粉煤灰纤维陶粒的制备及其在生物接触氧化池中的应用

论文摘要

我国每年有4.5-5.5亿吨农作物秸秆、谷物壳皮等剩余生物质,多数进行燃烧处理,既污染了环境,又造成了资源的大量浪费。此外,我国燃煤电厂粉煤灰排放量数千万吨,不但占用大量土地,而且对大气、水体及土壤造成严重污染。本研究采用粉煤灰和秸秆为原料以免蒸免烧法制备具有密度低、比表面积大、多微孔结构和微生物亲和性强的秸秆—粉煤灰纤维陶粒,并应用于生物接触氧化池处理城市污水,运行稳定,效果良好。秸秆—粉煤灰纤维陶粒制备试验表明,由单因素和正交试验确定陶粒最佳生产条件为：①最佳配方：粉煤灰73%,秸秆13%,生石灰8%,硅酸钠浓度1.5%,石膏2%,水泥2%,外加剂2%。②养护条件：生料球在室温下陈化48小时,再放入水中自然保湿养护48小时,捞出自然晾至干,即可。由于陶粒中添加了质轻的农业秸秆,陶粒的比表面积大大提高。秸秆--粉煤灰纤维陶粒的理化性能检测和电镜照片显示,该陶粒比表面积高达11.566m2/g,比一般陶粒比表面积（4.11m2/g）提高了近三倍,堆积密度0.63g/cm3,总孔容积0.0627cc.g-1,平均孔半径12.39nm,含泥量2.93%,盐酸可溶率1.94%。将秸秆—粉煤灰纤维陶粒应用于生物接触氧化池处理城市污水的实验表明,当水力停留时间为8-9h时,系统对COD和氨氮的去除达到很好的效果,去除率分别为95%和99%,在本实验条件下,最佳水力停留时间为8-9h。当水力负荷为0.78-1.56m3/（m2·d）时,系统对COD和氨氮的去除达到很好的效果,去除率分别为90%和99%,在本实验条件下,最佳水力负荷为0.78-1.56m3/（m2·d）。当容积负荷<10kgCOD/（m3.d）时,生物接触氧化池工艺能够承受有机负荷的冲击,系统对COD的平均去除率为84%,出水COD浓度平均为35mg/L,模型在长时间连续运行时,出水COD均能满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）的一级标准要求。系统运行的最佳氨氮负荷为<0.88kg/（m3.d）,氨氮去除率达到97%,出水氨氮<2mg/L。综合考虑,当COD容积负荷小于10kgCOD/（m3.d）,氨氮负荷小于0.88kg/（m3.d）时,生物接触氧化池工艺对城市污水的处理效果较好。动力学研究表明,使用自制秸秆—粉煤灰纤维陶粒为滤料的生物接触氧化池（自制）,对城市污水处理的基质降解动力学模型为：本项成果将为农作物秸杆和电厂粉煤灰这两种固体废弃物的综合利用开辟新的途径,实现了”以废治废”且无二次污染的环境治理目标。图33表26参106

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图清单
• 附表清单
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 课题研究的目的
• 1.1.2 课题研究的意义
• 1.2 研究的主要内容和技术路线
• 1.2.1 研究的主要内容
• 1.2.2 研究技术路线
• 2 研究现状
• 2.1 农业秸秆利用现状
• 2.1.1 农林秸秆资源现状
• 2.1.2 农作物秸秆综合利用技术
• 2.2 粉煤灰利用现状
• 2.2.1 粉煤灰的产生
• 2.2.2 粉煤灰对环境造成的危害
• 2.2.3 世界各国粉煤灰利用概况
• 2.2.4 我国粉煤灰利用概况
• 2.2.5 粉煤灰在环境工程中的应用
• 2.2.6 国内外粉煤灰利用项目对照
• 2.3 粉煤灰陶粒及应用现状
• 2.3.1 国内外粉煤灰陶粒应用现状
• 2.3.2 粉煤灰陶粒的优势
• 2.3.3 陶粒填料在水处理中的应用
• 2.4 秸秆-粉煤灰纤维陶粒滤料的优越性
• 3 秸秆-粉煤灰纤维陶粒的制备
• 3.1 原材料
• 3.1.1 粉煤灰
• 3.1.2 农业秸秆
• 3.1.3 添加剂
• 3.1.4 粘结剂
• 3.2 主要仪器
• 3.3 粉煤灰纤维陶粒的制备
• 3.3.1 单因素实验
• 3.3.2 正交实验
• 3.4 陶粒的性能检测
• 4 秸秆-粉煤灰纤维陶粒处理城市污水
• 4.1 水处理实验设备
• 4.2 挂膜实验
• 4.3 陶粒运行实验
• 4.3.1 水力停留时间（HRT）对处理效果的影响
• 4.3.2 水力负荷对处理效果的影响
• 4.3.3 容积负荷对处理效果的影响
• 4.4 建立动力学模型
• 4.4.1 生物处理反应动力学
• 4.4.2 有机污染物降解动力学模型探讨
• 4.4.3 生物接触氧化法动力学模型探讨
• 4.4.4 动力学参数的确定
• 5 经济效益分析
• 5.1 直接材料成本核算
• 5.2 产业化经济效益分析
• 5.2.1 固定资产投资
• 5.2.2 固定资产折旧的计提
• 5.2.3 利润的核算
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 研究展望
• 6.3 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果