污泥基生物炭制备及其处理难降解有机工业废水应用研究
文献类型:学位论文
作者 | 蒋玉柱 |
答辩日期 | 2022 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 李松庚 and 付兴民 |
关键词 | 污泥基生物炭,吸附,难降解有机废水 |
英文摘要 | 我国城市化进程加快和工业发展伴随着污水排放量剧增,如何合理地处理处置污水处理过程中产生的大量污泥成为目前污水处理行业亟待解决的问题。污泥炭化可以实现污泥的无害化与减量化处理,同时可形成污泥基生物炭(污泥炭)产品输出,用于废水、废气的净化处理,实现污泥的资源化利用。本文针对污泥炭吸附处理难降解有机废水研究中存在的炭材料吸附性能易受污泥泥质及废水污染物构成差异的影响、污泥炭吸附处理实际工业废水研究基础匮乏等问题,以印染工业污泥、市政污泥为制炭原料,以3类典型难降解有机废水(焦化废水、印染废水、消化污泥脱水滤液)作为主要处理对象,开展污泥炭吸附处理难降解有机废水研究,分别采用静态、动态吸附实验考察了炭化参数、吸附反应条件等因素对污泥炭处理难降解有机废水应用性能的影响,并开展了污泥炭动态吸附处理焦化废水应用放大验证试验,旨在为污泥炭吸附处理废水的工业应用提供理论指导与应用参考。主要研究内容和结果如下:(1)污泥炭的制备与表征。以印染工业污泥、市政污泥为原料,采用固定床反应装置制备不同污泥炭材料,研究炭化温度对污泥炭化产物分布的影响规律,并采用XRD、FTIR、BET、Raman对污泥炭的物化性质进行表征。结果表明,炭化温度是影响污泥炭化产物分布及污泥炭微观结构、表面性质的重要参数,高温炭化利于提高污泥炭的比表面积、孔容,促进炭材料的石墨化进程,提升污泥炭的吸附性能;污泥炭为富介孔结构,其介孔孔容可达总孔容的90%以上,不同炭化温度下制备的市政污泥炭平均孔径 > 11.84 nm,显著高于同参数下的印染污泥炭。(2)污泥炭吸附处理模拟染料废水实验研究。基于污染物表面电荷性质、分子尺度两个变量因素,选择4类典型致色有机污染物(甲基橙、刚果红、亚甲基蓝、罗丹明B)进行模拟染料废水静态吸附试验,分别考察炭化温度以及吸附时间、染料废水初始浓度等吸附条件对污泥炭吸附性能的影响规律。结果表明,印染污泥炭中Na、Mg等金属盐可通过架桥作用吸附阴离子染料,导致低温污泥炭表现出较高吸附性能,而酸解印染污泥炭与市政污泥炭对致色有机污染物的吸附性能与炭化温度均呈正相关性。炭材料的孔径结构是影响其吸附性能的重要因素,污泥炭对同浓度污染物的吸附性能随污染物分子尺寸增加而提高,富介孔污泥炭对大分子刚果红的吸附容量显著高于小分子甲基橙,而以微孔为主的商业活性炭则表现相反趋势。(3)污泥炭吸附处理难降解有机工业废水实验研究。采用静态吸附试验研究炭化温度、吸附时间、炭投加量等因素对污泥炭处理3类典型有机工业废水(焦化废水、印染废水、消化污泥脱水滤液)吸附性能的影响,并结合BET、FTIR、EEM等表征手段对吸附前后炭材料、废水物化性质进行表征分析。结果表明,高温污泥炭对所考察废水的COD、浊度脱除性能最佳;两种污泥炭处理含小分子污染物的焦化废水和印染废水均可快速(≤20min)达到吸附平衡且主要发生微孔吸附,对含较大分子污染物的消化滤液的吸附容量达商业活性炭70%,但吸附速率和脱色能力显著高于商业活性炭。(4)污泥炭吸附处理难降解有机废水应用放大验证。采用动态吸附试验考察了废水流量对市政污泥炭处理焦化废水穿透性能的影响,进一步开展废水处理量为1.44 t/日的污泥炭动态吸附处理焦化废水放大验证试验。结果表明动态吸附处理焦化废水体系下,市政污泥炭具有多种污染物(COD、氨氮、浊度、表观颜色)同步脱除能力,可达到商业活性炭等效应用性能,部分指标甚至优于商业活性炭,验证了污泥炭处理工业废水的性能优势及可行性。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60731] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 蒋玉柱. 污泥基生物炭制备及其处理难降解有机工业废水应用研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
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