人工濕地作為農(nóng)村生活污水的主要處理方式,已成為當(dāng)前水污染控制應(yīng)用研究的熱點(diǎn),尤其是其關(guān)鍵部件——填料。人工濕地的處理效果很大程度取決于填料的吸附效果,它與其內(nèi)部金屬離子的含量有關(guān)。關(guān)于人工濕地填料的研究,多集中在可直接選取得到的天然填料上,普遍存在來源廣泛、成本低廉、應(yīng)用效果差的特點(diǎn),而效果較好的一般需經(jīng)復(fù)雜的人工加工,大多價(jià)格昂貴、不易獲取。自來水廠污泥是制水過程的副產(chǎn)物,也是水廠排放最主要污染物,它包含了混凝劑和原水中懸浮物、膠體等,含有較多的Al、Fe-等金屬離子,其處理與處置一直是自來水廠的沉重包袱。本文利用Al3+、Fe3+離子含量豐富的自來水廠污泥,通過造粒、煅燒,制得陶粒,研究了該陶粒對(duì)污水中污染物的吸附去除效果,并結(jié)合人工濕地模型,開展污泥陶粒作為人工濕地填料的應(yīng)用性試驗(yàn),旨在為解決自來水廠污泥出路的固廢綜合利用和豐富人工濕地填料選擇提供技術(shù)借鑒。在自來水廠污泥進(jìn)行陶粒制作過程中,分別設(shè)置了 200℃、400℃、600℃、800℃等四種煅燒溫度,通過對(duì)其不同溫度制得陶粒的吸附特性研究及物化性質(zhì)的表征,確定其最佳煅燒溫度,探究其吸附機(jī)理。研究結(jié)果表明:四種溫度制得污泥陶粒的吸附動(dòng)力學(xué)特性均符合Langmuir和Freundlich方程,均對(duì)水中總磷有較高的吸附容量,其中以400℃的污泥陶粒吸附容量最大,為13698.6 mg· kg-1,緩沖能力則是600℃的最大;四種污泥陶粒的吸附效果隨pH變化的趨勢(shì)基本一致,均表現(xiàn)為在pH較低處吸附效果較好;SEM掃描發(fā)現(xiàn),陶粒表面均為疏松狀,以600℃的表面孔隙最為均勻,平均孔徑約1-2微米,適宜微生物的著床生長;通過EDS分析與陶粒內(nèi)部Fe-P、Al-P含量測(cè)定認(rèn)為,污泥陶粒對(duì)磷的吸附效果與其內(nèi)部Fe、Al元素的含量成正相關(guān),這也說明了濕地填料對(duì)總磷的吸附主要依賴于化學(xué)吸附;四種污泥陶粒的XRD譜圖均與氧化鋁的標(biāo)準(zhǔn)卡片基本一致,表明了污泥陶粒也存在所含氧化鋁的物理吸附。綜合SEM、XRD和EDS分析結(jié)果,確定600℃為陶粒制作最佳煅燒溫度。在人工濕地模擬小試試驗(yàn)中,設(shè)置了三組對(duì)照實(shí)驗(yàn):污泥陶粒人工濕地、煤渣填料人工濕地及未加種植物的污泥陶粒濕地。通過對(duì)三組模擬濕地3個(gè)月的進(jìn)出水質(zhì)監(jiān)測(cè),結(jié)果表明:污泥陶粒人工濕地對(duì)污水中COD、氨氮、TN和TP的去除效果均最好,對(duì)比相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的研究或應(yīng)用效果,55%-80%的COD和85%-90%的TP去除效率也在眾多文獻(xiàn)報(bào)道居首,體現(xiàn)了污泥陶粒在作為人工濕地填料的優(yōu)勢(shì)和較好的應(yīng)用前景;而污泥陶粒人工濕地對(duì)氨氮、TN的8%-28%和12%-27%去除率則與其它種類填料,如礫石、蛭石、鋼渣等的20%左右去除率相當(dāng)。
【學(xué)位單位】：福建師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：X703

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本文編號(hào)：2821687