污泥陶粒的研制及其在污水處理中的應用研究.pdf

1、給水污泥和污水污泥是給水處理和污水處理過程中必不可少的產(chǎn)物。給水污泥和污水污泥已成為廢物中影響環(huán)境、造成危害最為嚴重的因素之一。常規(guī)的污泥處理方法（如填埋和焚燒等）已經(jīng)難以適應日益嚴格的環(huán)境標準。本文在把握國際社會在給水污泥和污水污泥處理、處置領域的最新動態(tài)和發(fā)展方向的基礎上，研究了兩種污泥的材料化利用途徑——污泥制備陶粒技術。同時，本文對資源化產(chǎn)品進行了安全性及使用性能評價，為今后的產(chǎn)業(yè)化應用與污染控制技術提供必要的理論基礎和可靠的科

2、學依據(jù)，具有一定的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益、社會效益及學術價值。
　　本文主要開展了以下幾個方面的研究：通過正交及單因素試驗，確定了利用給水污泥、污水污泥為原料制備陶粒的原料配比及燒成制度；在此基礎上，探討了原料酸堿性氧化物比率K及不同的無機氧化物（SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和MgO）對陶粒性能的影響；對陶粒進行了安全性評價研究，考察陶粒樣品中重金屬的浸出特性及固化規(guī)律；考察了制備的陶粒的使用性能。論文初步取得了具有重要意

3、義的研究成果。
　　通過正交試驗及單因素影響試驗確定出利用給水污泥和污水污泥為原料制備陶粒的最佳配比方案及工藝參數(shù)為：給水污泥：污水污泥=0.45：0.55；添加劑的添加量為20％；燒結溫度為1000℃；保溫時間為35min。所制備的污泥陶粒在很多技術指標上達到了粘土陶粒的標準。
　　試驗中得到利用給水污泥和污水污泥為原料制備陶粒的最佳K值范圍為0.175-0.45；在上述K值范圍內，隨著K值增加，陶粒表面的孔隙逐漸變大，表

4、面致密化程度降低，耐壓強度降低。固定K值（0.275）時，當18.2：35≤酸性氧化物比（SiO2：Al2O3）≤45：10.2時，制備的陶粒具有較好的性能；當10：2.7：1.4≤堿性氧化物比（Fe2O3：CaO：MgO）≤5.3：6：1.6時，制備的污泥陶粒具有較好的性能。
　　制備陶粒的原料中主要無機氧化物的最佳含量分別為：SiO2（22.5%-45%）、Al2O3（14%-26%）、Fe2O3（5%-8%）、CaO（2.7

5、5%-7%）和MgO（1.6%-4%）。隨著SiO2含量的增加，陶粒表面的小孔隙逐漸轉換為大孔隙，耐壓強度增加，α-石英晶體相增加，鈉、鈣長石等晶體減少。當原料的Al2O3含量增加時，陶粒中的晶粒逐漸變得相對細小，陶粒的強度提高。Fe2O3含量增加，陶粒的孔隙及孔徑均大幅度減小，耐壓強度逐漸升高。當CaO含量較少時，陶粒的耐壓強度較高；隨著CaO含量升高，孔隙增多，耐壓強度較低。隨著MgO含量的增加，材料的頑輝石晶體含量逐步增多。

6、>　　本文系統(tǒng)地對制備的陶粒進行了使用安全性研究，為陶粒應用的無害化作了技術保證。其中：（1）燒成溫度對陶粒中的重金屬固化效能影響比較顯著，Cd2+、Cr6+、Cu2+和Pb2+的浸出量隨著燒成溫度的提高而逐漸減小。（2）在pH=1時，重金屬的浸出量最大，且隨著pH的升高，浸出量變化不明顯。（3）隨著浸出液氧化能力的增強，重金屬浸出量是逐漸增加的。（4）隨著K值變大，Cd2+、Cu2+和Pb2+的浸出量逐漸增加，Cr6+的浸出量先減小后

7、增加；隨著SiO2：Al2O3比值變小，Cd2+和Cr6+的浸出量先減小后增加，Cu2+和Pb2+的浸出量逐漸減??；隨著Fe2O3：CaO：MgO比值變化（Fe2O3比例減?。?，Cd2+、Cu2+和Pb2+的浸出量是逐漸增加的，Cr6+的浸出量先減小后增加。（5）隨著SiO2含量增加，Cd2+、Cu2+的浸出量逐漸增加，Pb2+的浸出量是先減小后增加；隨著A12O3含量增加，重金屬的浸出量逐漸減??；隨著Fe2O3和CaO含量增加，Cd2

8、+、Cu2+和Pb2+的浸出量逐漸減小，Cr6+的浸出量先減小后增加；當1.6%≤MgO含量≤2.0%時，4種重金屬的浸出量先減小，當MgO含量＞2.0%時，4種重金屬浸出量基本保持不變。
　　污水處理應用研究中，啟動及正常運行期間數(shù)據(jù)顯示，自制陶粒BAF與廣州陶粒、江西陶粒、山西活性炭的BAF相比，對COD、NH3-N及TN去除效果達到了與它們相同的水平；在試驗期間，自制陶粒作為生物膜載體，無論是其物理性能（發(fā)達的表面及內部孔隙