新型活性炭陶粒滤料的制备及其应用于曝气生物滤池处理生活污水的研究

论文摘要

曝气生物滤池是近年来受到广泛关注的污水处理新技术，具有占地面积小、处理效率高、运行管理方便等特点，将成为解决我国水处理行业困境的有效方法之一。提高其核心－滤料的性能，在一定程度上将加快曝气生物滤池在我国的发展应用。本论文正是以此为出发点，以研制用于提高曝气生物滤池处理效率的新型免烧活性炭陶粒滤料为目的，内容包括免烧活性炭陶粒滤料的研制、性能测试、在污水处理中的应用实验，重点在于新型滤料的研制及其在曝气生物滤池中的应用。本实验研制的活性炭陶粒滤料，以再生活性炭和水泥为主要原料，加入适量外加剂，混合后加水成球制成。通过正交实验选择最优配方为：再生活性炭45.2%，水泥43.2%，轻质材料8.1%，石膏2%，水玻璃1.5%，每100g原料用水40ml。制成的免烧活性炭陶粒滤料经性能测试效果理想，该滤料比表面积17.84m~2/g、是普通陶粒的比表面积（4.11m~2/g）的4.34倍，抗压强度3.86Mpa，堆积密度0.62g/cm~3，吸水率20%，孔隙率62.8%。将自制活性炭陶粒和普通陶粒分别应用于曝气生物滤池进行生活污水处理的对比实验。挂膜阶段，在第8天两种陶粒滤料均挂膜成功时测得活性炭陶粒CODcr去除率已达78%，生物膜厚度0.242mm，浊度去除率80%；普通陶粒CODcr去除率60%，浊度去除率70%，生物膜厚度0.218mm。正常运行阶段，两种陶粒滤料对CODcr、浊度去除率都较高，活性炭陶粒对CODcr最高去除率达到89％以上，对浊度最高去除率达到90%以上，普通陶粒对CODcr最高去除率达到81％以上，对浊度最高去除率达到85%以上；对BOD5、SS的去除效果也较好，活性炭陶粒最高去除率达到90％以上，普通陶粒最高去除率达到85％以上；但对氨氮的去除率都较低。沿滤层不同高度取样检测表明，对CODcr的去除率都是随滤料层高度的增加而增加，在滤料层高度为0~400mm段时CODcr的去除率增长最快，在400mm处CODcr去除率为61.2%（活性炭陶粒）和48.5%（普通陶粒）。在滤料层高度为400~1200mm段时CODcr的去除率增长开始变的缓慢。在运行第15天时进行滤池反冲洗，采用用气水反冲洗方式，先单独气洗，再气水反冲洗，最后水洗的反冲洗方式对曝气生物滤池进行反冲洗。反冲洗后滤池的水力条件很快恢复到处理效果稳定时的状态，处理能力甚至高于冲洗前的最大值。经实验证明，影响活性炭陶粒性能的主要因素是水泥和再生活性炭的加入量，其次是轻质材料的加入量。在曝气生物滤池水处理实验的应用中证明活性炭陶粒滤料在水处理中性能明显优于普通陶粒滤料，是适合曝气生物滤池的理想滤料，能够大幅提高曝气生物滤池的处理效率。所制备的活性炭陶粒滤料以再生活性炭和水泥为主要原料，以废活性炭再生作为原料达到了以废治废的目的，不用粘土节约了土地资源，免烧焙节省了能源，同时减少环境污染，符合国家节能减排的倡导。新型免烧活性炭陶粒滤料的推广应用将有助于加快我国水处理行业的发展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 水资源的重要性及现状
• 1.1.1 水资源的重要性
• 1.1.2 水资源现状
• 1.2 水处理现状及发展
• 1.2.1 水污染的形成
• 1.2.2 污水处理的主要工艺方法
• 1.2.3 国外水处理发展回顾及现状
• 1.2.4 国内水处理发展及现状
• 1.3 曝气生物滤池的发展及应用现状
• 1.3.1 曝气生物滤池的产生及结构形式
• 1.3.2 曝气生物滤池的应用现状及特点
• 1.4 曝气生物滤池的滤料
• 1.4.1 滤料的重要性
• 1.4.2 滤料的发展
• 1.5 活性炭在水处理中的应用
• 1.5.1 活性炭种类
• 1.5.2 活性炭在水处理中的应用现状
• 1.5.3 活性炭再生
• 1.6 本课题的提出及意义
• 第2章 免烧活性炭陶粒滤料的研制
• 2.1 陶粒的生产工艺研究
• 2.2 活性炭免烧陶粒滤料的制作原理
• 2.3 实验用主要原材料
• 2.4 实验用主要仪器设备
• 2.5 实验工艺流程的设计
• 2.6 陶粒制作实验的具体步骤
• 2.6.1 最佳原料配比的确定
• 2.6.2 正交实验优化原料配比
• 2.6.3 陶粒养护
• 2.7 本章小结
• 第3章 活性炭陶粒理化性能测试
• 3.1 理化性能测试内容
• 3.2 测试结果与现行标准对比
• 3.3 本章小结
• 第4章 活性炭陶粒在 BAF 中的应用实验
• 4.1 实验原理及工艺流程
• 4.2 实验设备及材料
• 4.2.1 实验设备
• 4.2.2 实验用水
• 4.2.3 实验所用滤料
• 4.3 实验测试项目及主要仪器
• 4.3.1 实验测试项目及方法
• 4.3.2 实验分析仪器
• 4.4 实验过程
• 4.4.1 实验准备工作
• 4.4.2 BAF 挂膜启动阶段
• 4.4.3 BAF 正常运行阶段
• 4.4.4 滤料层高度对 CODcr去除效果的影响
• 4.4.5 曝气生物滤池的反冲洗
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢