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生物填料研制与应用

收藏本文 2024-01-24 点赞:32403 浏览:153650 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在实际有机废水厌氧处理中,有机废水缺乏微量金属元素而使厌氧微生物活性降低,影响生物处理效果。本实验的主要目的是将微量金属元素负载到陶粒中,使其释放微量金属元素,从而增加微量金属元素的生物度,提高微生物的处理效率,降低过多微量金属元素所产生的人工及原料成本。实验以粉煤灰为主要原料,复合添加适量外加剂,蒸气养护法,以陶粒强度为主要指标,单因素试验和正交试验确定出了陶粒的最佳配方,粉煤灰、水泥、石灰、石膏、CaCl_2、Na_2SO_4、NaCl的最佳配比分别为:73.4%、14.68%、7.34%、1.84%、0.46%、1.84%、0.46%。同时,考察了不同工艺条件对陶粒强度的影响,确定出烘干时间、烘干温度、蒸养时间、蒸养温度、含水率和拌料水温的最优工艺条件分别为0.5h、60℃、14h、100℃、29.2%、70℃。对木屑和蛭石吸附试验发现,它们对微量金属元素的吸附,在10h时达到相对平衡,陶粒对微量金属元素的释放从第4d开始,溶液浓度趋于平衡。在微生物反应器中添加微量金属元素试验可以确定,微生物生长所需的最优微量金属元素Ni~(2+)、Fe~(2+)、Co~(2+)的浓度分别为0.4mg/L、7.2mg/L和0.1mg/L。对空白对照组、单种微量金属元素组、微量金属元素组合组、自制普通陶粒组、商品陶粒组和改性陶粒组六组反应器的对比试验中:这些反应器中微生物对COD的去除率分别为72.84%、74.95%、78.53%、80.63%、82.63%和91.79%,添加改性陶粒反应器的COD去除率最高,比空白对照组的高出18.95%。动力学分析发现,微生物降解有机物为一级反应,它们的反应速率常数分别为0.1129d~(-1)、0.1228d~(-1)、0.1356d~(-1)、0.1671d~(-1)、0.1720d~(-1)和0.2302d~(-1),改性陶粒组的反应速率常数高于其它组,尤其是空白对照组,改性陶粒能增加反应器内活性污泥的活性,反映出改性陶粒具有比其它陶粒及添加微量金属元素更加优越处理性能。关键词:免烧陶粒论文粉煤灰论文释放论文微量金属元素论文微生物论文

    摘要6-7

    Abstract7-13

    第1章 绪论13-29

    1.1 引言13-14

    1.2 有机废水厌氧生物处理概况14-19

    1.2.1 厌氧生物处理简介14

    1.2.2 厌氧生物处理工艺的进展14-15

    1.2.3 厌氧生物处理的优势15-16

    1.2.4 微量金属元素对厌氧生物处理的影响16-19

    1.3 废水生物处理填料概述19-23

    1.3.1 废水生物处理填料简介19

    1.3.2 生物填料的发展历程19-20

    1.3.3 生物填料的分类20-23

    1.4 陶粒填料23-26

    1.4.1 陶粒简介23

    1.4.2 陶粒的分类23-24

    1.4.3 陶粒的生产工艺24-26

    1.4.4 陶粒的特点26

    1.5 课题的研究背景26-27

    1.6 课题的研究目的与27

    1.7 本实验内容及创新之处27-29

    1.7.1 本实验内容27-28

    1.7.2 本实验创新之处28-29

    第2章 免烧陶粒填料的制备实验29-56

    2.1 引言29

    2.2 实验原理及制备工艺29-32

    2.2.1 实验原理29-30

    2.2.2 陶粒制备工艺30-32

    2.3 实验设备及32-35

    2.3.1 实验仪器设备32

    2.3.2 实验32-35

    2.4 原料用量的确定35-43

    2.4.1 主体原料用量的确定35-38

    2.4.2 外加剂及其用量的确定38-41

    2.4.3 微量金属元素载体用量的确定41-43

    2.5 正交试验43-47

    2.5.1 主要原料的正交试验43-45

    2.5.2 激发剂的正交试验45-47

    2.6 养护因素对陶粒强度的影响分析47-52

    2.6.1 烘干时间对陶粒强度的影响47-48

    2.6.2 烘干温度对陶粒强度的影响48-49

    2.6.3 蒸养时间对陶粒强度的影响49-50

    2.6.4 蒸养温度对陶粒强度的影响50

    2.6.5 含水率对陶粒强度的影响50-51

    2.6.6 拌料水温对陶粒强度的影响51-52

    2.7 陶粒最佳配方的验证52-53

    2.8 陶粒的性能测试及微观形态分析53-54

    2.9 小结54-56

    第3章 填料中微量金属元素吸附及释放的研究56-72

    3.1 引言56

    3.2 实验方法56-57

    3.2.1 载体吸附实验方法56

    3.2.2 不同载体陶粒释放实验方法56

    3.2.3 不同浓度条件下陶粒释放实验方法56

    3.2.4 不同温度条件下陶粒释放实验方法56-57

    3.3 实验仪器及57-59

    3.3.1 实验药品57

    3.3.2 实验仪器57-58

    3.3.3 试剂配制58-59

    3.4 填料对Ni~(2+) 的释放研究59-63

    3.4.1 Ni~(2+)的标准曲线59

    3.4.2 不同载体对Ni~(2+)的吸附规律59-61

    3.4.3 不同载体陶粒对Ni~(2+)的释放试验61

    3.4.4 负载不同浓度镍离子陶粒对Ni~(2+)的释放试验61-62

    3.4.5 不同温度条件下陶粒对Ni~(2+)的释放试验62-63

    3.5 陶粒对Co~(2+) 的释放研究63-67

    3.5.1 Co~(2+)的标准曲线63

    3.5.2 不同载体对Co~(2+)的吸附规律63-65

    3.5.3 不同载体陶粒对Co~(2+)的释放试验65

    3.5.4 负载不同浓度钴离子陶粒对Co~(2+)的释放试验65-66

    3.5.5 不同温度条件下陶粒对Co~(2+)的释放试验66-67

    3.6 陶粒对Fe~(2+) 的释放研究67-70

    3.6.1 Fe~(2+)的标准曲线67

    3.6.2 不同载体对Fe~(2+)的吸附规律67-69

    3.6.3 不同载体陶粒对Fe~(2+)的释放试验69

    3.6.4 负载不同浓度铁离子陶粒对Fe~(2+)的释放试验69-70

    3.6.5 不同温度条件下陶粒对Fe~(2+)的释放试验70

    3.7 小结70-72

    第4章 生物陶粒的应用研究72-99

    4.1 引言72

    4.2 实验药品及仪器72-74

    4.2.1 实验药品72-73

    4.2.2 实验仪器73

    4.2.3 消解剂的配制与COD 校正曲线73-74

    4.3 实验及分析方法74-79

    4.3.1 微生物实验方法74-75

    4.3.2 COD 测试方法75-76

    4.3.3 产气量的计算方法76-78

    4.3.4 基质降解动力学研究方法78-79

    4.4 厌氧污泥静态培养实验79-97

    4.4.1 单一微量金属元素对微生物活性的影响79-83

    4.4.2 微量金属元素组合对微生物活性的影响83-87

    4.4.3 生物陶粒对厌氧生物活性的影响87-94

    4.4.4 不同陶粒对微生物活性的研究94-96

    4.4.5 不同培养条件下微生物活性的研究96-97

    4.5 反应器中基质降解动力学研究97-98

    4.6 小结98-99

    第5章 生物陶粒的效益及应用前景分析99-101

    5.1 引言99

    5.2 生物陶粒的效益分析99-100

    5.2.1 环境效益分析99-100

    5.2.2 经济效益分析100

    5.3 改性生物陶粒的应用前景分析100-101

    101-103

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