给水厂污泥陶粒的制备及其在废水除磷中应用的研究

发布时间：2017-12-18 03:20

  本文关键词：给水厂污泥陶粒的制备及其在废水除磷中应用的研究

  更多相关文章： 给水厂污泥 陶粒 除磷 吸附 生物挂膜

【摘要】：随着我国人口的不断增加及城市化进程的不断推进,给水厂的数量也在不断增多,污泥量呈指数型增长的态势,每年大约产生150-240万吨干污泥,如此巨量的给水污泥需要合理筹划研究,进行经济有效的综合利用,否则简单地处理或直接排入到自然环境中,不仅严重污染环境,而且还会造成水资源与能源的浪费,因此合理处置给水厂污泥成为当前亟需解决的问题。鉴于铝盐污泥具有强大的磷吸附潜力并且材料方便易得,探讨水厂铝盐污泥的制备陶粒处理生活污水,可以节省污泥处理成本、降低环境污染,实现污泥的资源化、无害化和减量化,对节约水资源、改善生态环境,推进水环境可持续发展具有重要意义。本论文首先以给水厂铝盐污泥作为主要原料,通过研究在给水厂污泥陶粒制备过程中的各种控制条件,分析不同因素对制备陶粒的影响,获得最佳的给水厂污泥陶粒制备工艺,为新型陶粒的开发提供工艺参考和技术支撑。陶粒烧制成功后,研究了陶粒投加量、水力停留时间、初始磷浓度、污水pH和温度等因素对给水厂污泥陶粒吸磷性能的影响,利用动力学方程、等温吸附模型对吸附过程进行线性拟合。研究了实验室专利高效脱氮菌株XP-1、CL-1、CL-3以及活性污泥在给水厂污泥陶粒表面生物膜形成特性,设计了陶粒生物膜反应器,考察了水力停留时间(HRT)、填料层高度对所制备陶粒生物膜脱氮除磷及有机物去除效果的影响,为推广陶粒用作水处理填料提供依据。本研究结论如下:(1)本研究以济南某给水厂污泥为原料制备陶粒,辅料为少量粘土,其中给水厂污泥的掺加量为75%-80%,经1150℃焙烧而成,焙烧时间为8-10分钟。其中,干燥条件为105℃、2小时,预热条件为300-400℃、20-30分钟。通过对陶粒成球阶段的摸索,确定了稳定成球的最佳控制条件:两次进料时间间隔在15分钟以上以保证粉料充分粘附,控制成球机转速为30-40 r/min,原料与粘合剂交替添加,粘合剂的添加量约为10%。(2)在试制成功后对制备的陶粒进行了物理性质表征测试,结果显示陶粒的平均粒径为6～8 mm,比表面积可达4.75-4.95 m2/g、筒压强度达到了 4.2 Mpa以上、磨损率小于1.3%、孔隙率为48%-52%,具有吸附性强、机械强度高、耐压不易碎的特点,具备较好的渗透性能和持水性能,适于用作水处理填料。(3)不同反应条件对给水厂污泥陶粒吸磷性能的影响结果显示:给水厂污泥陶粒的吸附容量随着陶粒投加量的增大而逐渐减小,当投加量为20 g/L时,吸附容量最高可达2.3 mg/g;给水厂污泥陶粒的吸附容量和磷去除率随着水力停留时间的增加而逐渐增大,吸附过程在6-8 d时基本达到反应平衡;给水厂污泥陶粒的吸附容量随着初始磷浓度的增大而逐渐增加,当初始磷浓度为30 mg/L时,吸附容量最高可达2.2 mg/g,去除率可达91.2%;给水厂污泥陶粒的吸附容量随着污水pH的减小而逐渐减小,保持污水pH值为中性或偏碱性有利于陶粒吸附除磷,在pH = 7时对溶液中磷的去除率可达92.8%。(4)在HRT为42 h、填料高度为80 cm时,其出水三项指标能够总体达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准的要求。其中TP所需的水力停留时间最短为24 h;出水COD、TP随着HRT的增加,去除速率先增加而后趋于稳定;出水TN随着HRT的增加而缓慢减少。COD在近进水端去除效率高;TN在好氧段去除效率高;对TP的去除主要通过填料的吸附作用而实现。本研究以充分利用给水厂铝盐污泥,探索给水厂污泥陶粒用作水处理填料为立足点,从济南某给水厂取得污泥,探索给水厂污泥陶粒制备的最佳工艺条件,并利用铝盐污泥对磷的吸附特性,设计了以给水厂污泥陶粒为填料的小型反应器,考察反应器的最佳运行条件,使污水达标排放,实现了给水厂铝盐污泥的无害化利用和处理污水的有机统一。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李芳;何怀光;邱媛;高丹;李杰华;廖晓溪;;给水污泥资源化利用的研究综述[J];广东化工;2016年19期

2 黄申;杨琳;;自来水厂排泥水处理技术的若干问题[J];山东工业技术;2016年07期

3 仇付国;孙瑶;陈丽霞;;给水厂铝污泥特性分析及吸附氮磷性能试验[J];环境工程;2016年04期

4 仇付国;王瑜;;水厂铝污泥去除水中污染物研究进展[J];水处理技术;2014年06期

5 刘霄;黄岁j;刘学功;;3种人工湿地基质对磷的吸附特性[J];环境工程学报;2012年10期

6 郭敬华;刘衍波;李世俊;肖兆锋;石荣千;郭桂鹏;;济南玉清水厂技改工程的设计、施工与运行[J];中国给水排水;2012年18期

7 李浩;贾瑞宝;李世俊;;济南玉清水厂强化常规处理工艺改造设计及运行分析[J];中国给水排水;2012年14期

8 朱亚琴;徐乐中;李大鹏;;给水厂污泥处置与资源化利用[J];广东化工;2011年12期

9 侯庆杰;裴海燕;胡文容;;一株香蒲根际土壤脱氮菌株的脱氮特性及鉴定[J];中国环境科学;2011年12期

10 陈毅忠;王利平;杜尔登;陆薇;;自来水厂脱水铝污泥对水中磷的吸附去除研究[J];中国给水排水;2011年23期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 孟盼盼;陶粒基人工湿地处理生活污水及新型陶粒的开发研究[D];山东大学;2015年

2 任新;净水厂工艺废水中污泥制备吸附剂及对水中Cr~(6+)的吸附特性[D];哈尔滨工业大学;2014年

3 林娜;膨胀珍珠岩的改性及应急处置溢油污染技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 雷玉新;炉渣填料曝气生物滤池处理农村污水研究[D];三峡大学;2016年

2 胡蕾;焦化废水的深度处理研究[D];山东大学;2016年

3 吕昱衡;济南玉清水厂工艺优化改造及效能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

4 孟令友;给水污泥中硅、铝和铁的回收及其衍生纳米材料的制备[D];黑龙江大学;2015年

5 李琼辉;基于人工湿地的新型陶粒基质制备及其固磷性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

6 程雪莉;给水厂污泥资源化利用研究[D];西安建筑科技大学;2014年

7 李芳;给水污泥用于园林种植的可行性和环境影响分析[D];长沙理工大学;2012年

8 高丹;利用给水污泥制备环保透水砖的试验研究[D];长沙理工大学;2012年

9 姜金鑫;城市供水厂综合节水模型的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 庄海涛;硫酸和超声波协同作用回收净水沉淀污泥中铝盐混凝剂的研究[D];苏州科技学院;2009年

，

本文编号：1302606