剩余活性污泥吸附铅、镉特征的比较研究

论文摘要

本论文系统地研究了不同来源的脱水剩余活性污泥吸附铅、镉的热力学及动力学特性,计算了不同污泥吸附铅、镉的热力学参数,比较了不同污泥的吸附能力,确定了不同污泥吸附铅、镉的动力学特征,分析了动力学参数的差异,研究并讨论了影响污泥吸附铅、镉的因素,完善了脱水剩余活性污泥铅镉的解吸方法,全面地比较了污泥干化和加碱预处理前后吸附铅、镉的动力学及热力学变化并分析了动力学特性变化的原因,探讨了污泥预处理前后吸附特性的改变与预处理的关系,判明了预处理的实效和意义,深化分析了离子交换对污泥吸附铅、镉的贡献及差异,测试分析了参与不同来源的剩余活性污泥吸附铅、镉的官能团类型,测试确定了化学沉淀在污泥吸附铅、镉中的作用情况,初步探讨了污泥吸附铅、镉的作用机制,统计分析了污泥吸附铅、镉的特征参数与污泥组成的相关关系。本论文为污泥吸附重金属废水的应用提供理论支持。研究结果表明,脱水污泥的吸附能力较强;污泥干化后,吸附能力及吸附速率都降低;污泥经碱处理后吸附能力较干污泥有所提高,但不是全部高于湿污泥的吸附能力,所以采用脱水湿污泥直接用于铅、镉的吸附在实际应用上应更简单易行。污泥投加量、pH值对各种污泥吸附铅、镉的影响较大,温度的影响较小,铅镉共存吸附时相互有抑制作用,共存的铅对镉的吸附影响更大。脱水污泥吸附铅、镉后,HCl解吸和EDTA解吸效果各不相同,由于解吸液难于泥水分离,其实用意义有限。离子交换是污泥吸附铅、镉的主要作用机制之一。羟基、氨基、酰基、羧基基团是各种来源污泥吸附铅、镉的主要作用官能团。剩余活性污泥在吸附铅、镉的过程中,形成无机物晶型沉淀的情况不多,离子交换、络合和微沉淀应是铅、镉吸附的主要机制。污泥的组成对污泥吸附特征参数的影响主要表现在吸附热力学参数方面,污泥中的矿物质钙对污泥吸附重金属的能力有影响,而污泥中的钠、铁及锰的含量影响污泥对铅、镉的吸附能力或亲和力,污泥自身的pH不仅影响污泥对镉的吸附强度,也影响污泥吸附镉的动力学特性。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 剩余活性污泥的来源、组成、结构和性质
• 1.2.1 剩余活性污泥的来源
• 1.2.2 剩余活性污泥的组成
• 1.2.3 剩余活性污泥的结构和性质
• 1.3 剩余活性污泥的吸附特性
• 1.3.1 剩余活性污泥对有机物的吸附
• 1.3.2 剩余活性污泥对重金属的吸附
• 1.3.3 剩余活性污泥吸附特性研究现状分析
• 1.4 重金属废水处理技术分析
• 1.4.1 常规重金属废水处理方法及分析
• 1.4.2 重金属的生物吸附技术
• 1.5 本论文研究目的、意义及内容
• 1.5.1 研究目的及意义
• 1.5.2 主要研究内容
• 第2章 实验材料和研究方法
• 2.1 主要试剂及仪器设备
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器设备
• 2.2 剩余活性污泥获取及污泥基本性质分析测定
• 2.2.1 剩余活性污泥获取
• 2.2.2 剩余活性污泥基本性质分析测定
• 2.3 剩余活性污泥吸附铅、镉的实验
• 2.3.1 剩余活性污泥吸附铅、镉的热力学实验
• 2.3.2 剩余活性污泥吸附铅、镉的动力学实验
• 2.3.3 剩余活性污泥吸附铅、镉的影响因素及解吸实验
• 2.3.4 预处理污泥吸附铅、镉的动力学及热力学实验
• 2.3.5 剩余活性污泥吸附铅、镉的机制研究实验
• 2.4 数据处理方法
• 2.4.1 基本参数的表达及计算
• 2.4.2 采用的数学模型
• 第3章 剩余活性污泥来源及性质
• 3.1 剩余活性污泥来源
• 3.1.1 北方某玉米开发有限公司污水处理站
• 3.1.2 北方某化学工业公司污水处理厂
• 3.1.3 北方某城市污水处理厂
• 3.1.4 北方某生鸡屠宰及加工污水处理站
• 3.1.5 北方某汽车制造厂污水处理厂
• 3.2 各污水处理厂站剩余活性污泥化学组成
• 3.2.1 剩余活性污泥的基本化学组成
• 3.2.2 剩余活性污泥重金属含量
• 3.3 各污水处理厂站剩余活性污泥红外光谱特征
• 3.3.1 有机物部分化学基团的红外光谱特征吸收区
• 3.3.2 各污水处理厂站剩余活性污泥红外光谱特征
• 第4章 剩余活性污泥吸附铅、镉热力学及动力学
• 4.1 剩余活性污泥吸附铅、镉的热力学特性
• 4.1.1 污泥Ⅰ吸附铅、镉的热力学特性
• 4.1.2 污泥Ⅱ吸附铅、镉的热力学特性
• 4.1.3 污泥Ⅲ吸附铅、镉的热力学特性
• 4.1.4 污泥Ⅳ吸附铅、镉的热力学特性
• 4.1.5 污泥Ⅴ吸附铅、镉的热力学特性
• 4.1.6 五种剩余活性污泥吸附铅、镉的热力学参数比较
• 4.2 剩余活性污泥吸附铅、镉的动力学特性
• 4.2.1 污泥Ⅰ吸附铅、镉的动力学特性
• 4.2.2 污泥Ⅱ吸附铅、镉的动力学特性
• 4.2.3 污泥Ⅲ吸附铅、镉的动力学特性
• 4.2.4 污泥Ⅳ吸附铅、镉的动力学特性
• 4.2.5 污泥Ⅴ吸附铅、镉的动力学特性
• 4.2.6 污泥吸附铅、镉的颗粒内扩散动力学解析
• 4.2.7 五种污泥吸附铅、镉的动力学分析比较
• 第5章 剩余活性污泥吸附铅、镉的影响因素及解吸
• 5.1 污泥投加量对污泥吸附铅、镉的影响
• 5.1.1 污泥投加量对污泥Ⅰ吸附铅、镉的影响
• 5.1.2 污泥投加量对污泥Ⅱ吸附铅、镉的影响
• 5.1.3 污泥投加量对污泥Ⅲ吸附铅、镉的影响
• 5.1.4 污泥投加量对污泥Ⅳ吸附铅、镉的影响
• 5.1.5 污泥投加量对污泥Ⅴ吸附铅、镉的影响
• 5.2 初始pH 值对污泥吸附铅、镉的影响
• 5.2.1 初始pH 值对污泥吸附铅的影响
• 5.2.2 初始pH 值对污泥吸附镉的影响
• 5.3 温度对污泥吸附铅、镉的影响
• 5.4 铅镉共存对污泥吸附铅、镉的影响
• 5.4.1 铅镉共存对污泥吸附铅、镉等温吸附参数的影响
• 5.4.2 铅镉竞争吸附条件下的吸附量及吸附总量分析
• 5.5 剩余活性污泥吸附铅、镉的解吸初步研究
• 第6章 预处理后污泥吸附铅、镉的动力学及热力学
• 6.1 干污泥吸附铅、镉的动力学特性
• 6.1.1 干污泥吸附铅、镉的一级和二级动力学解析
• 6.1.2 干污泥吸附铅、镉的颗粒内扩散动力学解析
• 6.2 干化污泥及碱处理污泥吸附铅、镉的热力学特性
• 6.2.1 干化污泥及碱处理污泥吸附铅的热力学特性
• 6.2.2 干化污泥及碱处理污泥吸附镉的热力学特性
• 第7章 剩余活性污泥吸附铅、镉的机制初步研究
• 7.1 污泥吸附铅、镉的离子交换机制分析
• 7.2 污泥吸附铅、镉前后的红外光谱特征变化分析
• 7.2.1 污泥Ⅰ吸附铅、镉前后的红外光谱特征变化分析
• 7.2.2 污泥Ⅱ吸附铅、镉前后的红外光谱特征变化分析
• 7.2.3 污泥Ⅲ吸附铅、镉前后的红外光谱特征变化分析
• 7.2.4 污泥Ⅳ吸附铅、镉前后的红外光谱特征变化分析
• 7.2.5 污泥Ⅴ吸附铅、镉前后的红外光谱特征变化分析
• 7.2.6 五种污泥吸附铅、镉前后红外光谱变化分析比较
• 7.3 污泥吸附铅、镉前后的XRD 变化分析
• 第8章 污泥吸附特征参数与污泥组成关系分析
• 8.1 污泥等温吸附热力学参数与污泥组成关系分析
• 8.1.1 铅的等温吸附参数与污泥主要化学组分关系分析
• 8.1.2 镉的等温吸附参数与污泥主要化学组分关系分析
• 8.1.3 铅的等温吸附参数与污泥重金属含量关系分析
• 8.1.4 镉的等温吸附参数与污泥重金属含量关系分析
• 8.2 污泥吸附铅、镉动力学参数与污泥组成关系分析
• 第9章 结论、创新点及建议
• 9.1 结论
• 9.1.1 剩余活性污泥及其对铅、镉的吸附
• 9.1.2 影响剩余活性污泥吸附铅、镉的因素及解吸
• 9.1.3 预处理污泥对铅、镉的吸附
• 9.1.4 剩余活性污泥吸附铅、镉的机制初步研究
• 9.1.5 污泥吸附特征参数与污泥组成关系研究
• 9.2 创新点
• 9.3 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果
• 致谢
• 摘要
• Abstract