印染污泥制备聚合硫酸铝混凝剂研究

论文摘要

纺织印染业是一项污染较重的行业,其用水量大,排放污水量也很大。污水处理后产生大量污泥,由于缺乏有效处置,造成二次污染,导致我国印染污泥处理形势日益严峻。结合我国国情,开展印染污泥的处理、处置及资源化利用的应用基础研究,无疑十分必要。本论文首先总结了印染污泥特点及国内外印染污泥资源化技术发展历史,在此基础上,选择了“酸化法+中和法”的组合工艺,尝试从印染污泥中回收铝并制备聚合硫酸铝,希望通过该研究探索出一种可行而又更加经济的从印染污泥中回收铝的方法。本论文研究工作可以归纳成四个部分:（1）印染污泥特点分析;（2）酸浸法浸取焚烧后印染污泥中的铝;（3）中和法制备聚合硫酸铝;（4）聚合硫酸铝混凝性能研究。本论文首先分析了印染污泥特点,探讨了酸浸法处理印染污泥焚烧残渣的最优浸出条件:主要考察了焚烧温度对印染污泥有机质和减重率的影响;考察了印染污泥焚烧前后性状、重金属含量,以及焚烧前后铝的形态;对酸种类、酸加入量、反应温度和时间以及反应液固比进行单因素实验,确定了最优浸出条件。实验结果表明:污泥焚烧残渣含有的金属元素主要包括铝、钙、铁、镁等,铝含量达248mg/g;焚烧的高温可以分解腐殖酸铝,铝以可被酸浸出的无机形式存在于污泥中;在四种常用酸的浸出实验中,磷酸对铝的浸出效果最差,硫酸、盐酸、硝酸的浸出效果相仿,但考虑到盐酸用量、挥发以及硝酸的高昂费用以及可能造成的污水处理装置富营养化问题,最终确定硫酸作为最佳浸出酸;在浓硫酸加入量0.92mL/g焚烧残渣,反应温度常温,反应时间3小时,液固比5mL/g的情况下,印染污泥焚烧残渣中铝元素的浸出率最大,达到96.7%。然后,本论文研究了利用印染污泥焚烧残渣浸出液制备聚合硫酸铝的最优条件,主要考察了:碱化剂、加碱方式、加碱速度、原料配比、反应温度对制备得到的聚合硫酸铝中铝形态分布以及混凝效果的影响。结果表明:以氢氧化钙为碱化剂、正向方式缓慢滴加生成、氢氧化钙与硫酸铝物质的量比1.8∶1,85℃下反应制备的聚合硫酸铝Alb含量、盐基度较其他方式制备的聚合硫酸铝高,混凝性能也好;同时,得出柠檬酸是污泥浸出液制备聚合硫酸铝的最佳稳定剂,加入柠檬酸后,聚合硫酸铝稳定性较之前大大增强。最后,本论文对比了本方法制备得到的聚合硫酸铝、商品聚合硫酸铝以及商品硫酸铝三种混凝剂对模拟印染废水以及实际印染废水的混凝效果,并研究了三种混凝剂的混凝实验后水样中铝残留问题。结果表明:这三种混凝剂的最佳pH值都在6.5～8.5之间;两种聚合硫酸铝均对实际废水有良好的处理效果,自制聚合硫酸铝处理效果比商品聚合硫酸铝稍逊;投加量从10mL/L增大至50mL/L时,残余铝含量均小于1mg/L,且使用自制和商品聚合硫酸铝的残余铝含量要小于商品硫酸铝混凝剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 印染污泥概况
• 1.1.1 印染污泥的来源与特点
• 1.1.2 印染污泥的组成、处置与危害
• 1.2 印染污泥再利用研究进展
• 1.2.1 印染污泥焚烧发电
• 1.2.2 印染污泥制备道渣、砖块
• 1.2.3 印染污泥制备吸附剂
• 1.2.4 印染污泥制备混凝剂
• 1.3 含铝污泥铝盐回收方法研究进展
• 1.3.1 酸浸法
• 1.3.2 碱溶法
• 1.3.3 离子交换法
• 1.3.4 膜回收法
• 1.3.5 小结
• 1.4 铝盐混凝剂分类、制备、应用研究进展
• 1.4.1 铝盐混凝剂的分类及其特点
• 1.4.2 聚铝混凝剂的制备
• 1.4.3 聚铝混凝剂处理印染废水研究进展
• 1.5 聚铝混凝机理研究进展
• 1.5.1 铝的水溶液化学特征
• 1.5.2 聚合铝的形态结构
• 1.5.3 制备因素对聚合铝形态分布的影响
• 1.6 课题选择依据与技术路线
• 1.7 课题研究的内容和意义
• 第二章 印染污泥中铝浸出影响因素研究
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 样品的采集与预处理
• 2.1.4 焚烧前后污泥及浸出液元素分析方法
• 2.1.5 污泥有机物含量分析方法
• 2.1.6 污泥减重率分析方法
• 2.1.7 印染污泥焚烧残渣中铝的浸提
• 2.1.8 污泥焚烧残渣浸出液铝含量分析方法
• 2.2 印染污泥焚烧残渣性状及元素分析
• 2.3 印染污泥焚烧残渣铝浸出影响因素
• 2.3.1 焚烧温度对印染污泥有机质去除率以及减重率的影响
• 2.3.2 焚烧对印染污泥铝形态分布的影响
• 2.3.3 酸种类对印染污泥焚烧残渣铝浸出影响
• 2.3.4 酸加入量对印染污泥焚烧残渣铝浸出影响
• 2.3.5 反应温度和时间对印染污泥焚烧残渣铝浸出影响
• 2.3.6 液固比对印染污泥焚烧残渣铝浸出影响
• 2.4 焚烧残渣浸出液主要金属含量分析
• 2.5 焚烧残渣浸出液与商品硫酸铝溶液的比较
• 2.6 小结
• 第三章 浸出液制备聚合硫酸铝研究
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 浸出液制备聚合硫酸铝的制备方法
• 3.1.4 总铝的测定方法
• 3.1.5 盐基度测定方法
• 3.1.6 Al-Ferron逐时络合比色法
• 3.1.7 模拟染料废水的配置
• 3.1.8 混凝实验
• 3.2 聚合硫酸铝溶液铝离子形态分布及不同形态混凝效果研究
• 3.2.1 不同碱化剂对铝形态分布及对混凝效果的影响
• 3.2.2 不同加碱方式对聚合硫酸铝中铝形态分布的影响及混凝效果的影响
• 3.2.3 不同加碱速度对聚合硫酸铝中铝形态分布的影响及混凝效果的影响
• 3.2.4 原料配比对聚合硫酸铝中铝形态分布及混凝效果的影响
• 3.2.5 反应温度对聚合硫酸铝中铝的形态分布及混凝效果的影响
• 3.3 聚合硫酸铝稳定性能研究
• 3.3.1 稳定剂种类的选择及加入量的优化
• 3.3.2 氧化铝、盐基度、pH值稳定性考察
• 3.3.3 聚合硫酸铝加入稳定剂前后主要成分指标
• 3.4 小结
• 第四章 聚合硫酸铝处理印染废水混凝效果研究
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 模拟印染废水的配置
• 4.1.4 混凝实验
• 4.2 自制聚合硫酸铝、商品聚合硫酸铝以及商品硫酸铝成分对比
• 4.3 三种混凝剂处理模拟印染废水的对比研究
• 4.4 聚合硫酸铝和商品聚合硫酸铝处理实际印染废水的对比研究
• 4.5 聚合硫酸铝处理水样后的残余铝
• 4.6 小结
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间的主要学术成果
• 致谢