铝灰基絮凝剂的制备及其处理农村生活污水应用研究

摘要

以往人们把铝灰当作废渣而随意丢弃，此举不仅造成铝资源浪费还会带来严重的环境问题。本文以铝灰和废盐酸为原料，采用酸溶法通过单因子序贯优选试验和正交验证试验，获取铝灰基液体絮凝剂聚合氯化铝(PAC)关键技术参数，并根据农村生活污水的特点，分别采用铝粉和生石灰作为调节剂对粗产品进行性能优化，并进行对比分析。再以典型农村生活污水为对象，开展了室内混凝试验，通过CODCr、NH4+-N、TP、浊度4个指标考察了自制铝灰基絮凝剂对农村生活污水的处理效果，并与市售PAC进行对比。最终从技术、经济、社会与环境4方面对铝灰基絮凝剂制备及应用推广进行了效益分析，研究结果如下:　　 (1)铝灰基絮凝剂最佳制备工艺条件为m1∶V1∶V2（铝灰/g∶盐酸/mL∶水/mL）=10∶20∶40，反应时间85℃，反应时间2.5 h，搅拌转速80 r·min-1，熟化时间30 h，熟化温度60℃;在此条件下，制得的产品氧化铝含量为8.5％，盐基度为44.8％。各因素对氧化铝质量分数影响的大小顺序为:m1∶V1∶V2＞反应温度＞反应时间＞搅拌转速＞熟化时间＞熟化温度;各因素对盐基度影响的大小顺序为:m1∶V1∶V2＞反应温度＞反应时间＞搅拌速度＞熟化温度＞熟化时间。　　 (2)用铝粉和生石灰均能有效优化铝灰基絮凝剂的性能，综合经济、环境及操作等因素，用生石灰作为调节剂优于铝粉。　　 (3)自制铝灰基絮凝剂对农村生活污水CODCr、NH4+-N、TP及浊度去除的最佳投加量在24 mg·L-1左右，剩余浓度分别为174.6 mg·L-1、13.5 mg·L-1、0.75 mg·L-1、1.0 NTU去除率分别达到57.5％、14.2％、72.4％及92.2％，在去除率高于市售PAC的情况下，可节约25％的投药量，因而具有较好的混凝性能。　　 (4)铝灰基絮凝剂的制备在生产实践中具有较强的可行性。生产原料容易获取，反应条件温和;工艺简单、流程短、节能、无二次污染，可操作性强;原料成本(就地取材）约为99.66元·t-1，低于铝酸钙和铝矾土约49％。　　 铝灰制备聚合氯化铝(PAC)是一条高效的铝灰资源化利用途径，但目前产品制备依然存在杂质多、分离慢以及效果不及有机高分子絮凝剂等不足。以后应从除杂、缩短分离时间以及与其他有机高分子复配等方面进行深入研究。另外，还应在混凝处理后剩余铝浓度测定、铝的迁移转化、污泥的处理对农村环境的影响等方面进行进一步研究。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 铝灰综合利用研究进展

1．1．1 铝灰来源及其危害

1．1．2 铝灰综合利用研究进展

1．2 铝灰制取无机高分子絮凝剂研究进展

1．3 农村生活污水及其污染现状

1．4 絮凝剂在农村生活污水处理的应用

1．5 研究内容与技术路线

1．6 研究特色

2 铝灰基絮凝剂制备试验

2．1 材料与方法

2．1．1 试验原料与仪器

2．1．2 制备方法

2．1．3 试验方案设计

2．1．4 分析方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 单因子序贯优选试验

2．2．2 多因子正交验证试验

2．3 小结

3 铝灰基絮凝剂性能优化

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 优化原理

3．1．3 铝粉调节方法

3．1．4 生石灰调节方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 铝灰基絮凝剂性能优化结果

3．2．2 絮凝剂调节剂性能优化对比

3．3 小结

4 铝灰基絮凝剂应用研究

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方案设计

4．1．3 检测项目

4．1．4 分析方法

4．1．5 数据处理

4．2 结果与讨论

4．2．1 废水水质

4．2．2 铝灰基絮凝剂处理农村生活污水的混凝效果

4．3 小结

5 铝灰基絮凝剂制备效益分析

5．1 技术可行性分析

5．2 经济效益分析

5．3 社会与环境效益分析

5．4 小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

作者简介及硕士期间发表／投稿论文

致谢