缓释型生物陶粒的研制及其废水生物处理应用研究

摘要

在有机废水的厌氧生物处理中，由于缺乏微量金属元素而使厌氧微生物活性降低，影响厌氧生物处理效果。人工添加微量金属元素操作复杂，微量金属量不易控制，金属量过多或不足都将会对微生物的活性带来负面影响。
　　实验采用蒸气养护法，在以粉煤灰为主要原料，添加适量的石膏、石灰、水泥、Na2SO4、CaCl2、Na3PO4等外加剂，以陶粒强度为主要指标，研究制备了免烧陶粒。
　　采用NaCl、NaOH、H2SO4三种方法对稻壳灰进行改性处理并对Ni2+、Co2+进行吸附实验，实验结果表明，在吸附Ni2+的实验中，NaCl的改性效果最好，当NaCl的浓度为1mol/L，搅拌时间为0.5h时，吸附量为158.06mg/g，比不改性稻壳灰的吸附量80.73mg/g提高了一倍；在吸附Co2+的实验中，H2SO4的改性效果最好，10％的H2SO4、搅拌1h的吸附最佳，吸附量为37.80mg/g，比不改性稻壳灰的吸附量10.03mg/g提高了三倍。树脂对Ni2+吸附符合拟二级动力学方程，而对Co2+的吸附则符合拟一级动力学方程，平衡吸附量分别为178.91mg/g和109.83mg/g。
　　负载Ni2+、Co2+金属离子的稻壳灰、改性稻壳灰和树脂添加到陶粒中，累积释放实验结果表明：改性稻壳灰陶粒缓释效果最好，平衡释放浓度为0.5480mg/L和0.2553mg/L，释放稳定，释放平衡时间都为8d，比未改性稻壳灰陶粒释放平衡时间6d明显延长；吸附量随添加离子质量的增大而增加，随温度的升高而降低。
　　在微生物反应器中添加缓释陶粒，以COD的去除率、MLSS、SV、离子浓度和产气量为指标得出，当陶粒中添加吸附0.5g CoCl2、1.0g NiCl2的NaCl改性稻壳灰时，对COD去除率达到99.20%，比空白组的COD去除率65.26%高出33.94%，上清液中陶粒释放离子浓度接近微生物生长的最佳浓度。实验结果表明：负载混合离子陶粒的处理效率要优于负载单种离子陶粒，缓释陶粒可以对微量元素进行稳定的释放，保证微生物生长的有效金属离子浓度。

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第1章绪 论

1.1 引言

1.2 厌氧生物处理有机废水概况

1.3 稻壳灰与树脂的特征及应用

1.4 吸附剂的改性方法

1.5 缓释技术的研究进展

1.6 生物陶粒在水处理中的应用

1.7 课题的研究目的意义与研究的主要内容

第2章 稻壳灰和树脂对Ni2+、Co2+的吸附研究

2.1 实验仪器及实验药品

2.2 实验方法

2.3 标准曲线的绘制

2.4 改性稻壳灰对微量金属离子的吸附实验

2.5 树脂对微量金属的吸附实验

2.6 本章小结

第3章 缓释陶粒的制备及对Ni2+、Co2+释放的研究

3.1 实验仪器及实验药品

3.2 实验方法

3.3 吸附剂的添加量对陶粒强度的影响

3.4 负载金属离子的吸附剂对金属离子的释放研究

3.5 负载金属稻壳灰和改性稻壳灰陶粒的释放实验

3.6 负载金属树脂陶粒的释放实验

3.7 本章小结

第4章 缓释陶粒对废水生物处理的研究

4.1 实验仪器和实验药品

4.2 实验方法

4.3 微生物生长最佳离子浓度的确定

4.4 负载金属离子陶粒的释放对微生物生长的影响

4.5 负载金属离子的稻壳灰陶粒对微生物生长的影响

4.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢