理方法,新型处理方法,处理技术的比较研究三个方面来撰写。主要处理方法有:卫生填埋,污泥焚烧,土地资源化利用,好氧消化和厌氧消化。新型处理方法有:湿式氧化,制备活性炭,等离子体技术,污泥气化,热解,微生物燃料电池,污泥治油技术。分别阐述了这些技术的基本原理,目前的应用状况,各方法的优缺点,列举出相关数据并进行比较分析。
技术方案:主要采用文献分析法和比较分析法。通过搜集、整理和研究国内外有关污水处理厂剩余污泥资源化处置的文献资料,从而全面地了解处置方法和技术相关的进展,并将其进行比较,了解不同方法和技术的优劣并对当前的方法进行改进或提出新的方法。
3. 研究计划与安排
(1)3月15日-3月25日:查阅不少于80篇的相关文献资料,其中英文文献不少于20篇,完成开题报告;完成不少于2万英文(5000汉字)印刷符且与选题相关的英文文献翻译;(2)3月26日-4月15日:查阅与污水处理厂剩余污泥资源化处置相关的各种文献,对文献中的重点内容做好整理归纳,学习综述型论文的格式要求。
(3)4月16日-5月25日:严格按学校教务处毕业设计论文的格式规范要求和以上任务书的目标任务完成毕业设计论文初稿的撰写(15000字以上)。
(4)5月26日-5月31日:完成毕业设计论文终稿(15000字以上)。
4. 参考文献(不低于12篇)
[1]杨波,陈季华,奚旦立.剩余污泥的处理与处置技术[J].东华大学学报(自然科学版),2005,31(2):126-130.
[2]刘奇,李智.剩余污泥处理技术现状与进展研究[J].四 川 化 工, 2016,19(2):20-22.
[3]李辉,吴晓芙,蒋龙波,等.城市污泥焚烧工艺研究进展[J].环境工程,2014,32(6):88-92.
