新型陶粒的研制与性能研究

新型陶粒的研制与性能研究

论文摘要

水是生命的源泉,水污染的不断加剧并由此导致的水质恶化对人类健康和社会发展都造成了很大威胁。面对日益严重的水污染问题和水质标准的日趋严格,传统的水处理工艺很难满足对出水水质的要求,为解决这一问题,需要开发效率更高的水处理产品。曝气生物滤池和生物陶粒反应器是有效的水处理技术之一,对水中的有机物有很好的降解作用,对NH4+-N,浊度以及其他污染物也有较好的去除作用。对于这两种技术来说,填料的性能是影响其水处理效率和效果的重要因素。本文立足于新型水处理陶粒的研制,从原材料配比、烧成制度等方面改良陶粒的制备工艺,并以华琪陶粒、建筑陶粒作为对比,通过静态试验和动态试验对新型陶粒的性能进行分析。传统陶粒通过自身的吸附作用和附着微生物的新陈代谢作用来减少水中的有机污染物,具有较好的效果。本文为了提高陶粒的水处理效率,从增加陶粒表面的微生物量入手,在原材料中加入了电气石、沸石和多种添加剂,并根据原材料的物理、化学性质对烧成制度进行调整,研制了新型超轻质陶粒C2。静态试验建立在前人研究的基础上,对新型陶粒的吸附性能、比表面积、孔容积、孔径分布、Zeta电位进行了分析,同时通过XRD和SEM对新型陶粒进行了具有针对性、深入的研究。试验结果表明,新型陶粒的Zeta电位适合微生物的固定,它在组成上较传统陶粒更倾向于非晶体,它具有更多的大孔和超大孔,比传统陶粒更适合作为微生物的载体。动态试验采用曝气生物陶粒反应器,考察了反应器对有机物、氨氮、总氮、硝酸盐氮和浊度的去除情况,此外还研究了反应器中微生物的生长情况。研究结果表明,C2反应器中微生物量最大,综合各项出水指标分析,C2反应器对有机污染物的去除效果也最佳。此外,本文对C2进行了经济分析。研究表明,本文所研制的新型陶粒具有较好的生物亲和性和较大的孔径结构,适宜微生物的固定和生长,是一种应用前景广阔的水处理填料。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 全球及我国水资源现状
  • 1.1.1 全球水资源现状
  • 1.1.2 我国水资源现状
  • 1.2 水处理填料
  • 1.2.1 填料及其发展
  • 1.2.2 陶粒填料的优缺点
  • 1.3 陶粒填料的应用现状与技术水平
  • 1.3.1 陶粒填料的应用现状
  • 1.3.2 陶粒填料的评价体系
  • 1.3.3 陶粒的发展趋势
  • 1.4 曝气生物滤池的应用水平与研究现状
  • 1.4.1 曝气生物滤池的应用水平
  • 1.4.2 曝气生物滤池的研究现状与发展趋势
  • 1.5 生物膜及生物陶粒的形成
  • 1.5.1 生物陶粒的形成
  • 1.5.2 生物膜与水处理效果之间的关系
  • 1.6 课题研究目的意义和内容
  • 1.6.1 课题来源
  • 1.6.2 研究目的及意义
  • 1.6.3 研究内容
  • 第2章 试验方案及设备
  • 2.1 试验方案
  • 2.1.1 新型陶粒的研制方法
  • 2.1.2 陶粒性能静态试验与筛选方法
  • 2.1.3 陶粒性能动态试验方法
  • 2.2 试验设备与材料
  • 2.2.1 试验设备
  • 2.2.2 试验材料
  • 2.3 试验分析方法
  • 2.3.1 静态试验
  • 2.3.2 动态试验
  • 第3章 新型陶粒的研制与筛选
  • 3.1 新型陶粒研制机理
  • 3.1.1 陶粒原材料的选择
  • 3.1.2 陶粒的烧成制度
  • 3.1.3 电气石对微生物降解有机物的促进作用的研究
  • 3.2 新型陶粒研制过程
  • 3.2.1 页岩/沸石陶粒的研制试验
  • 3.2.2 含解凝剂陶粒的研制试验
  • 3.2.3 含助熔剂陶粒的研制试验
  • 3.2.4 减少添加剂用量的陶粒的研制试验
  • 3.2.5 含沸石陶粒的研制试验
  • 3.2.6 以铝粉为造孔剂的陶粒的研制试验
  • 2CO3陶粒的研制试验'>3.2.7 含Na2CO3陶粒的研制试验
  • 3.2.8 含珍珠岩陶粒的研制试验
  • 3.3 新型陶粒的筛选
  • 3.3.1 强度试验
  • 3.3.2 亚甲兰吸附
  • 3.3.3 吸水率
  • 3.3.4 表观密度
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 新型陶粒特征参数分析
  • 4.1 吸附特性
  • 4.2 比表面积
  • 4.3 孔容积
  • 4.4 孔径分布
  • 4.5 Zeta电位
  • 4.6 XRD分析
  • 4.7 陶粒显微结构特征
  • 4.8 本章小结
  • 第5章 新型陶粒水处理效能及经济分析
  • 5.1 水处理效能的研究
  • 5.1.1 化学需氧量
  • 5.1.2 氨氮
  • 5.1.3 总氮
  • 5.1.4 硝酸盐氮
  • 5.1.5 浊度
  • 5.2 陶粒表面微生物量的研究
  • 5.3 新型陶粒的经济分析
  • 5.3.1 新型陶粒的成本估算
  • 5.3.2 新型陶粒的使用寿命
  • 5.3.3 新型陶粒的应用前景
  • 5.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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