粉煤灰生物填料的制备及应用研究

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1、安徽理工大学硕士学位论文粉煤灰生物填料的制备及应用研究姓名：朱正国申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：胡友彪20100606摘要摘要随着现代科学技术的发展，并带动工业技术的进步，导致排入水体中污染物的种类数量也随之增多，受污染的水资源越来越严重地威胁着人类的健康和生活质量。在水处理方面，任何单一的废水处理技术都不能满足越来越高的排放要求，多技术综合处理生活废水、工业废水成为当今水处理的主流技术，其中生物接触氧化法是一种极具发展潜力的废水生物处理方法。生物接触氧化法在处理含有生物难降解物质和对微生物生长有抑

2、制性物质的废水时具有明显优势。接触氧化系统中，填料的材质、比表面积和孔隙结构等是决定其处理性能的关键因素，性能良好的微孔型填料，可以大量富集微生物、固定菌种、增加系统饱和溶解氧的浓度和提高系统中氧的利用效率，从而提高系统抗冲击的能力，为废水的处理提供了一条可行的且成本低廉的解决方案。本研究在于制备一种理化学性质稳定、生物亲和性高、孔隙率高的复合材料作为生物接触氧化法的填料基体，并在基体表面挂生物膜，利用微生物降解印染废水并探讨其降解机理。主要研究内容包括：(1)选用粉煤灰、沸石、膨润土为原料，以工业淀粉为粘结剂

3、，设计了一种多孔粉煤灰复合颗粒材料的制备技术体系。通过单因素实验确定最佳工艺配方为：W(粉煤灰)：W(沸石)=3：7，粘结剂(工业淀粉)为10％，膨润土含量为35％，焙烧温度为600℃，焙烧时间为2h。在最佳制备工艺条件下，多孔粉煤灰复合颗粒材料的理化性能良好，体积密度为1．12kg／m3，基体大小均匀，少有裂纹，散失率为0．87％，静态水中几乎不散失，对偶氮染料废水的脱色率为98．82％。(2)用扫描电子显微镜对最佳工艺条件下制备成的多孔粉煤灰复合颗粒材料进行形貌分析，可以看出，复合材料表面微孔结构非常明显，

4、孔道呈广泛性分布，形状各异不规则，孔径最小约61un，最大约90tun，这些孔洞大大增加了复合材料孔隙率和比表面积。其独特的表面结构为吸附降解难降解的偶氮染料废水提供了先决条件。由材料的物理性能测试可知，该多孔粉煤灰复合颗粒材料具有较高的抗压强度、比表面积、孔隙率和较低的散失率，是可循环利用的必备条件。(3)采用自制备的多孔粉煤灰颗粒材料作为自制的生物接触氧化装置的载体填料中做载体挂膜实验，两个星期后，颗粒表面形成一层厚度大于0．2ram的生物膜，COD、BOD去除率分别达到55％、70％以上，说明挂膜成功。并

5、用该装置处理模拟印染废水时，在最佳工艺条件下，即废水初始浓度在20mg／L，PH值在7左右，碳源浓度达到lg／L，氮源浓度达到39／L，粉煤灰复合材料投加量达到1009／L，降解时间达到30分钟时脱色率达到97％以上，COD去除率达到85％以上。安徽理工大学硕士学位论文(4)偶氮染料的微生物降解动力学符合一级反应速度模型。偶氮染料初始浓度越高，降解反应速率越快。微生物降解偶氮染料的反应速率常数k最大，半衰期时间最短。(5)偶氮染料的微生物降解过程大致分为三个阶段：阶段I，偶氮染料分子结构中的发色基团㈧键，N-N

6、键断裂，生成N2从溶液中逸出；阶段Ⅱ，生物活性强的结构发生生物降解解，生成芳香胺类等中间产物，中间产物积聚能量，继续降解；阶段Ⅲ，含氮结构中间产物继续降解，直至完全分解。研究结果表明：相同降解条件下，印染水水脱色降解率高低一方面取决于多孔复合颗粒材料吸附氧化性能；另一方面取决于环境因素的影响，主要包括废水中营养物质含量、温度、PH值以及废水中的溶解氧含量；再者，取决于待降解有机物的化合物特征；图【27】表【06】参【97】关键词：粉煤灰；制备；复合材料；生物降解；模拟印染废水；偶氮染料．n．AbstractWi

7、ththedevelopmentofscienceandindustrialtechnology,moreandmorewastewaterintow卸0e]陷，andthreatthehumanhealthandqualityoflife．Anysinglewastewatertreatmenttechnologycannotsatisfiedwiththeincreasingrequirementofemissions．Morecomprehensivetreatmenttechnologyofdomest

8、icwastewafafafafafafafafafaI盯andindustrial'wastewaterbecomesthemainstreamoftoday'swatertreatmenttechnology,andbio-contactoxidationprocessisagreatpotentialmethodinwastewaterbiological缸℃aRncnttech