【摘要】：城市地表徑流中所攜帶的重金屬等污染物在降雨沖刷作用下進(jìn)入城市水體,對(duì)城市水環(huán)境造成嚴(yán)重危害。如何有效去除城市地表徑流中的重金屬對(duì)保護(hù)城市水環(huán)境具有重要意義。給水廠脫水污泥具有較高的比表面積,可對(duì)地表徑流中的重金屬吸附去除。但是,給水廠污泥呈塊狀、易于板結(jié),作為吸附填料工程應(yīng)用時(shí)易導(dǎo)致設(shè)施滲透速率下降,加快設(shè)施堵塞而降低設(shè)施使用壽命,難以實(shí)現(xiàn)徑流重金屬的長久去除及污泥的資源化利用。因此,本研究擬通過研發(fā)制備一種給水廠污泥顆粒實(shí)現(xiàn)給水廠污泥穩(wěn)定顆�；�,闡明其對(duì)重金屬的吸附性能和吸附機(jī)理,并考察其作為填料應(yīng)用時(shí)對(duì)模擬徑流雨水中重金屬的去除效果。針對(duì)給水廠污泥的工程應(yīng)用難題,采用粘土與給水廠脫水污泥混合粘結(jié)的方法制備了一系列不同質(zhì)量比的污泥顆粒,并考察水力沖刷散失率、鋁溶出量和對(duì)重金屬的吸附效果等多重因素,最終確定了泥土比(污泥和粘土的質(zhì)量比)為1:2的污泥顆粒為備用給水廠污泥顆粒。利用掃描電鏡、比表面積測定、X射線衍射及紅外光譜等方法對(duì)制備所得污泥顆粒進(jìn)行表征。結(jié)果顯示,污泥顆粒表面粗糙多孔,比表面積為24.5261m~2/g、孔隙0.08cm~3/g;主要由Si、Al、Fe等元素組成,表面含豐富的活性基團(tuán)。通過靜態(tài)實(shí)驗(yàn)考察污泥顆粒對(duì)Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附-解吸行為,結(jié)果表明:污泥顆粒對(duì)Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的吸附去除率隨反應(yīng)時(shí)間及初始濃度的增加而增大;準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程及Langmuir等溫方程可以更好地描述污泥顆粒對(duì)四種重金屬離子的吸附過程,說明污泥顆粒對(duì)四種重金屬離子的吸附為單分子層化學(xué)吸附;污泥顆粒對(duì)Cu~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附過程為吸熱的熵增反應(yīng),溫度越高越有利于吸附反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;對(duì)Pb~(2+)的吸附過程為放熱的熵減反應(yīng),溫度越低越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。污泥顆粒對(duì)四種重金屬離子的吸附去除率隨pH值的升高而增大,在pH=4~5時(shí),污泥顆粒對(duì)四種重金屬離子的吸附去除效果最好;四種重金屬離子共存時(shí),污泥顆粒可優(yōu)先吸附Cu~(2+),對(duì)四種重金屬離子的吸附順序?yàn)?Cu~(2+)Pb~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+),主要吸附機(jī)理為靜電吸引、羥基取代、表面絡(luò)合。污泥顆粒對(duì)Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的脫附率隨時(shí)間的增加而增大,在300min左右達(dá)到最大值;隨溶液pH值增加,污泥顆粒對(duì)重金屬離子的脫附率逐漸減小,pH=2時(shí),脫附效果較好;污泥顆粒對(duì)四種重金屬離子有較好的循環(huán)吸附性能,吸附-解吸3次之后對(duì)各重金屬的去除率仍保持在75%以上。模擬降雨考察給水廠污泥顆粒作為填料應(yīng)用時(shí)對(duì)城市地表徑流雨水重金屬的去除效果,結(jié)果表明:裝置對(duì)Cu~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Cd~(2+)的去除率隨重現(xiàn)期和降雨間隔的增大而減小,隨降雨歷時(shí)和填料深度的增加而增大;裝置裝填給水廠污泥顆粒后對(duì)重金屬的去除效果優(yōu)于裝填傳統(tǒng)介質(zhì)的裝置。污泥顆粒中已積蓄的Cu、Zn、Pb、Cd可釋放出來,溫度越高釋放量越大;降雨重現(xiàn)期越大釋放量越大,降雨歷時(shí)越長釋放量越大。但,在各影響因素下,給水廠污泥顆粒中重金屬的釋放量均小于惰性填料。
【圖文】：

圖 2-3 給水廠污泥粉末與顆粒外觀圖Figure 2-3 The appearance image of power and granular sludge from water supply plants（a）給水廠污泥顆粒粉末 （b）給水廠污泥顆粒2）SEM-EDAX 分析利用掃描電鏡與 X 射線能譜儀觀測給水廠污泥顆粒表面形貌像及其元素，結(jié)果如圖 2-4、2-5 所示。圖 2-4 中 (a)、(b)、(c)、(d)分別代表污泥顆粒放00、5000、20000、50000 倍的電鏡掃描圖；圖 2-5 為污泥顆粒的元素組成(a) (b)(c) (d)

第 2 章 給水廠污泥顆粒制備及表征圖 2-3 給水廠污泥粉末與顆粒外觀圖igure 2-3 The appearance image of power and granular sludge from water supply pl（a）給水廠污泥顆粒粉末 （b）給水廠污泥顆粒SEM-EDAX 分析用掃描電鏡與 X 射線能譜儀觀測給水廠污泥顆粒表面形貌像及其果如圖 2-4、2-5 所示。圖 2-4 中 (a)、(b)、(c)、(d)分別代表污泥顆5000、20000、50000 倍的電鏡掃描圖；圖 2-5 為污泥顆粒的元素組(a) (b)(a)(b)
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703;X52

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本文編號(hào)：2627618