【摘要】：近年來隨著環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求的提高,污泥傳統(tǒng)處理方法的弊端逐漸顯露。因此,污泥“資源化”技術(shù)的研究已經(jīng)成為解決目前污泥處置問題的有效途徑。污泥主要由分布于胞內(nèi)和胞外的蛋白質(zhì)和多糖等有機(jī)物組成,傳統(tǒng)發(fā)酵法制備的生物絮凝劑中起絮凝活性的物質(zhì)主要為菌體發(fā)酵培養(yǎng)過程中分泌到胞外的多糖和蛋白質(zhì)。本文將污泥作為制備生物絮凝劑的原材料,實(shí)現(xiàn)了污泥的資源化利用,也為生物絮凝劑的制備方法提供了新的途徑。 本文在研究不同污泥水解技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過比較不同方法水解產(chǎn)物的絮凝活性,確定了絮凝劑的制備方法。進(jìn)一步考察所制備絮凝劑的活性及理化性質(zhì),探討絮凝劑的作用機(jī)理,評(píng)價(jià)副產(chǎn)品的吸附性能。論文取得了以下的研究成果： (1)采用超聲技術(shù)水解污泥,研究不同超聲因子對(duì)污泥水解性能的影響。結(jié)果表明,隨著聲能密度的增加和作用時(shí)間的延長(zhǎng),水解效果顯著增加,但能效利用率有所降低；聲能密度和作用時(shí)間對(duì)水解效率的影響因子分別為0.2294和0.2893,輸入的超聲能量(聲能密度與作用時(shí)間的乘積)相同時(shí),小聲能密度,長(zhǎng)作用時(shí)間更有利于污泥的水解。 (2)進(jìn)一步采用超聲與堿耦合技術(shù)水解污泥,結(jié)果顯示污泥的水解程度顯著增加。采用多元線性回歸的方法建立了以污泥COD溶出率為因變量的污泥水解的動(dòng)力學(xué)模型。自變量pH、聲能密度、聲強(qiáng)和污泥濃度的影響因子分別為2.1109、1.3933、0.8145和0,其對(duì)污泥水解程度的影響順序?yàn)椋簆H聲能密度聲強(qiáng)污泥濃度,這一結(jié)論為采用堿法水解污泥提供了理論依據(jù)。 (3)考察不同水解條件下水解產(chǎn)物的絮凝活性,堿解產(chǎn)物的絮凝活性最大,超聲與堿耦合水解產(chǎn)物次之,單獨(dú)超聲作用下的絮凝活性最小。最終將水解溫度70℃,水解時(shí)間30min,堿的投加量1.75g/gTS(TS代表污泥干基)下的水解產(chǎn)物定義為絮凝劑FM-1。 (4)采用正交實(shí)驗(yàn)研究絮凝劑FM-1的絮凝活性,對(duì)高嶺土懸濁液(濃度為5g/L)的最佳絮凝率為98.8%。絮凝活性分布結(jié)果顯示,絮凝劑FM-1中絮凝活性物質(zhì)主要分布于液相之中,FM-1的儲(chǔ)存穩(wěn)定性較差,因此將FM-1進(jìn)行離心,離心上清液稱作絮凝劑FM-2。絮凝劑FM-2對(duì)高嶺土懸濁液(濃度為5g/L)的最佳絮凝率為99.2%,與FM-1相比,FM-2的儲(chǔ)存穩(wěn)定性增強(qiáng)。經(jīng)過高溫?zé)崽幚碇?FM-2仍保持了較好的絮凝活性,其主要成分為多糖和蛋白質(zhì),質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為70.3%和21.6%。紅外光譜分析表明,FM-2中可能含有羥基(-OH)、氨基(-NH-)、酯基(-COOC-)等官能團(tuán)。掃描電鏡顯示,其幾何外觀近似于圓形,顆粒大小相對(duì)較為均一,而且顆粒之間相互交織,相互黏附。對(duì)高嶺土顆粒的絮凝,主要為“壓縮雙電層”和“吸附架橋”作用。 (5)考察絮凝劑FM-2的污水凈化能力,研究結(jié)果表明,對(duì)直接翠蘭染料廢水的脫色率為99.3%,酸性條件下FM-2的官能團(tuán)被“質(zhì)子化”后帶正電荷,根據(jù)靜電理論,有利于陰離子型染料廢水的脫色。對(duì)于具有一定濁度的淀粉廢水,其最佳絮凝率為75.2%。對(duì)于實(shí)際生活廢水,最大絮凝率為97.7%。FM-2還可去除水中的重金屬元素,對(duì)于水中硒和鉛的去除率均達(dá)到90%以上,對(duì)汞、砷和鎘也有不同程度的去除效果。 (6)制備絮凝劑FM-2時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)品AM-1,其主要組成為污泥水解后的細(xì)胞碎片,呈粉末狀,顆粒較細(xì),即未經(jīng)任何處理的干污泥相比其比表面積增大,而且可能含有較多的官能團(tuán),能夠提供眾多的吸附位點(diǎn),可以作為生物吸附劑。對(duì)于初始濃度為100mg/L的亞甲基藍(lán)溶液,除了強(qiáng)酸性pH=2外,在3pH≤11的范圍內(nèi),平衡吸附量均大于100mg/g。AM-1對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附行為吻合Langmuir模型和Freundlich模型,1/n=0.32,屬于易吸附范疇。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2609993