论文摘要
城市污水厂污泥是水处理过程中产生的固体废弃物,如果处理不当,不仅会对环境造成二次污染,同时也是对资源的严重浪费。目前我国城市污水厂污泥的处理处置方式主要是焚烧、填埋和堆肥,这些处理处置方式或多或少地存在着一些问题。因此,开辟一条新的污泥资源化利用途径显得尤为重要。本论文以污泥作为主要原料,添加粉煤灰和粘土作为辅料来烧制陶粒滤料,对配料的最佳配比进行了筛选,并考察了烧制过程中各主要因素(干燥时间、预热温度、预热时间、烧胀温度和烧胀时间)对产品性能指标(比表面积、松散容重和颗粒容重)的影响,最终结合正交试验确定了污泥作为主要原料烧制陶粒的最佳工艺条件;然后,将污泥陶粒与普通商品陶粒作为对照,检验其在废水处理实验中的性能,进一步论证了其在废水处理中的可行性。以比表面积、松散容重和颗粒容重为衡量标准,通过单因素试验和正交试验,筛选出制备污泥陶粒滤料的最佳原料配比为:污泥∶粉煤灰∶粘土=2∶3∶1,最佳工艺条件为:干燥时间1h、预热温度300℃、预热时间20min、焙烧温度1100℃、焙烧时间8min。此时制得的陶粒比表面积为4.222m~2/g,松散容重为635kg/m~3,颗粒容重1146kg/m~3。孔隙结构分析表明污泥陶粒具有粗糙的表面,丰富的孔隙结构和较高的比表面积,是一种优良的微生物载体,适合作为水处理用的填料。XRD衍射分析表明污泥陶粒基本同商品陶粒一样,其晶体结构主要是氧化结构和硅酸盐结构粒。污泥陶粒的浸出液中几种重金属的浓度均低于国标GB 5085.3—2007(《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》)中规定的浸出液最高允许浓度,这表明污泥陶粒用于水处理是安全、可行的,但不建议用于饮用水的处理。将污泥陶粒用作曝气生物滤池的填料,处理模拟生活污水和实际生活污水,在挂膜过程以及各个运行条件下均取得了良好的效果,这表明利用污泥制备陶粒是可行的,污泥陶粒是一种性能良好的水处理用填料,可以作为一种高效、安全、经济和可行的产品替代用于水处理的商用粘土陶粒和页岩陶粒,从而实现污泥的减量化、无害化和资源化。
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CONTENTS摘要ABSTRACT第1章 引言1.1 本研究的目的和意义1.2 污泥的特性及其处理现状1.2.1 污泥的产生及危害1.2.2 污泥的处理、处置传统方法1.2.3 污泥的资源化利用现状1.3 污泥陶粒的研究现状1.4 本论文所要解决的主要问题及主要研究内容1.5 本论文的创新之处第2章 实验材料和方法2.1 实验材料2.1.1 实验药剂2.1.2 仪器和设备2.2 实验方法2.2.1 污泥性质的测定2.2.2 原料成分的测定2.2.3 污泥陶粒的烧制过程2.2.4 污泥陶粒的性能表征2.2.5 污泥陶粒在水处理中的应用第3章 污泥陶粒的制备研究3.1 原料污泥的基本性质3.2 污泥、高炉渣、粘土、粉煤灰成分测定3.3 污泥陶粒烧制的机理分析3.3.1 主要化学成分在污泥陶粒烧成中的作用3.3.2 决定污泥陶粒膨胀的因素3.4 污泥陶粒辅料的选择3.5 原料配比的确定3.6 污泥陶粒制备过程中主要因素对产品性能的影响3.6.1 焙烧温度的影响3.6.2 焙烧时间的影响3.6.3 预热温度的影响3.6.4 预热时间的影响3.6.5 干燥时间的影响3.6.6 正交试验3.7 原料配比的二次优化3.8 小结第4章 污泥陶粒的表征4.1 污泥陶粒的表面形态和孔隙结构4.1.1 污泥陶粒的表面形态和孔隙结构4.1.2 商品陶粒的表面形态和孔隙结构4.2 污泥陶粒的晶体成分和结构4.2.1 污泥陶粒中主要晶体成分和结构4.2.2 商品陶粒中主要晶体成分和结构4.3 污泥陶粒的重金属浸出含量4.4 小结第5章 污泥陶粒在水处理中的应用研究5.1 实验装置的选定5.2 实验测定因子与方法5.3 启动与挂膜5.4 污泥陶粒曝气生物滤池对配制废水处理的试验研究5.4.1 运行过程中pH值的变化5.4.2 不同水力负荷下的处理效果5.4.3 污染物去除效果沿填料高度变化情况5.4.4 较高污染物浓度下的处理效果5.4.5 对冲击负荷的承受能力5.4.6 短暂停歇后的恢复能力5.5 污泥陶粒曝气生物滤池对实际废水处理的试验研究5.6 小结第6章 效益分析6.1 循环经济与资源化6.2 经济效益6.3 环境效益和社会效益第7章 结论参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的论文目录学位论文评阅及答辩情况表
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