本文關(guān)鍵詞：給水廠污泥陶粒的制備及其在廢水除磷中應(yīng)用的研究

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【摘要】：隨著我國(guó)人口的不斷增加及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),給水廠的數(shù)量也在不斷增多,污泥量呈指數(shù)型增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),每年大約產(chǎn)生150-240萬噸干污泥,如此巨量的給水污泥需要合理籌劃研究,進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的綜合利用,否則簡(jiǎn)單地處理或直接排入到自然環(huán)境中,不僅嚴(yán)重污染環(huán)境,而且還會(huì)造成水資源與能源的浪費(fèi),因此合理處置給水廠污泥成為當(dāng)前亟需解決的問題。鑒于鋁鹽污泥具有強(qiáng)大的磷吸附潛力并且材料方便易得,探討水廠鋁鹽污泥的制備陶粒處理生活污水,可以節(jié)省污泥處理成本、降低環(huán)境污染,實(shí)現(xiàn)污泥的資源化、無害化和減量化,對(duì)節(jié)約水資源、改善生態(tài)環(huán)境,推進(jìn)水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本論文首先以給水廠鋁鹽污泥作為主要原料,通過研究在給水廠污泥陶粒制備過程中的各種控制條件,分析不同因素對(duì)制備陶粒的影響,獲得最佳的給水廠污泥陶粒制備工藝,為新型陶粒的開發(fā)提供工藝參考和技術(shù)支撐。陶粒燒制成功后,研究了陶粒投加量、水力停留時(shí)間、初始磷濃度、污水pH和溫度等因素對(duì)給水廠污泥陶粒吸磷性能的影響,利用動(dòng)力學(xué)方程、等溫吸附模型對(duì)吸附過程進(jìn)行線性擬合。研究了實(shí)驗(yàn)室專利高效脫氮菌株XP-1、CL-1、CL-3以及活性污泥在給水廠污泥陶粒表面生物膜形成特性,設(shè)計(jì)了陶粒生物膜反應(yīng)器,考察了水力停留時(shí)間(HRT)、填料層高度對(duì)所制備陶粒生物膜脫氮除磷及有機(jī)物去除效果的影響,為推廣陶粒用作水處理填料提供依據(jù)。本研究結(jié)論如下:(1)本研究以濟(jì)南某給水廠污泥為原料制備陶粒,輔料為少量粘土,其中給水廠污泥的摻加量為75%-80%,經(jīng)1150℃焙燒而成,焙燒時(shí)間為8-10分鐘。其中,干燥條件為105℃、2小時(shí),預(yù)熱條件為300-400℃、20-30分鐘。通過對(duì)陶粒成球階段的摸索,確定了穩(wěn)定成球的最佳控制條件:兩次進(jìn)料時(shí)間間隔在15分鐘以上以保證粉料充分粘附,控制成球機(jī)轉(zhuǎn)速為30-40 r/min,原料與粘合劑交替添加,粘合劑的添加量約為10%。(2)在試制成功后對(duì)制備的陶粒進(jìn)行了物理性質(zhì)表征測(cè)試,結(jié)果顯示陶粒的平均粒徑為6～8 mm,比表面積可達(dá)4.75-4.95 m2/g、筒壓強(qiáng)度達(dá)到了 4.2 Mpa以上、磨損率小于1.3%、孔隙率為48%-52%,具有吸附性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、耐壓不易碎的特點(diǎn),具備較好的滲透性能和持水性能,適于用作水處理填料。(3)不同反應(yīng)條件對(duì)給水廠污泥陶粒吸磷性能的影響結(jié)果顯示:給水廠污泥陶粒的吸附容量隨著陶粒投加量的增大而逐漸減小,當(dāng)投加量為20 g/L時(shí),吸附容量最高可達(dá)2.3 mg/g;給水廠污泥陶粒的吸附容量和磷去除率隨著水力停留時(shí)間的增加而逐漸增大,吸附過程在6-8 d時(shí)基本達(dá)到反應(yīng)平衡;給水廠污泥陶粒的吸附容量隨著初始磷濃度的增大而逐漸增加,當(dāng)初始磷濃度為30 mg/L時(shí),吸附容量最高可達(dá)2.2 mg/g,去除率可達(dá)91.2%;給水廠污泥陶粒的吸附容量隨著污水pH的減小而逐漸減小,保持污水pH值為中性或偏堿性有利于陶粒吸附除磷,在pH = 7時(shí)對(duì)溶液中磷的去除率可達(dá)92.8%。(4)在HRT為42 h、填料高度為80 cm時(shí),其出水三項(xiàng)指標(biāo)能夠總體達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。其中TP所需的水力停留時(shí)間最短為24 h;出水COD、TP隨著HRT的增加,去除速率先增加而后趨于穩(wěn)定;出水TN隨著HRT的增加而緩慢減少。COD在近進(jìn)水端去除效率高;TN在好氧段去除效率高;對(duì)TP的去除主要通過填料的吸附作用而實(shí)現(xiàn)。本研究以充分利用給水廠鋁鹽污泥,探索給水廠污泥陶粒用作水處理填料為立足點(diǎn),從濟(jì)南某給水廠取得污泥,探索給水廠污泥陶粒制備的最佳工藝條件,并利用鋁鹽污泥對(duì)磷的吸附特性,設(shè)計(jì)了以給水廠污泥陶粒為填料的小型反應(yīng)器,考察反應(yīng)器的最佳運(yùn)行條件,使污水達(dá)標(biāo)排放,實(shí)現(xiàn)了給水廠鋁鹽污泥的無害化利用和處理污水的有機(jī)統(tǒng)一。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：1302606