本文關(guān)鍵詞：陶�；斯竦靥幚砩钗鬯靶滦吞樟５拈_發(fā)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《山東大學(xué)》 2015年

陶粒基人工濕地處理生活污水及新型陶粒的開發(fā)研究

孟盼盼  

【摘要】：水資源短缺和水環(huán)境污染是我國水環(huán)境面臨的兩大重要問題,尤其是對于經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)差的農(nóng)村,大量沒有經(jīng)過處理的生活污水直接排入各種水體,嚴(yán)重污染水生態(tài)環(huán)境,污水的治理迫在眉睫。人工濕地具有投資少、運(yùn)行管理簡單、美化環(huán)境等優(yōu)點(diǎn),在我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力薄弱的農(nóng)村具有廣闊的應(yīng)用前景。基質(zhì)作為人工濕地的骨架,其粒徑分布、孔隙率、化學(xué)組成等是影響濕地凈化效果和使用壽命的一個(gè)很主要的因素,研究開發(fā)新型基質(zhì),研究基質(zhì)的性能及去污機(jī)理對濕地系統(tǒng)的發(fā)展及水環(huán)境的生態(tài)保護(hù)具有重要意義。本論文以陶粒為人工濕地的基質(zhì)處理生活污水,研究了運(yùn)行期間濕地對污水的凈化效果,考察了長期運(yùn)行后固體物質(zhì)累積量、基質(zhì)水力滲透系數(shù)等的變化,以及濕地根際微生物的生長情況,探索陶粒作為濕地基質(zhì),對維護(hù)人工濕地運(yùn)行穩(wěn)定及延緩濕地堵塞的作用,為陶粒用作人工濕地基質(zhì)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。同時(shí),本論文考察了水廠污泥的理化特性及吸附特性,探討了污泥制備陶粒的可行性,為新型陶粒的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。此外,本論文還對污泥陶粒進(jìn)行了性能測試及磷吸附特性研究,探討了污泥陶粒做人工濕地基質(zhì)的可行性。主要研究結(jié)論如下：(1)對利用陶粒為基質(zhì)構(gòu)建的人工濕地中試系統(tǒng),進(jìn)行凈化效果的長期監(jiān)測,結(jié)果表明,運(yùn)行期間,三個(gè)濕地系統(tǒng)對污水的凈化效果比較穩(wěn)定,濕地對TP, COD, TN的去除率分別是31～44%,55～75%和42～59%。濕地夏秋季節(jié)比冬季凈化效果好。濕地運(yùn)行兩年后,對濕地基質(zhì)積累的有機(jī)物進(jìn)行定性和定量分析,發(fā)現(xiàn)濕地兩年期間積累有機(jī)物質(zhì)共計(jì)4.19～4.61 kg/m2,年平均積累速度5.3～6.0 kg/m2a。濕地基質(zhì)的滲透系數(shù)變化很小,相對于運(yùn)行前,只降低了6.8～13.6%,說明濕地沒有發(fā)生明顯堵塞。濕地前端的有機(jī)物的積累量高于濕地后端,說明濕地的前端更容易發(fā)生濕地的堵塞。(2)本文對濟(jì)南的三個(gè)水廠,泰安的一個(gè)水廠進(jìn)行了污泥取樣及成分分析,發(fā)現(xiàn)給水污泥中Al,Fe或Ca的含量比較高,對磷具有較強(qiáng)的吸附能力,玉清(606 mg P/kg),雪山(395 mg P/kg),鵲華(307 mg P/kg)和三合(206 mg P/kg),對于控制水體富營養(yǎng)化中具有較大的應(yīng)用前景,因此可將給水污泥用作低廉、高效、新型的人工濕地除磷材料。從給水廠污泥成分分析來看,給水廠污泥主要無機(jī)成分以分以SiO2、A12O3和Fe2O3為主,類似粘土成分,主要是來自于水源水帶來的一些泥沙以及水廠投加的絮凝劑所致,因此具有制備陶粒的潛力。(3)原料、溫度、保溫時(shí)間、污泥成分、升溫曲線是影響污泥制備陶粒的主要因素,本文制軒的陶粒,以濟(jì)南市玉清自來水廠的凈水污泥為主要原料,粘土為輔料摻量為50%,1150℃焙燒而成,焙燒時(shí)間為10分鐘。干燥條件為105℃,2小時(shí)。預(yù)熱條件為：400℃,20分鐘。通過對污泥陶粒進(jìn)行理化分析,測得平均粒徑4～6mm,比表面積4.55～4.85 m2/g,密度1.28～1.37g/cm3,其重金屬含量沒有超過國標(biāo)GB5085.3-2007中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),說明凈水污泥制備的陶粒用于水處理是安全可行的。(4)陶粒表面粗糙,并且有豐富的微孔結(jié)構(gòu),微孔間隙較大(1-5μm),具有較強(qiáng)的物理吸附能力。陶粒的機(jī)械強(qiáng)度高(筒壓強(qiáng)度4.5Mpa),孔隙率高(47%),比表面積大,這些特點(diǎn)符合作為人工濕地基質(zhì)的要求。陶粒對磷有很強(qiáng)的吸附能力,等溫吸附特征符合Langmuir方程,最大磷吸附量為319 mg/kg。能譜分析及成分分析結(jié)果顯示,陶粒中主要金屬元素有Al、Fe、Ca和Mg,而Al、Fe、 Ca等元素的含量是影響基質(zhì)對磷吸附的關(guān)鍵因素。(5)利用水廠污泥生產(chǎn)陶粒,并且用做人工濕地的基質(zhì)處理生活污水,實(shí)現(xiàn)了水廠污泥的無害化、資源化和產(chǎn)業(yè)化處理,它有利于保護(hù)土地資源和水資源,降低了建設(shè)投資、運(yùn)行費(fèi)用等,在經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境等方面都擁有很高的使用價(jià)值。符合人類與自然諧調(diào)發(fā)展的客觀要求,有利于促進(jìn)良性生態(tài)環(huán)境的建設(shè),有顯著的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益,是一種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的污泥處理措施。這種方式尤其適合在中小城市和農(nóng)村等缺少具有一定操作管理和技術(shù)水平的人員的條件下使用,具有極其廣闊的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X799.3
【目錄】：

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6 苗瑩;ABR-功能分區(qū)型人工濕地強(qiáng)化TN去除區(qū)處理分散養(yǎng)豬廢水試驗(yàn)研究[D];長安大學(xué);2015年

7 曹婷婷;人工濕地不同工藝對重金屬的去除研究[D];長安大學(xué);2015年

8 劉凡;以削減城市徑流負(fù)荷為目標(biāo)的人工濕地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];西南交通大學(xué);2015年

9 杜晨;表流-水平流復(fù)合人工濕地對高污染河水的凈化[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

10 許鵬;人工濕地模擬系統(tǒng)磷去除條件及效果研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：陶�；斯竦靥幚砩钗鬯靶滦吞樟５拈_發(fā)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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