摘 要

污泥的产生量逐年增加，污泥的有效处理处置刻不容缓，污泥脱水是最直接最合适的污泥减量化的方式。剩余污泥的脱水性能差，需要经过一定的调理技术改善污泥的脱水性能。

本课题用磁场和紫外场处理污泥，选用处理强度和处理时间作为影响因素，研究这两个物理场对污泥脱水性能的影响。实验表明，磁场和紫外线单独处理都能有效改善污泥脱水性能。低磁感应强度磁场相比于高磁感应强度更适合调理市政剩余污泥，最佳磁感应强度为150mT，最佳磁化时间为30min，在最佳磁化条件下，污泥比阻相比于原样下降88.4%。紫外线照射调理市政剩余污泥，最佳照射强度为30W紫外灯管照射，最佳照射时间为30min，在最佳紫外线处理条件下，污泥比阻相比于原样下降92.5%。

关键词：磁场处理 紫外处理 剩余污泥 脱水性能

Study on Dewatering Effect of Magnetic Field and Ultraviolet Ray on Sludge

Abstract

The production of sludge is increasing year by year, and the effective treatment and disposal of sludge is urgent. Sludge dewatering is the most direct and appropriate way of sludge reduction. The dewatering performance of excess sludge is poor, so it is necessary to improve the dewatering performance of sludge through certain conditioning technology.

In this paper, magnetic field and ultraviolet field were used to treat sludge, and treatment intensity and treatment time were selected as influencing factors to study the effect of these two physical fields on sludge dewatering performance. Experiments show that both magnetic field and ultraviolet treatment can effectively improve sludge dewatering performance. Compared with high magnetic induction intensity, low magnetic induction intensity magnetic field is more suitable for Municipal Excess Sludge treatment. The optimum magnetic induction intensity and magnetization time for magnetic field conditioning of excess sludge are 150 mT and 30 min respectively. Under the optimum magnetic induction condition, the specific resistance of sludge decreases by 88.4% compared with the original sludge. Ultraviolet irradiation conditioning Municipal Excess sludge, the optimal irradiation intensity is 30W ultraviolet lamp tube irradiation, the optimal irradiation time is 30 minutes, under the optimal ultraviolet treatment conditions, sludge specific resistance is 92.5% lower than the original.

Keywords: magnetic field treatment; ultraviolet treatment; residual sludge; dehydration performance

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1污泥现状 1

1.2 污泥简介 1

1.2.1 污泥来源与分类 1

1.2.2 污泥性质 2

1.2.3 污泥中的水分 5

1.3 污泥处理处置技术 6

1. 卫生填埋 6

2. 污泥焚烧 7

3. 回田农用 7

4. 海洋倾倒 7

1.4 污泥脱水理论研究历程 7

1.5污泥调理技术 8

1.5.1 物理调理 8

1.5.2 化学调理 10

1.5.3 生物调理 11

1.5.4 联合调理 11

1.6 污泥处理新思路和新方法 12

1.6.1 磁场在污泥调理中的应用 12

1.6.2 紫外线在环保领域的应用 12

1.7 课题研究目的、意义和主要内容 13

1.7.1 课题研究目的、意义 13

1.7.2 实验内容 14

第二章 理论基础 15

2.1 污泥调理理论基础 15

2.2 磁场调理污泥的理论基础 16

2.2.1 磁致物理效应 16

2.2.2 磁致化学效应 16

2.2.3 磁致生物效应 18

2.3 紫外线调理污泥的理论基础 18

2.3.1 紫外线简介 18

2.3.2 紫外线调理污泥的理论基础 19

第三章 实验部分 21

3.1 实验材料 21

3.2 实验装置 21

3.2.1 磁化实验装置 21

3.2.2 紫外处理装置 23

3.3 实验仪器 26

3.4 污泥脱水效果表征参数及测定方法 26

3.4.1 污泥沉降性能测试方法 26

3.4.2 污泥含水率 27

3.4.3 污泥比阻 27

3.4.4 抽滤后滤饼的含水率 28

3.4.5 真空抽滤速率 29

3.5 实验步骤 29

第四章 磁化处理对污泥沉降及脱水效果研究 31

4.1 磁化处理对污泥沉降性能的影响 31

4.1.1 相同磁感应强度，不同磁化时间对污泥沉降比的影响 31

4.1.2 相同磁化时间，不同磁感应强度对污泥沉降比的影响 34

4.1.3 磁场对污泥沉降速率的影响 36

4.2 磁化处理对污泥含水率的影响 38

4.2.1 相同磁感应强度，不同磁化时间对污泥含水率的影响 38

4.2.2 相同磁化时间，不同磁感应强度对污泥含水率的影响 40

4.2.3 磁场对污泥含水率的影响小结 40

4.3 磁化处理对污泥脱水性能的影响 41

4.3.1 磁化处理对污泥比阻的影响 41

4.3.2 磁化处理对污泥抽滤速率的影响 44

4.3.3 磁化处理对污泥抽滤后泥饼含水率的影响 45

4.3.4 磁化处理对污泥脱水性能的影响小结 46

第五章 紫外处理污泥对污泥脱水性能的影响 47

5.1 紫外处理对污泥含水率的影响 47

5.2 紫外处理对污泥脱水性能的影响 47

5.2.1 紫外处理对污泥比阻的影响 47

5.2.2 紫外处理对污泥抽滤速率的影响 50

5.2.3 紫外处理对污泥抽滤后泥饼含水率的影响 51

5.2.4 紫外处理对污泥脱水性能的影响小结 52

第六章 总结和展望 53

6.1 总结 53

6.2 展望 54

参考文献 55

致谢 60

1. 引言

1.1污泥现状

我国城市化建设和工业化生产的不断发展，工业和生活产生的污水量迅速增长。污水作为一种污染物，不能直接排放到自然水体中，需要经过工艺处理达标后方能排放，因此，污水量的迅速增长推动了我国污水处理产业的快速发展。目前，活性污泥法是一种经济有效易行的污水处理方法，在我国污水处理厂中普及，其处理污水会产生大量污泥。污泥中的微生物利用生物代谢转化去除污水中的污染物质，同时污泥形成絮体结构吸附污水中的悬浮物。活性污泥法在实践中不断调整完善，技术日渐成熟，而污水处理系统中部分污泥回流，但大部分作为剩余污泥排出，因此污水处理厂需要处理的污泥量越来越多。根据国家发展改革委统计，我国“十三五”期间，城镇水污水处理能力将从2.17亿m³/d提升到2.69亿m³/d，按照行业经验，每一万吨生活污水产生湿污泥大约5吨（80% 含水率）来计算，预计2020年底，年市政污泥产生量将达到5000万吨^[1]。

城市污水剩余污泥含有大量的水分、盐类、难降解的有机污染物、重金属、致病菌以及少量的寄生虫等，如果不妥善处理，极易对土壤和地下水等造成二次污染，将会造成严重的环境甚至人类健康问题，因此污泥的处理处置受到人们广泛的关注^[2]。一般情况下，剩余污泥的处理处置费用占整个污水处理厂总运行费用的50%-60%^[3]，处理处置需要高额的成本。总体而言，我国污泥处理处置技术存在形式单一，处理能力不足，稳定化和减量化程度远远不够，污泥处理处置率低等问题^[4]，污泥处理处置是个难题，也是个机遇。

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