电气石陶粒的制备及其在曝气生物滤池中的应用研究

摘要

污泥是污水处理后的附属品、是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废弃物，如果处置不当，不仅会对环境造成二次污染，同时也是对资源的严重浪费。目前，我国粉煤灰的主要应用途径是直接作为建筑材料或烧制陶粒用作建筑骨料。污泥处理主要包括卫生填埋、土地利用、焚烧和污泥干化。将废物利用制成的陶粒作为曝气生物滤池进行污水处理成为近年来国内外研究的热点。而且加入电气石的陶粒在污水处理中能有效促进微生物活性，提高反应器启动时间。因此，研究开发污泥掺量大、能够满足曝气生物滤池要求的陶粒势在必行。
　　本文以污泥和粉煤灰为主要原料，添加电气石作为催化剂，经混合、成球、高温烧制等过程制备陶粒滤料，分别考察了烧制温度、恒温时间和原料配比（电气石含量）对陶粒性能的影响，确定了制备陶粒的最佳工艺条件；之后，将按照最佳工艺条件制得的陶粒应用于曝气生物滤池反应器，进行处理生活污水的小试研究，通过考察污染物的去除效果，研究了电气石陶粒滤料在废水生物处理中的应用性能。
　　按照国家标准《水处理人工陶粒滤料》(CJ/T299-2008)，以密度、堆积密度、表观密度、比表面积、空隙率、含泥量、盐酸可溶率、破碎率与磨损率之和等为评价陶粒性能的指标，通过单因素试验研究，确定制备电气石陶粒的最佳工艺条件为：烧制温度1050℃，恒温时间10min，原料中污泥含量50％。在最佳工艺条件下制得陶粒的各项指标为：密度2.1273g/cm3，堆积密度0.9886g/cm3，表观密度1.6927g/cm3，比表面积1.6012×104cm2/g，空隙率42.13%，含泥量0.25%，盐酸可溶率1.46%，破碎率与磨损率之和2.96%。制成陶粒表面粗糙，孔隙结构丰富且大孔数量较多，利于微生物的附着生长，是一种优良的微生物载体。将最佳工艺条件下制得的电气石陶粒和对照组用作曝气生物滤池的滤料，处理城市生活污水。反应器采用接种挂膜的方法进行启动，启动时间为8d。分别考察了启动期间和稳定运行期间曝气生物滤池反应器对 COD、NH3-N、总磷、SS的去除效果。在启动期间，随着运行时间的延长，反应器出水 COD不断减小，去除率逐步升高；出水总磷增大，去除率减小；出水 NH3-N浓度减小，去除率升高，之后趋于稳定。
　　最后，对比了电气石陶粒和对照陶粒的物理性能及在废水生物处理中的应用性能。之后对电气石陶粒进行效益分析，利用热电厂废热烧制，节约能源，大大降低成本。分析表明，以污泥、粉煤灰和电气石为原料制备陶粒能够取得良好的经济效益、社会效益和环境效益。

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目录

第1章 绪论

1.1课题背景及相关领域研究现状

1.2 课题研究目的和意义

1. 3 研究内容

第2章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备及装置

2.3 实验设计

2.4 实验指标及分析测试方法

第3章 电气石陶粒的研制

3.1 烧制陶粒滤料的单因素实验

3.2 陶粒性能检测

3.3 本章小结

第4章 电气石陶粒在曝气生物滤池应用研究

4.1 曝气生物滤池挂膜与启动

4.2 BAF处理效能研究

4.3 陶粒表面微生物量

4.4 曝气生物滤池的反冲洗

4.5本章小结

第5章 电气石陶粒效益分析

5.1 成本估算

5.2 应用前景

5.3 环境效益

5.4 社会效益

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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