水处理中生物活性炭低压引弧放电再生试验研究

发布时间：2020-06-14 15:28

【摘要】：水处理中煤基生物活性炭的使用为更好地处理微污染水源提供了高效且可长期使用的方法,它结合了活性炭本身吸附功能和培植在表面微生物群落降解功能,可达到更好的水处理效果和更长的使用期限。然而长期的使用,导致其吸附大量的水体污染物,且覆盖于活性炭表面,不仅严重影响生物膜活性,更会使得孔隙堵塞饱和,最后成为失效的煤基生物活性炭。活性炭再生的方法有很多,而针对水处理中煤基生物活性炭的失效再生却很少,且现有再生设备庞大、消耗大。因此本文结合热-电联用再生法,重点对现有的设备进行改进完善,重新搭建再生炉,着重依托新式低压引弧放电再生对水处理中失效的煤基生物活性炭进行再生实验研究,最终成功对水处理中失效的煤基生物活性炭进行了再生,以碘值和亚甲蓝值表征的吸附能力恢复到了90%以上,并与管式炉热再生和原设备再生进行了对比分析。具体如下:(1)对本课题背景和应用于水处理中饱和生物活性炭的再生方法进行了综述,重点阐述了各自的优缺点以及新的研究方向、方法和理论。(2)探究了实验状态下饱和生物活性炭的表观电阻,对其影响因素:预热处理温度、水分、流速和生物膜进行分析,重点讨论了电极板间距的影响,总结出更加有利的实验条件;在原设备基础上改进创新,采用更加合理的间距、紧凑的结构、可视化的石英玻璃,并使其小型化,搭建低电压引弧放电再生实验装置。根据实验装置结构和对样品的称量情况,确定了每次实验仅需要约6.0kg的样品。(3)进行管式炉模拟传统热再生实验,并对其结果进行简要描述;对原热-电联用再生实验和结果进行概述;重点进行低电压引弧放电再生实验,对再生过程中的伏安特性进行了分析,也验证了三段式低电压的可行性;阐述了引弧放电作用原理,对记录的放电现象进行分析,结果验证了引弧放电原理在再生中真实性;实验中样品脱附和过程质量损耗在20.0%左右;吸附性能的测定结果推导出实验最优条件。(4)对三种再生的样品(Regenerated Activated Carbon,RAC)和新活性炭(New Activated Carbon,NAC)、失效生物活性炭(Saturated Bio-Activated Carbon,SBAC)从热重(TG)和红外光谱(FTIR)的角度进行了对比分析。将样品的脱附过程分成四个不同阶段,具体对比分析了各样品的热解脱附过程;用纯炭粉消除炭本身对样品的影响,结果显示其影响极小,可以忽略;通过光谱图解析脱附出的产物,并对各自产物进行了光谱分析;分析三种各自不同再生样品的效果,并横向对比了三种不同再生法的最优再生样品。(5)对多种实验样品进行了部分物理和化学性质以及吸附性能的表征分析,主要包括样品粒径分布、颗粒破碎强度、形貌、表面元素分析以及碘和亚甲蓝值测定。
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52

【参考文献】

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本文编号：2712984