本文關(guān)鍵詞： 污泥 熱解 污泥基生物炭 改性 吸附劑 氮磷吸附　出處：《江南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文以市政脫水污泥為原料,采用熱解碳化方法制備污泥基生物炭,并對(duì)其理化性質(zhì)和氮磷吸附性能進(jìn)行了表征。本文主要分為兩大部分,第一部分主要為污泥熱解條件的探究,首先采用單因素實(shí)驗(yàn)確定了適合本實(shí)驗(yàn)所用污泥的最佳熱解條件;并將發(fā)酵產(chǎn)酸后的污泥殘?jiān)鼰峤庵苽渖锾?FSBC),脫水污泥熱解制備的生物炭(SBC)以及商業(yè)活性炭(CAC)進(jìn)行比較,考察污泥在厭氧發(fā)酵前后制備的生物炭的物理性質(zhì)及其氨氮、總磷吸附情況。第二部分為污泥基生物炭的改性,為了提高污泥基生物炭的吸附性能與理化性質(zhì),分別向污泥中摻雜不同比例的粉煤灰與玉米秸稈,分析無(wú)機(jī)與有機(jī)物的添加對(duì)污泥熱解制備生物炭的影響,同時(shí)找出最佳添加量。最后針對(duì)污泥基生物炭的回收率低、不能重復(fù)利用的缺點(diǎn),對(duì)SBC進(jìn)行磁性改性。主要研究結(jié)果如下:(1)研究確定了污泥的最佳熱解條件:熱解溫度700℃,熱解時(shí)間120 min。在此條件下得到的污泥基生物炭的比表面積最高,為75.04 m2/g,孔體積可達(dá)0.12 cm3/g。制備得到的SBC的碘吸附值與亞甲基藍(lán)吸附分別為540.51 mg/g,10.47 mg/g;(2)說明了污泥發(fā)酵有利于生物炭孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)污泥發(fā)酵后制備的生物炭孔體積、比表面積均高于未發(fā)酵污泥制備的生物炭。模擬污水實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,三者對(duì)氨氮的吸附情況為CACFSBCSBC;總磷的去除能力為FSBCSBCCAC,污泥發(fā)酵組的氮磷吸附能力明顯優(yōu)于未發(fā)酵組。實(shí)際污水實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,三者的氨氮和總磷去除率情況均為CACFSBCSBC,CAC對(duì)總磷的去除率可達(dá)31%,FSBC為27%,而CAC、FSBC對(duì)氨氮的去除率則分別為7%和4%。FSBC與CAC對(duì)總磷和氨氮的去除率相差不大,表明FSBC作為低成本的氮磷吸附劑,有很大的應(yīng)用潛力。(3)確定了污泥與粉煤灰的最佳配比。當(dāng)污泥與粉煤灰的比重為1:1時(shí),氨氮吸附值為28.20 mg/g,總磷吸附值為26 mg/g,遠(yuǎn)高于SBC。粉煤灰的確提高了SBC的氮磷吸附能力,但是其添加也降低了生物炭的SBET、亞甲基藍(lán)吸附值,這是因?yàn)榉勖夯业奶砑咏档土宋勰嘀杏袡C(jī)質(zhì)的比重,在熱解過程中不利于生物炭孔隙的發(fā)展。將粉煤灰的主要成分單獨(dú)添加到污泥中制備生物炭,發(fā)現(xiàn)添加Fe2O3、Al2O3、CaO組的物理性質(zhì)均高于SBC,表明鐵鋁鈣氧化物在污泥熱解中起催化作用。陽(yáng)離子交換量以及吸附結(jié)果表明氧化鐵、氧化鈣能明顯的促進(jìn)生物炭的CEC和氮磷吸附性能。(4)發(fā)現(xiàn)了秸稈的添加會(huì)促進(jìn)生物炭孔隙的發(fā)展。當(dāng)污泥:秸稈(干重)=2:1時(shí),產(chǎn)物的物理性質(zhì)最佳,SBET可達(dá)157.52 m2/g,亞甲基藍(lán)吸附值也能達(dá)到14.80 mg/g。秸稈的添加提高了污泥中有機(jī)質(zhì)的含量,兩者在熱解過程中具有協(xié)同效應(yīng),共同促進(jìn)了生物炭孔隙的發(fā)展。在模擬污水和實(shí)際污水的實(shí)驗(yàn)中,SSBC-2對(duì)氨氮表現(xiàn)出良好的吸附效果,吸附值達(dá)到12.29 mg/g。模擬污水實(shí)驗(yàn)中,SSBC-5對(duì)總磷的吸附效果最佳,為10.76 mg/g,對(duì)于實(shí)際污水中氮、磷的吸附,SSBC-2的氮、磷去除率最高,尤其是氨氮去除率高達(dá)65.37%。(5)證實(shí)了磁化改性方法三的效果最好。磁化改性實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)物的SBET、孔體積分別增大到100.68 m2/g、0.20 cm3/g,MBC-3的磁飽和強(qiáng)度最高,可達(dá)24.26 emu/g。鐵鹽附著生物炭中不斷侵蝕生物炭孔壁,極大地促進(jìn)了孔結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng),也提高了生物炭的磁性能。在模擬污水實(shí)驗(yàn)中,磁性生物炭對(duì)氨氮的吸附情況為MBC-3MBC-2MBC-1SBC;對(duì)總磷的吸附趨勢(shì)為MBC-1MBC-2MBC-3SBC。對(duì)于實(shí)際污水吸附,氮磷去除率均為MBC-3MBC-2MBC-1SBC,MBC-3氮磷去除率分別為68.70%,17.74%。用磁棒將吸附后的磁性生物炭進(jìn)行回收,回收率均能達(dá)到70%以上,MBC-3的回收率最高,達(dá)到86.5%。
[Abstract]:In this paper , the sludge - based biochar was prepared by using municipal dewatered sludge as raw material , and its physical and chemical properties and adsorption properties of nitrogen and phosphorus were characterized . The results showed that the best pyrolysis conditions of activated sludge were determined by single factor experiment . The results showed that the removal rate of ammonia nitrogen and total phosphorus was higher than that of unfermented sludge . ( 3 ) The optimum ratio of sludge to fly ash is determined . When the specific gravity of the sludge and fly ash is 1 鈭，

本文編號(hào)：1453455