纳米改性粉煤灰—粘土高性能陶粒的制备及其在厌氧滤池中的应用研究

摘要

本研究在水处理陶粒填料的制备中，加入了粉煤灰，达到了变废为宝，以废治废的目的，得到了轻质，并具有高比表面积高粗糙度和多微孔结构的纳米改性陶粒填料，应用于AF处理中低浓度生活废水，运行稳定，处理效果良好。 纳米改性粉煤灰-粘土陶粒制备试验表明，粉煤灰的加入能减小陶粒的密度，提高表面粗糙度，显著增大比表面积，并降低其制备成本。通过实验确定了各种成分的含量：粘土35％，CaCO3为2％，C为2％，DT-5为2％，γ-Al2O3为1％，粉煤灰53％，水玻璃5％。纳米改性粉煤灰－粘土陶粒的理化性能检测和电镜照片显示，该填料比表面积高达10.626m2/g，比国产陶粒的比表面积(4.11m2/g)提高了158.54％，表面粗糙，孔隙率高，固着生物量大，质轻，抗酸抗碱不易老化，使用寿命长，适宜于做AF的生物载体。 应用实验表明，纳米改性粉煤灰－粘土陶粒的挂膜性能优良。将改性陶粒装填于AF中，仅用8天时间完成挂膜。当进水COD为1963mg/L，HRT为24(h)时，COD去除率达82.7％，容积负荷为1.62kgCOD/m3·d。而未装陶粒的AF塔，当进水COD为1956mg/l，HRT为24(h)时，COD去除率仅为33.8％，容积负荷为0.66kgCOD/m3·d。 动力学研究表明，AF塔中COD降解速度对COD浓度为一级反应，建立的经验速度方程为rCOD=-dCCOD/dt=0.1743CCOD(mg/L·h)。进水浓度相同时，对AF空塔为rCOD=-dCCOD/dt=0.0189CCOD(mg/L·h)，可见，AF陶粒塔处理生活污水的反应速度是AF空塔的9.2倍。微生物生理学研究为基础推导得出的机理速度方程(Monod方程)U=Umax·(S-Sn)/Ks+(S-Sn)=84.034·(S-Sn)/7864.24+(S-Sn)(g/m2·d)相吻合。 本研究中，粉煤灰的利用为降低陶粒的粘土用量和生产成本，生产高比表面积的有效生物载体用于废水处理提供了有价值的参考。

目录

文摘

英文文摘

前言

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1.文献综述

1.1引言

1.2厌氧生物滤池(AF)的研究进展

1.3高性能填料

1.4纳米技术及材料

1.5陶粒的制备

1.6结束语

2.实验部分

2.1陶粒制备实验原理

2.2应用实验

2.3实验设备

2.4实验原料

2.5性能测试

2.6数据处理

3结果与讨论

3.1陶粒制备研究

3.2挂膜实验

3.3基质降解动力学

4.结论及建议

致谢

参考文献

附录