基于ZnCl 2 活化法的污泥基活性炭制备及其延缓MBR膜污染研究
发布时间：2022-07-15 16:00
城市污水厂污泥产量的显著增长及其带来的环境污染问题日益受到人们的关注。污泥处理的根本出路是资源化利用,而以污泥为原料制备活性炭技术是污泥资源化的重要发展方向之一。Zn Cl2活化法因具有制备温度低、制得活性炭产率高以及药剂价格便宜且可回收利用等优点而成为污泥基活性炭的主要制备方法。Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭过程的实质就是经Zn Cl2浸渍的污泥的热解过程。对经Zn Cl2浸渍的污泥的热解特性及反应动力学进行研究不但有利于探究污泥的热解反应机理,还可以揭示Zn Cl2在污泥热解过程中的作用机制,从而为Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭技术提供一定的理论基础和指导作用。此外,目前对于Zn Cl2活化法制备污泥基活性炭过程中热解条件的控制及主要影响因素等问题仍存在很大争议。且制得污泥基活性炭在污水处理中的应用仍较为局限,仅应用于对有机污染物如染料、酚类化合物等和无机重金属离子的吸附去除中。基于以上几点,本研究首先采用热重红外联用分析技术（TG-FTIR）以及热重质谱联用分析技术（TG-MS）分析了经Zn Cl2浸渍的污泥的热解失重特性和热解气态产物,并在此基础上研究了浸渍污泥的热解反...
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 污泥的来源、性质及危害
1.1.2 污泥的处理处置现状
1.1.3 膜生物反应器中的膜污染现象
1.2 课题研究目的及意义
1.3 污泥热解制备活性炭技术的研究进展
1.3.1 污泥基活性炭制备方法的研究进展
1.3.2 污泥基活性炭的应用进展
1.4 膜生物反应器中膜污染的研究进展
1.4.1 膜污染的来源
1.4.2 膜污染的影响因素
1.4.3 延缓膜污染的方法
1.5 课题研究内容
第2章 试验材料和方法
2.1 试验材料
2.1.1 污水厂污泥
2.1.2 试验用水
2.2 试验方法
2.2.1 污泥热解试验
2.2.2 污泥基活性炭的制备方法
2.2.3 膜生物反应器的设计及运行
2.3 分析方法
2.3.1 污泥基活性炭的表征
2.3.2 膜生物反应器试验中的分析方法
第3章 污泥的热解特性及动力学研究
3.1 引言
3.2 污泥热解失重特性分析
3.2.1 未浸渍污泥的热解失重特性分析
3.2.2 纯ZnC_l2的热解失重特性分析
3.2.3 浸渍污泥的热解失重特性分析
3.3 污泥热解气态产物分析
3.3.1 未浸渍污泥的热解气态产物分析
3.3.2 浸渍污泥的热解气态产物分析
3.4 污泥热解动力学研究
3.4.1 污泥热解动力学分析的基本思路
3.4.2 污泥热解过程机理函数的确定
3.4.3 污泥热解动力学参数的求解
3.4.4 污泥热解动力学方程的建立
3.5 本章小结
第4章 污泥基活性炭的制备及性质研究
4.1 引言
4.2 制备条件对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.1 热解温度对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.2 热解时间对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.3 活化剂浓度对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.4 浸渍比对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.3 污泥基活性炭制备条件的优化
4.4 污泥基活性炭的性质研究
4.4.1 表面形貌分析
4.4.2 孔隙结构分析
4.4.3 元素组成分析
4.4.4 重金属元素浸出特性分析
4.4.5 表面官能团分析
4.5 本章小结
第5章 污泥基活性炭延缓MBR膜污染的效能及机制研究
5.1 引言
5.2 污泥基活性炭对MBR处理效果的影响
5.2.1 污泥基活性炭对COD去除率的影响
5.2.2 污泥基活性炭对NH_4~+-N去除率的影响
5.2.3 污泥基活性炭对TN去除率的影响
5.2.4 污泥基活性炭对TP去除率的影响
5.3 污泥基活性炭对MBR中污泥混合液性质的影响
5.3.1 污泥基活性炭对污泥浓度的影响
5.3.2 污泥基活性炭对污泥粒径的影响
5.3.3 污泥基活性炭对混合液粘度的影响
5.3.4 污泥基活性炭对混合液中EPS的影响
5.3.5 污泥基活性炭对混合液中SMP的影响
5.3.6 污泥基活性炭对污泥比阻的影响
5.4 污泥基活性炭对MBR中膜表面性质的影响
5.4.1 污泥基活性炭对膜表面EPS的影响
5.4.2 污泥基活性炭对膜表面接触角的影响
5.4.3 污泥基活性炭对膜表面形貌的影响
5.5 污泥基活性炭对MBR中膜污染的影响
5.5.1 污泥基活性炭对过膜压力的影响
5.5.2 污泥基活性炭对膜阻力的影响
5.6 膜污染的表征
5.6.1 膜表面污染物的红外光谱分析
5.6.2 膜表面污染物的三维荧光光谱分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱墨污泥催化热解特性及动力学研究[J]. 王圆圆,陈嘉川,杨桂花,张凤山,吕高金,王雪娇. 中国造纸学报. 2014(04)
[2]投加物质对减缓MBR膜污染的研究[J]. 黄刚华,尤朝阳,李旋,王磊. 水处理技术. 2013(09)
[3]膜生物反应器中EPS的提取方法[J]. 李继宏,单士亮,李亮,胡筱敏,董怡华. 环境工程. 2013(03)
[4]食品与饲料中蛋白质检测技术研究进展[J]. 白沙沙,赵萌,崔亚娟,叶颖慧,刘静,陈月晓,李东,王竹,何梅,王国栋. 饲料研究. 2013(06)
[5]改性污泥活性炭对苯乙烯的吸附[J]. 任爱玲,符凤英,曲一凡,张静,郭斌. 环境化学. 2013(05)
[6]EPS分析方法及其膜污染特性研究进展[J]. 胡以松,王晓昌. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]膜生物反应器（MBR）在处理生活污水中的优势与劣势[J]. 魏原青,肖梅娟. 科技资讯. 2012(34)
[8]数据差异显著性检验[J]. 张凤菊,刘晓娟,赵丽平,于晓波,张范良. 农机使用与维修. 2012(04)
[9]北京市污泥堆肥处理现状与发展趋势[J]. 梁明武,高春荣,赵平. 安徽农业科学. 2012(07)
[10]钙离子对短期膜污染的影响[J]. 陈康,王新华,李秀芬,肖小兰,谈玉琴. 环境工程学报. 2012(02)
博士论文
[1]泥质活性炭的制备及污泥热解动力学研究[D]. 邵瑞华.西安建筑科技大学 2011
[2]城市污水污泥热解实验研究[D]. 刘秀如.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
[3]MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究[D]. 曹占平.天津大学 2009
[4]基于化学活化法的污泥衍生吸附剂的制备及应用基础理论研究[D]. 翟云波.湖南大学 2005
硕士论文
[1]污水污泥热解特性研究[D]. 周华.上海交通大学 2011
[2]污泥停留时间对MBR处理污水效果影响与膜污染因素的研究[D]. 冯丹丹.哈尔滨工业大学 2009
[3]污泥及生物质资源化利用研究[D]. 孟博.中国石油大学 2008
[4]城市污水处理厂污泥制备活性炭的研究[D]. 吴娟.山东大学 2006
本文编号：3662373
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景
1.1.1 污泥的来源、性质及危害
1.1.2 污泥的处理处置现状
1.1.3 膜生物反应器中的膜污染现象
1.2 课题研究目的及意义
1.3 污泥热解制备活性炭技术的研究进展
1.3.1 污泥基活性炭制备方法的研究进展
1.3.2 污泥基活性炭的应用进展
1.4 膜生物反应器中膜污染的研究进展
1.4.1 膜污染的来源
1.4.2 膜污染的影响因素
1.4.3 延缓膜污染的方法
1.5 课题研究内容
第2章 试验材料和方法
2.1 试验材料
2.1.1 污水厂污泥
2.1.2 试验用水
2.2 试验方法
2.2.1 污泥热解试验
2.2.2 污泥基活性炭的制备方法
2.2.3 膜生物反应器的设计及运行
2.3 分析方法
2.3.1 污泥基活性炭的表征
2.3.2 膜生物反应器试验中的分析方法
第3章 污泥的热解特性及动力学研究
3.1 引言
3.2 污泥热解失重特性分析
3.2.1 未浸渍污泥的热解失重特性分析
3.2.2 纯ZnC_l2的热解失重特性分析
3.2.3 浸渍污泥的热解失重特性分析
3.3 污泥热解气态产物分析
3.3.1 未浸渍污泥的热解气态产物分析
3.3.2 浸渍污泥的热解气态产物分析
3.4 污泥热解动力学研究
3.4.1 污泥热解动力学分析的基本思路
3.4.2 污泥热解过程机理函数的确定
3.4.3 污泥热解动力学参数的求解
3.4.4 污泥热解动力学方程的建立
3.5 本章小结
第4章 污泥基活性炭的制备及性质研究
4.1 引言
4.2 制备条件对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.1 热解温度对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.2 热解时间对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.3 活化剂浓度对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.2.4 浸渍比对污泥基活性炭孔隙性能的影响
4.3 污泥基活性炭制备条件的优化
4.4 污泥基活性炭的性质研究
4.4.1 表面形貌分析
4.4.2 孔隙结构分析
4.4.3 元素组成分析
4.4.4 重金属元素浸出特性分析
4.4.5 表面官能团分析
4.5 本章小结
第5章 污泥基活性炭延缓MBR膜污染的效能及机制研究
5.1 引言
5.2 污泥基活性炭对MBR处理效果的影响
5.2.1 污泥基活性炭对COD去除率的影响
5.2.2 污泥基活性炭对NH_4~+-N去除率的影响
5.2.3 污泥基活性炭对TN去除率的影响
5.2.4 污泥基活性炭对TP去除率的影响
5.3 污泥基活性炭对MBR中污泥混合液性质的影响
5.3.1 污泥基活性炭对污泥浓度的影响
5.3.2 污泥基活性炭对污泥粒径的影响
5.3.3 污泥基活性炭对混合液粘度的影响
5.3.4 污泥基活性炭对混合液中EPS的影响
5.3.5 污泥基活性炭对混合液中SMP的影响
5.3.6 污泥基活性炭对污泥比阻的影响
5.4 污泥基活性炭对MBR中膜表面性质的影响
5.4.1 污泥基活性炭对膜表面EPS的影响
5.4.2 污泥基活性炭对膜表面接触角的影响
5.4.3 污泥基活性炭对膜表面形貌的影响
5.5 污泥基活性炭对MBR中膜污染的影响
5.5.1 污泥基活性炭对过膜压力的影响
5.5.2 污泥基活性炭对膜阻力的影响
5.6 膜污染的表征
5.6.1 膜表面污染物的红外光谱分析
5.6.2 膜表面污染物的三维荧光光谱分析
5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]脱墨污泥催化热解特性及动力学研究[J]. 王圆圆,陈嘉川,杨桂花,张凤山,吕高金,王雪娇. 中国造纸学报. 2014(04)
[2]投加物质对减缓MBR膜污染的研究[J]. 黄刚华,尤朝阳,李旋,王磊. 水处理技术. 2013(09)
[3]膜生物反应器中EPS的提取方法[J]. 李继宏,单士亮,李亮,胡筱敏,董怡华. 环境工程. 2013(03)
[4]食品与饲料中蛋白质检测技术研究进展[J]. 白沙沙,赵萌,崔亚娟,叶颖慧,刘静,陈月晓,李东,王竹,何梅,王国栋. 饲料研究. 2013(06)
[5]改性污泥活性炭对苯乙烯的吸附[J]. 任爱玲,符凤英,曲一凡,张静,郭斌. 环境化学. 2013(05)
[6]EPS分析方法及其膜污染特性研究进展[J]. 胡以松,王晓昌. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2013(02)
[7]膜生物反应器（MBR）在处理生活污水中的优势与劣势[J]. 魏原青,肖梅娟. 科技资讯. 2012(34)
[8]数据差异显著性检验[J]. 张凤菊,刘晓娟,赵丽平,于晓波,张范良. 农机使用与维修. 2012(04)
[9]北京市污泥堆肥处理现状与发展趋势[J]. 梁明武,高春荣,赵平. 安徽农业科学. 2012(07)
[10]钙离子对短期膜污染的影响[J]. 陈康,王新华,李秀芬,肖小兰,谈玉琴. 环境工程学报. 2012(02)
博士论文
[1]泥质活性炭的制备及污泥热解动力学研究[D]. 邵瑞华.西安建筑科技大学 2011
[2]城市污水污泥热解实验研究[D]. 刘秀如.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2011
[3]MBR工艺混合液特性及其对膜污染的影响研究[D]. 曹占平.天津大学 2009
[4]基于化学活化法的污泥衍生吸附剂的制备及应用基础理论研究[D]. 翟云波.湖南大学 2005
硕士论文
[1]污水污泥热解特性研究[D]. 周华.上海交通大学 2011
[2]污泥停留时间对MBR处理污水效果影响与膜污染因素的研究[D]. 冯丹丹.哈尔滨工业大学 2009
[3]污泥及生物质资源化利用研究[D]. 孟博.中国石油大学 2008
[4]城市污水处理厂污泥制备活性炭的研究[D]. 吴娟.山东大学 2006
本文编号：3662373
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