固定化剩余活性污泥处理含铜废水的应用基础研究

论文摘要

随着工业生产的飞速发展,环境中的铜污染日益严重,特别是冶金、金属加工、采矿、电镀等行业所排放的含铜废水已成为当前环境污染的主要问题之一。目前,处理含铜废水的方法很多,但这些方法往往在不同程度上存在着投资大、运行费用高、产泥量大、易造成二次污染等问题。生物吸附法作为一种新兴的重金属废水处理技术,具有环保、高效、经济等优势。本论文采用城市污水处理厂的剩余活性污泥制备生物吸附剂处理含铜废水。实验选用城市污水处理厂的剩余活性污泥为生物吸附菌体,通过驯化培养后,利用海藻酸钠包埋技术制备成生物吸附剂。在厌氧条件下,对比研究活性、灭活两种生物吸附剂对含铜废水的吸附性能,分析其对Cu2+的吸附过程。研究结果表明：1、对剩余活性污泥进行诱导驯化后能有效提高生物吸附剂去除Cu2+的能力；2、用2%、3%的NaOH分别对活性、灭活两种生物吸附菌体进行预处理后,可有效提高生物吸附剂对Cu2+的吸附量和去除率；3、确定了生物吸附剂的最佳包埋条件为：海藻酸钠浓度为2%,CaCl2浓度为4%,钙化时间为4h条件下制备生物吸附剂；最佳包埋量为15g；4、通过单因素实验和正交试验确定,活性生物吸附剂的最佳吸附条件为：投加量为7g,pH值为4,温度为25℃；灭活生物吸附剂的最佳吸附条件为：吸附剂投加量为8g,pH值为4,温度为30。C；5、选用0.05mol/L的HCl作为活性生物吸附剂的解吸剂,解吸1h后,其解吸率可达97.54%；选用浓度为0.5mo1/L的HCl作为灭活生物吸附剂的解吸剂,解吸1h后,解吸率达97.54%；6、通过与传统的活性炭吸附法做对比试验后发现,剩余活性污泥生物吸附剂对Cu2+的去除率高于活性炭；7、在前期实验确定的最佳操作条件下,用剩余活性污泥生物吸附剂处理实际废水。实验表明,两种生物吸附剂对实际废水的去除率均高于97%,其吸附量分别为21.35mg/g、21.51mg/g。并且,灭活生物吸附剂对Cu2+的去除率、吸附量高于活性生物吸附剂；8、对吸附过程机理的分析表明：利用城市污水处理厂的剩余活性污泥做生物吸附剂处理含铜废水的过程中,起吸附作用的主要是剩余活性污泥；剩余活性污泥生物吸附剂对Cu2+的吸附动力学过程符合Lagergren拟二级方程和Freundlich方程,因此推测该吸附过程为多分子层物理吸附过程。在本试验操作条件下,灭活生物吸附剂具有固定化过程简单,其与金属离子的结合稳定性、亲和力,对外界环境的耐受性均优于活性生物吸附剂等优点。因此,灭活生物吸附剂具有更广阔的应用前景。本课题选用城市污水处理厂的剩余活性污泥作为生物吸附剂处理含铜废水。此方法既可以有效的去除水中的Cu2+,也是将剩余活性污泥资源化再利用的新途径,可以达到以废治废的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 含铜废水的产生及排放情况
• 1.2 含铜废水的处理方法
• 1.2.1 化学法
• 1.2.2 离子交换法
• 1.2.3 离子螯合法
• 1.2.4 膜分离技术
• 1.2.5 吸附法
• 1.3 研究课题的提出
• 1.3.1 生物吸附剂
• 1.3.2 生物吸附剂制备技术
• 1.3.3 厌氧生物法
• 1.4 研究内容及意义
• 第二章 实验设计
• 2.1 活性污泥的来源与培养
• 2.2 生物吸附剂的制备
• 2.3 含铜废水处理工艺
• 2.4 污泥干重的确定
• 2.5 试验所需材料及设备
• 2.5.1 铜标准贮备液的配制
• 2.5.2 试验所用药品
• 2.5.3 试验所用设备和仪器
• 2+的分析测定'>2.6 Cu²⁺的分析测定
• 2.7 试验指标
• 2.7.1 去除率
• 2.7.2 吸附量
• 2.7.3 生物吸附量
• 2.7.4 解吸率
• 第三章 剩余活性污泥生物吸附剂处理含铜废水的研究
• 3.1 剩余活性污泥的诱导驯化
• 3.2 剩余活性污泥的预处理
• 3.2.1 酸处理
• 3.2.2 碱处理
• 3.3 生物吸附剂的制备
• 3.3.1 包埋条件的确定
• 3.3.2 最佳包埋量的确定
• 2+的吸附影响因素研究'>3.4 生物吸附剂对Cu²⁺的吸附影响因素研究
• 3.4.1 吸附时间的影响研究
• 3.4.2 pH值的影响研究
• 2+初始浓度的影响研究'>3.4.3 Cu²⁺初始浓度的影响研究
• 3.4.4 吸附剂投加量的影响研究
• 3.4.5 温度的影响研究
• 3.4.6 吸附影响因素的正交试验
• 3.5 解吸试验研究
• 3.5.1 解吸剂的选择
• 3.5.2 解吸剂解吸浓度的确定
• 3.5.3 解吸时间的确定
• 3.6 生物吸附剂的重复利用试验
• 3.7 活性炭对比试验
• 3.8 实际废水试验研究
• 3.9 饱和生物吸附剂再利用初探
• 第四章 剩余活性污泥生物吸附剂的过程机理分析
• 4.1 生物吸附剂的吸附机理分析
• 4.2 动力学分析
• 4.3 等温吸附规律分析
• 4.4 剩余活性污泥生物吸附剂性能判定
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录（A）
• 附录（B）