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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃政中
研究生(外文):Cheng-Chung Huang
論文名稱:反應槽型式對污泥超音波水解性能之影響
論文名稱(外文):Effects of Reaction Conformation on sludge hydrolysis in ultrasonic process
指導教授:莊順興莊順興引用關係
指導教授(外文):Shun-Hsing Chuang
口試委員:張維欽高年信
口試委員(外文):Wei-Chin ChangNien-Hsin Kao
口試日期:2015-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:比能量空穴效應超音波污泥水解反應槽型式
外文關鍵詞:Specific energyCaritation effectultrasoundsludge hydrolysisreactor model
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本研究針對超音波應用於污泥水解之成效加以探討,並比較超音波設備設置位置之影響,同時再以不同反應槽型式比較污泥水解之效應。
超音波水解污泥同時產生熱能與空穴效應,空穴的產生與水解效應有明顯的關係,由超音波設備設置點可觀查到此現象。
將超音波設施置於污泥上方進行水解,反應初期(500 ml, 5 min, Es= 4.3 kJ/kg TS)之水解效率DD為12.5%,若以超音波設施置於污泥下方,反應初期(500 ml, 3.5 min, Es= 2.6 kJ/kg TS)之水解效率DD可達21.5%,顯示超音波裝置之位置明顯影響其效果。以固定超音波能量35,000 J對六種不同反應槽型面積與8種污泥高度進行試驗,結果顯示反應槽型式與高度同時影響污泥水解效率,當輸入比能量(Es)高於1.5 kJ/kg TS,污泥水解效應良好,當比能量高於13.7 kJ/kg TS,則污泥水解效能下降。
實驗數據顯示不適當的反應槽型式對污泥水解效能有嚴重影響,適當的反應槽高度與面積,可提升污泥水解效率。

The study focused on effect of ultrasound application on sludge hydrolysis. The influence of the position of ultrasonic equipment in the reactor and the different reaction type were investigated in this study.
It will produce heat and carvitation effect when using ultrasound to hydrolyze sludge. The cavitation is deeply influenced by the hydrolysis effect according to the cavitation of the ultrasound facilities in the reactor.
When the ultrasound facilities were set in the top of the reactor position setting, the hydrolysis efficiency of DD in the preliminary reaction (500 ml, 5 min, Es=4.3 KJ/kg TS) is 12.5%. And the hydrolysis efficiency of the preliminary reaction (500 ml, 3,5 min, Es=2.6 KJ/kg TS) can reach 21.5% if locating the ultrasound facilities in the bottom of the reactor. It demonstrates that its effect is deeply influenced by the position of the ultrasound facilities. Adopting fixed ultrasound energy of 35,000 J to experiment with six different kinds of reactor with different A/H ratio. The reactor section area and height both influence the hydrolysis efficiency of sludge. The sludge hydrolysis effect will be good when the specific energy input (Es) is above 1.5 KJ/kg TS, and it will decrease when the specific energy is above 13.7 KJ/kg TS.
The experimental data shows that inappropriate reactor model makes a great adverse influence on the effect of sludge hydrolysis. Appropriate reactor model with A/H ratio can significantly increase the hydrolysis efficiency of sludge.

目錄
中文摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
第一章 前言 1
1.1研究緣起 1
1.2研究目的 2
1.3研究內容 2
第二章 文獻回顧 3
2.1超音波水解污泥特性 3
2.1.1超音波能量特性 4
2.1.2超音波物理特性 6
第三章 研究方法與設備 10
3.1研究架構 10
3.2材料與設備 12
3.2.1超音波水解設備 12
3.2.2研究材料 16
3.2.3 其他設備 16
3.3評估指標與分析方法 17
3.3.1評估指標 17
3.3.2分析方法 18
第四章 結果與討論 18
4.1超音波水解特性最適效能 18
4.2超音波能量 21
4.3反應槽直徑、高度比對水解效果之影響 24
4.4超音波能量與pH關係 30
4.5超音波能量與各反應槽型式之關係一 31
4.6超音波能量與各反應槽型式之關係二 53
4.7超音波能量與各反應槽型式之關係三 58
第五章 結論與建議 60
5.1結論 60
5.2建議 61
參考文獻 62
記錄參數 63

表目錄
表2-1 超音超音波破率污泥後粒徑分佈表 7
表3-1超音波監測記錄及指標項目 12
表3-3 效能評估表 17
表4-1 超音波設備水解污泥之操作參數 18
表4-2 消化污泥超音波水解之固體物特性分析1 19
表4-3 總能量理論計算值 21
表4-4 記錄功率變化值 22
表4-5 超音波設備水解污泥之操作條件 25
表4-6污泥水解之記錄計算參數 25
表4-7污泥水解之分析SS、VSS、TS數值 26
表4-8污泥水解之分析TVS、TCOD、SCOD數值 26
表4-9 超音波水解前、後Ph變化 30
表4-10 1”管徑超音波水解污泥記錄分析值 31
表4-11 1.25”管徑超音波水解污泥記錄分析值 36
表4-12 1.5”管徑超音波水解污泥記錄分析值 39
表4-13 2”管徑超音波水解污泥記錄分析值 42
表4-14 2.5”管徑超音波水解污泥記錄分析值 45
表4-15 3”管徑超音波水解污泥記錄分析值 48
表4-16 超音波水解較佳條件範圍 51
表4-17 超音波水解溫度整合併 53
表4-18 超音波水解DD值計算參數整合併 55
表4-19 超音波水解UED值計算參數整合併 56
表4-20 超音波水解UED值計算參數整合併 59


圖2-1 厭氧產氣階段 3
圖2-2 超音波能量傳輸型態 4
圖2-3超音波能量空化產生與消滅 5
圖2-4 超音波破率污泥視意圖 6
圖2-5 超音波破率污泥後粒徑分佈圖 7
圖2-6 超音波空化現象產生光點圖 8
圖2-7 超音波空化現象產生光點放大圖 8
圖2-8 超音波空化現象及能量與時圖 9
圖3-1 試驗流程圖 11
圖3-3超音波水解操作圖 13
圖3-4超音波水解設備相片 13
圖3-5超音波水解操作圖 14
圖3-6超音波設備相片 15
圖3-7超音波設備相片 15
圖4-1 超音波水解-DD、pH、溫度 19
圖4-2 超音波水解-SS、TS、VS、VSS、TCOD 20
圖4-3 超音波能量對各反應槽與高度曲線圖 23
圖4-4 超音波能量密度對各反應槽與高度曲線圖 23
圖4-5 Es對溫度與DD值的關係 27
圖4-6 反應槽型式直徑對溫度與DD值的關係 27
圖4-7 污泥高度對溫度與DD值的關係 28
圖4-8 槽體直徑與探頭直徑比值對溫度與DD值的關係 28
圖4-9 污泥高度與試驗體直徑比值對溫度與DD值的關係 29
圖4-10 污泥高度與試驗體面積比值對溫度與DD值的關係 29
圖4-11 超音波水解後與pH值的關係 30
圖4-12 1”管徑超音波水解污泥Es對DD與溫度趨勢 32
圖4-13 1”管徑超音波水解污泥Es與分析趨勢 32
圖4-14 1”管徑超音波水解污泥溫度與分析趨勢 34
圖4-15 1”管徑超音波水解污泥溫度與分析趨勢 34
圖4-16 1.25”管徑超音波水解污泥Es對DD與溫度趨勢 36
圖4-17 1.25”管徑超音波水解污泥Es與分析趨勢 37
圖4-18 1.25”管徑超音波水解污泥溫度對DD與Es分析趨勢 37
圖4-19 1.25”管徑超音波水解污泥溫度對固體物分析趨勢 38
圖4-20 1.5”管徑超音波水解污泥Es對DD與溫度趨勢 39
圖4-21 1.5”管徑超音波水解污泥Es與分析趨勢 40
圖4-22 1.5”管徑超音波水解污泥溫度對DD與Es分析趨勢 40
圖4-23 1.5”管徑超音波水解污泥溫度對固體物分析趨勢 41
圖4-24 2”管徑超音波水解污泥Es對DD與溫度趨勢 42
圖4-25 2”管徑超音波水解污泥Es與分析趨勢 43
圖4-26 2”管徑超音波水解污泥溫度對DD與Es分析趨勢 43
圖4-27 2”管徑超音波水解污泥溫度對固體物分析趨勢 44
圖4-28 2.5”管徑超音波水解污泥Es對DD與溫度趨勢 45
圖4-29 2.5”管徑超音波水解污泥Es與分析趨勢 46
圖4-30 2.5”管徑超音波水解污泥溫度對DD與Es分析趨勢 46
圖4-31 2.5”管徑超音波水解污泥溫度對固體物分析趨勢 47
圖4-32 3”管徑超音波水解污泥Es對DD與溫度趨勢 48
圖4-33 3”管徑超音波水解污泥Es與分析趨勢 49
圖4-34 3”管徑超音波水解污泥溫度對DD與Es分析趨勢 49
圖4-35 3”管徑超音波水解污泥溫度對固體物分析趨勢 50
圖4-36超音波水解溫度記錄圖 54
圖4-37超音波水解DD值計算參數圖 55
圖4-38超音波水解UED (kJ/L)值計算參數圖 56

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