轻质硅藻土陶粒的制备及其在BAF中的应用研究

摘要

本论文以硅藻土为主要原料，碳酸钙和碳酸镁为助熔剂，NaHCO3、松籽壳、人造沸石为成孔剂，水玻璃为粘合剂，经高温烧结制备了曝气生物滤池用轻质硅藻土陶粒，讨论了轻质硅藻土陶粒的最佳制备条件，并分别以轻质硅藻土陶粒和粘土陶粒为滤料，研究对比了两个曝气生物滤池反应器对生活污水的处理效果，并对两种陶粒应用于曝气生物滤池的性能进行了比较。
　　 研究结果表明，轻质硅藻土陶粒的最佳原料配比（质量百分数）为75％的硅藻土，5％的助熔剂（碳酸钙和碳酸镁的混合物），20％的成孔剂(NaHCO3)，外加原料总质量5％的水玻璃;最佳烧结温度为1100℃;最佳保温时间为10min。在此条件下制得的轻质硅藻土陶粒的性能优良，气孔率为62.33％，体积密度为0.892g·cm-3，筒压强度为9.65MPa，比表面积为4.07m2·g-1，耐酸性为98.05％，耐碱性为99.10％。对轻质硅藻土陶粒性能影响最大的三个因素（成孔剂添加量、助熔剂添加量、烧结温度）进行了正交试验。结果表明，三个因素对轻质硅藻土陶粒的气孔率大小的影响顺序为:烧结温度＞成孔剂添加量＞助熔剂添加量;三个因素对轻质硅藻土陶粒的筒压强度大小的影响顺序为:烧结温度＞助熔剂添加量＞成孔剂添加量。
　　 将制备的轻质硅藻土陶粒和市售的粘土陶粒应用于曝气生物滤池中进行生活污水处理的对比实验。轻质硅藻土陶粒反应器在挂膜启动的第8天，COD的去除率达到70％以上，第11天，氨氮的去除率达到60％以上;粘土陶粒反应器在挂膜启动的第12天，COD的去除率才达到70％，同一天氨氮去除率达到60％，说明轻质硅藻土陶粒反应器比粘土陶粒反应器挂膜时间短。通过对比两反应器正常运行阶段不同水力负荷、不同气水比、不同滤料高度对污染物去除效果的影响发现，轻质硅藻土陶粒反应器的出水效果始终比粘土陶粒反应器的出水效果好，污染物去除率也比较高，说明轻质硅藻土陶粒作为曝气生物滤池滤料处理生活污水的效果比粘土陶粒好，这是由于硅藻土本身密度小、具有多孔结构，再加入适量的成孔剂使制得的轻质硅藻土陶粒具有孔隙率高、密度小、比表面积大等优点，不仅如此，本实验采用烧结的方法制备轻质硅藻土陶粒使其具有较大的强度。因此，与粘土陶粒相比，以轻质硅藻土陶粒为滤料的曝气生物滤池处理生活污水的效果更好。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 我国污水处理的现状及主要工艺

1．2．1 我国污水处理的现状

1．2．2 我国污水处理的主要工艺

1．3 曝气生物滤池的原理和特点

1．3．1 曝气生物滤池的原理

1．3．2 曝气生物滤池的特点

1．4 影响曝气生物滤池性能的主要因素

1．5 曝气生物滤池中滤料的重要性及选择原则

1．5．1 滤料在曝气生物滤池中的重要性

1．5．2 曝气生物滤池滤料的选择原则

1．6 曝气生物滤池中滤料的种类和研究现状

1．6．1 滤料的种类

1．6．2 滤料的研究现状

1．7 研究的目的、意义及研究内容

第2章 实验设计

2．1 实验方案

2．1．1 轻质硅藻土陶粒的制备

2．1．2 轻质硅藻土陶粒和粘土陶粒在BAF中的应用实验

2．2 实验装置及测试分析方法

2．2．1 陶粒制备的装置仪器及测试分析方法

2．2．2 BAF应用的实验装置仪器及测试分析方法

第3章 轻质硅藻土陶粒的制备及性能测试

3．1 轻质硅藻土陶粒的制备

3．1．1 硅藻土的化学成分及微观形态分析

3．1．2 工艺流程

3．1．3 原料配比

3．1．4 焙烧制度

3．2 性能测试结果与分析

3．2．1 最佳成孔剂及最佳添加量的确定

3．2．2 最佳助熔剂添加量的确定

3．2．3 最佳粘合剂添加量的确定

3．2．4 最佳烧结温度的确定

3．2．5 最佳保温时间的确定

3．3 硅藻土陶粒制备的正交实验

3．4 本章小结

第4章 轻质硅藻土生物陶粒在BAF中的应用

4．1 实验装置与材料

4．1．1 实验装置

4．1．2 实验材料

4．2 挂膜启动阶段

4．2．1 挂膜方法的选择

4．2．2 两种陶粒挂膜阶段对污染物去除率的比较

4．3 运行阶段

4．3．1 水力负荷对污染物去除效果的影响

4．3．2 气水比对污染物去除效果的影响

4．3．3 不同滤料高度对污染物去除效果的影响

4．4 曝气生物滤池的反冲洗

4．4．1 反冲洗方式的确定

4．4．2 反冲洗周期的确定

4．4．3 反冲洗强度和时间的确定

4．5 本章小结

第5章 结论

5．1 结论

5．2 存在问题

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢