新型免烧陶粒的制备及其对生活污水处理的研究

摘要

本论文以粉煤灰、水泥为主要原料，以膨胀珍珠岩为轻质材料，以生石灰和石膏为激发剂、以水玻璃为粘结剂，并加入使其比表面积大大提高的有机高分子成孔剂，通过蒸养方式制备了具有高比表面积的新型免烧陶粒，并研究了原料的最佳配比与工艺条件。将新型免烧陶粒和普通陶粒应用于曝气生物滤池(BAF)中，进行生活污水处理的对比实验，比较了两种陶粒的性能。
　　 通过单因素分析和正交实验，确定了新型免烧陶粒的最佳制备配方为：粉煤灰71％、水泥10％、激发剂为10％、轻质材料7％、有机高分子成孔剂2％，另外每100g原料用水35ml，水玻璃10g。在选定粉煤灰、水泥、水玻璃的条件下，对激发剂、轻质材料、有机高分子成孔剂进行正交实验。结果表明，对新型免烧陶粒的综合指标影响大小顺序为：成孔剂>激发剂>轻质材料。
　　 新型免烧陶粒的最佳制备工艺条件为：在室温25℃左右放置1h，再移入烘箱100℃温度下烘2h，最后移入压力蒸汽灭菌器内，以100℃进行恒温养护10h。新型免烧陶粒理化性能检测和电镜照片显示，其比表面积12.74m2/g是普通陶粒比表面积的3.10倍、抗压强度3.99MPa、堆积密度0.69g/cm3。
　　 将新型免烧陶粒和普通陶粒分别应用于曝气生物滤池进行生活污水处理的对比实验，实验结果表明最佳工艺条件为：气水比为3:1，水力负荷0.8m3/(m2·h)，水力停留时间为0.75h。采用新的挂膜方式，在挂膜第6天，两曝气生物滤池COD去除率为84％(新型免烧陶粒)、79％(普通陶粒)；NH3-N去除率为89.4％(新型免烧陶粒)、87.2％(普通陶粒)，说明两曝气生物滤池均完成挂膜。
　　 曝气生物滤池正常运行的结果表明，曝气生物滤池对COD的最高去除率为88.5％(新型免烧陶粒)和82.9％(普通陶粒)；对NH3-N的去除率分别为97.2％(新型免烧陶粒)和93.6％(普通陶粒)。实验结果表明，新型免烧陶粒对COD和NH3-N的去除情况均比普通陶粒略好。
　　 曝气生物滤池正常运行实验结果表明，COD去除率在滤料层0-400mm段效率最高；NH3-N去除率在400-800mm段效率最高；实验在第7天进行反冲洗。