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第1章 绪论 1

1.1 污水处理厂的污泥 1

1.1.1 污泥的性质 1

1.1.2 污泥的构成 2

1.2 市政污泥的环境问题 5

1.2.1 有机污染物 5

1.2.2 病原微生物 5

1.2.3 重金属 6

1.2.4 其他危害 6

1.3 市政污泥的处理处置 7

1.3.1 污泥处理的基本方法 7

1.3.2 污泥处置的基本方法 10

1.4 市政污泥资源化利用概况 15

1.4.1 厌氧消化产沼气 17

1.4.2 发酵产挥发性短链脂肪酸 19

1.4.3 污泥焚烧发电 19

1.4.4 污泥制氢 21

1.4.5 污泥热解制油 23

1.4.6 制备生物炭 24

1.4.7 制备可降解塑料 25

1.4.8 制备肥料 26

1.4.9 其他资源化技术 27

第2章 市政污泥的产生与性质 29

2.1 市政污泥的来源与分类 29

2.2 市政污泥的产生量 30

2.2.1 初沉污泥量计算 30

2.2.2 剩余污泥量计算 31

2.2.3 污泥量计算 34

2.3 市政污泥的基本特性 34

2.3.1 物理特性 35

2.3.2 化学特性 36

2.3.3 生物特性 39

2.4 市政污泥的常规特性 40

2.4.1 污泥中营养物质含量 40

2.4.2 污泥中重金属离子含量 41

2.4.3 污泥中的病原微生物 42

2.4.4 污泥的碳氮比 43

2.4.5 污泥的pH和碱度 43

2.4.6 污泥的可燃性和热值 44

第3章 市政污泥成分的测定 45

3.1 常规指标 45

3.1.1 含水率 45

3.1.2 挥发性固体含量 46

3.1.3 灰分含量 46

3.1.4 总碱度及pH的测定 47

3.2 有机组分 48

3.2.1 有机氮和蛋白质含量 48

3.2.2 碳水化合物含量 50

3.2.3 脂类含量 51

3.3 总磷、总钾和重金属 52

3.3.1 总磷浓度 52

3.3.2 总钾浓度 53

3.3.3 重金属含量 54

3.4 挥发性短链脂肪酸和沼气组分 56

3.4.1 挥发性短链脂肪酸浓度 56

3.4.2 沼气及其组分 57

第4章 市政污泥的预处理及处置案例分析 59

4.1 预处理的目的 59

4.2 预处理的方法与原理 60

4.2.1 化学预处理 60

4.2.2 物理预处理 61

4.2.3 生物预处理 65

4.2.4 联合预处理 66

4.3 市政污泥处置实例分析 68

4.3.1 市政污泥处置主要方式及特点 68

4.3.2 市政污泥一体化处理典型案例 69

4.3.3 石油化工污泥处理案例分析 73

第5章 市政污泥厌氧消化产沼气 77

5.1 市政污泥厌氧消化产沼气的基本原理 77

5.1.1 厌氧消化产沼气代谢机理 77

5.1.2 厌氧消化微生物学机理 79

5.1.3 厌氧消化工艺分类 79

5.1.4 厌氧消化的优缺点 84

5.2 厌氧消化产沼气主要工艺 85

5.3 厌氧消化系统的运行控制和管理 88

5.3.1 运行控制要点 88

5.3.2 安全管理要点 89

5.3.3 二次污染控制和要求 90

第6章 市政污泥发酵产挥发性短链脂肪酸 92

6.1 市政污泥厌氧发酵产酸的基本原理 92

6.1.1 市政污泥厌氧发酵产酸的代谢机理 92

6.1.2 市政污泥厌氧发酵产酸的微生物学机理 94

6.2 影响市政污泥厌氧发酵产酸的主要因素 95

6.2.1 温度 96

6.2.2 pH 96

6.2.3 常量元素 97

6.2.4 微量元素 97

6.2.5 水力停留时间 98

6.2.6 污泥停留时间 98

6.2.7 氧化还原电位 99

6.2.8 有机负荷 99

6.2.9 预处理 99

6.3 微量金属元素对市政污泥厌氧发酵产酸的作用 100

6.3.1 微量金属元素的作用 100

6.3.2 微量金属元素的生物可利用度 101

6.4 单一微量金属元素对市政污泥厌氧发酵产酸的影响 101

6.4.1 微量元素Co2＋对VFA产量和组成的影响 101

6.4.2 微量元素Cu2＋对VFA产量和组成的影响 103

6.4.3 微量元素Mo7＋对VFA产量和组成的影响 105

6.4.4 微量元素Mn2＋对VFA产量和组成的影响 107

6.4.5 微量元素Fe2＋对VFA产量和组成的影响 109

6.4.6 微量元素Zn2＋对VFA产量和组成的影响 111

6.5 不同微量金属元素对厌氧发酵产酸影响的比较 113

6.5.1 微量金属元素对总酸产量影响的比较 113

6.5.2 微量金属元素对单酸组成影响的比较 114

6.5.3 微量金属元素对总酸产率影响的比较 115

6.6 响应面优化市政污泥厌氧发酵产酸的微量元素复配条件 115

6.6.1 响应面优化产总酸分析 116

6.6.2 响应面优化产乙酸分析 121

6.6.3 响应面优化产丁酸分析 127

第7章 市政污泥产沼气与磷回收 133

7.1 磷回收的主要方法 133

7.1.1 沉淀法 133

7.1.2 结晶法 135

7.1.3 吸附-解吸法 135

7.2 影响磷回收的主要因素 136

7.2.1 pH 136

7.2.2 构晶离子比例 136

7.2.3 反应时间 136

7.2.4 晶种 137

7.2.5 有机物及Ca2＋ 137

7.3 市政污泥产沼气与磷回收实验方案 137

7.3.1 实验内容 137

7.3.2 实验材料 139

7.3.3 实验步骤 139

7.4 温度对市政污泥厌氧发酵产沼气和磷释放的影响 140

7.4.1 温度对污泥厌氧发酵产气率的影响 140

7.4.2 温度对污泥厌氧发酵过程磷释放的影响 142

7.4.3 发酵过程中NH？-N和VFA浓度的变化 143

7.4.4 不同温度条件下污泥产气特性和磷释放率的比较 145

7.5 厌氧发酵液中磷的回收 146

7.5.1 不同厌氧发酵液磷回收率的比较 146

7.5.2 磷回收产物的结构表征 148

7.5.3 发酵液磷回收前后的三维荧光光谱特征 149

第8章 市政污泥制备生物活性炭吸附材料 153

8.1 生物活性炭吸附材料的制备方法 153

8.1.1 热解法 154

8.1.2 物理活化法 154

8.1.3 化学活化法 155

8.1.4 化学物理活化法 158

8.2 污泥基碳吸附材料的制备及应用 158

8.2.1 直接碳化法 159

8.2.2 催化活化法 159

8.2.3 添加碳源法 160

8.2.4 污泥基碳吸附材料的环境修复应用 161

8.3 介孔碳材料的制备 162

8.4 类模板法制备污泥基介孔碳材料的工艺条件 164

8.4.1 模板剂浓度的影响 164

8.4.2 SS／模板剂剂量比的影响 165

8.4.3 制备干化条件的影响 167

8.4.4 碳化温度的影响 169

8.4.5 类模板法制备工艺条件的确定 170

8.5 白云石石灰活化法制备SMC材料工艺 171

8.5.1 DLL/SS的影响 171

8.5.2 DLL组分的影响 171

8.5.3 制备干化条件的影响 173

8.5.4 碳化温度的影响 174

8.5.5 DLL活化法制备工艺条件的确定 175

8.6 污泥基介孔碳材料污水处理应用 175

8.6.1 对DMP的吸附研究 176

8.6.2 对苯酚的吸附研究 176

8.6.3 对蒽的吸附研究 177

第9章 市政污泥资源化利用环境管理 179

9.1 恶臭控制方法 179

9.1.1 掩蔽剂法与稀释法 179

9.1.2 湿式吸收氧化法 180

9.1.3 化学洗涤法 180

9.1.4 生物过滤法 181

9.1.5 常用的恶臭控制法 181

9.2 资源化利用的风险分析与管理 182

9.2.1 安全风险分析与管理 182

9.2.2 安全风险管理措施 182

9.2.3 环境风险分析与管理 183

9.2.4 环境风险管理措施 184

参考文献 185