新型粉煤灰免烧陶粒的制备及其在BAF中的应用研究

摘要

我国粉煤灰排放量大,占用土地,污染环境。粉煤灰陶粒可作为曝气生物滤池(BAF)填料,是综合利用粉煤灰的重要途径。当前我国粉煤灰陶粒的生产均采用烧结法,该法技术较为成熟,但能耗高,污染大,成本高。相比之下,免烧法节能环保,成本低廉。我国的免烧陶粒尚处于研制阶段,产品存在堆积密度高、强度低、比表面积小等问题,因而免烧法虽已开发出成品,但并未推广使用。本文研制可作为BAF填料的新型粉煤灰免烧陶粒,成本低、效能高,在一定程度上减少粉煤灰污染,使免烧工艺得以推广。
　　本文以水处理用填料的标准制备陶粒,进行原料调控和工艺调控,确定原料添加量、优化过程参数,得出新型陶粒的制备流程为:5％NaOH预处理粉煤灰63%,CaO5%,水泥20%,秸秆灰6%,污泥6%,原料混合均匀后加水32%(相对于干物料),成球后湿席养护24h,80℃蒸汽养护12h。陶粒的主要性能指标为破碎率4.2%,堆积密度为687kg/m3,表观密度为1573kg/m3,空隙率52.2%,比表面积9.78m2/g(传统陶粒为3.29m2/g)。研究表明陶粒强度为SiO2和Ca2SiO4‘H2O共同作用的结果。秸秆灰、污泥的添加可增大陶粒的比表面积,秸秆灰主要促进陶粒中孔的形成,污泥对微孔、大孔作用明显。
　　对制成陶粒进行基本性能、浸出毒性、吸附特性和生物亲和性检测,结果表明新型陶粒符合《水处理用人工陶粒滤料》(CJ/T299-2008)的要求,吸附性和生物亲和性均优于传统烧结陶粒。将新型陶粒与传统陶粒投入BAF,对比两反应器挂膜与启动、正常运行处理效果、陶粒表面微生物量和反冲洗效能,结果表明,新型陶粒比传统陶粒更易于挂膜,正常运行阶段,新型陶粒反应器的COD、氨氮、总氮降解能力均优于传统陶粒反应器,新型陶粒更适于微生物生长,尤其对硝化细菌的生长具有一定的促进作用。
　　新型陶粒制备方法经济节能,1m3陶粒生产成本约为420-550元(传统型为700-900元),燃料成本为0-132元(利用电厂废热进行蒸汽养护无需成本),远低于烧结陶粒煅烧过程的240-480元,能耗大为降低,经济效益显著。

目录

新型粉煤灰免烧陶粒的制备及其在BAF中的应用研究

STUDY ON THE DEVELOPMENT AND APPLICATION IN BAF OF THE NEW UNBURNED FLY ASH CERAMSITE

摘要

Abstract

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 实验分析方法

第3章 新型免烧陶粒的研制

3.1 陶粒滤料的选择原则

3.2粉煤灰免烧陶粒制备机理

3.3 制备流程

3.4 原料调控对陶粒性能的影响

3.5 工艺调控对陶粒性能的影响

3.6 陶粒性能检测

3.7 本章小结

第4章 新型免烧陶粒BAF应用研究及效益分析

4.1 BAF挂膜及启动

4.2 BAF处理效能研究

4.3 陶粒表面微生物量

4.4 BAF的反冲洗

4.5 新型陶粒的效益分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

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致 谢