粉煤灰生物填料的制備及應用研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，并帶動工業(yè)技術(shù)的進步，導致排入水體中污染物的種類數(shù)量也隨之增多，受污染的水資源越來越嚴重地威脅著人類的健康和生活質(zhì)量。在水處理方面，任何單一的廢水處理技術(shù)都不能滿足越來越高的排放要求，多技術(shù)綜合處理生活廢水、工業(yè)廢水成為當今水處理的主流技術(shù)，其中生物接觸氧化法是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ膹U水生物處理方法。生物接觸氧化法在處理含有生物難降解物質(zhì)和對微生物生長有抑制性物質(zhì)的廢水時具有明顯優(yōu)勢。接觸氧化系統(tǒng)中，填料的材質(zhì)、比表

2、面積和孔隙結(jié)構(gòu)等是決定其處理性能的關(guān)鍵因素，性能良好的微孔型填料，可以大量富集微生物、固定菌種、增加系統(tǒng)飽和溶解氧的濃度和提高系統(tǒng)中氧的利用效率，從而提高系統(tǒng)抗沖擊的能力，為廢水的處理提供了一條可行的且成本低廉的解決方案。本研究在于制備一種理化學性質(zhì)穩(wěn)定、生物親和性高、孔隙率高的復合材料作為生物接觸氧化法的填料基體，并在基體表面掛生物膜，利用微生物降解印染廢水并探討其降解機理。主要研究內(nèi)容包括：
　　 (1)選用粉煤灰、沸石、膨

3、潤土為原料，以工業(yè)淀粉為粘結(jié)劑，設(shè)計了一種多孔粉煤灰復合顆粒材料的制備技術(shù)體系。通過單因素實驗確定最佳工藝配方為：W（粉煤灰）：W（沸石）=3:7，粘結(jié)劑（工業(yè)淀粉）為10％，膨潤土含量為35％，焙燒溫度為600℃，焙燒時間為2h。在最佳制備工藝條件下，多孔粉煤灰復合顆粒材料的理化性能良好，體積密度為1.12kg/m3，基體大小均勻，少有裂紋，散失率為0.87％，靜態(tài)水中幾乎不散失，對偶氮染料廢水的脫色率為98.82％。
　　

4、(2)用掃描電子顯微鏡對最佳工藝條件下制備成的多孔粉煤灰復合顆粒材料進行形貌分析，可以看出，復合材料表面微孔結(jié)構(gòu)非常明顯，孔道呈廣泛性分布，形狀各異不規(guī)則，孔徑最小約6μm，最大約90μm，這些孔洞大大增加了復合材料孔隙率和比表面積。其獨特的表面結(jié)構(gòu)為吸附降解難降解的偶氮染料廢水提供了先決條件。由材料的物理性能測試可知，該多孔粉煤灰復合顆粒材料具有較高的抗壓強度、比表面積、孔隙率和較低的散失率，是可循環(huán)利用的必備條件。
　　 (

5、3)采用自制備的多孔粉煤灰顆粒材料作為自制的生物接觸氧化裝置的載體填料中做載體掛膜實驗，兩個星期后，顆粒表面形成一層厚度大于0.2mm的生物膜，COD、BOD去除率分別達到55％、70％以上，說明掛膜成功。并用該裝置處理模擬印染廢水時，在最佳工藝條件下，即廢水初始濃度在20mg/L，PH值在7左右，碳源濃度達到1g/L，氮源濃度達到3g/L，粉煤灰復合材料投加量達到100g/L，降解時間達到30分鐘時脫色率達到97％以上，COD去除率達

6、到85％以上。
　　 (4)偶氮染料的微生物降解動力學符合一級反應速度模型。偶氮染料初始濃度越高，降解反應速率越快。微生物降解偶氮染料的反應速率常數(shù)k最大，半衰期時間最短。
　　 (5)偶氮染料的微生物降解過程大致分為三個階段：階段I，偶氮染料分子結(jié)構(gòu)中的發(fā)色基團C-N鍵，N-N鍵斷裂，生成N2從溶液中逸出；階段Ⅱ，生物活性強的結(jié)構(gòu)發(fā)生生物降解解，生成芳香胺類等中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物積聚能量，繼續(xù)降解：階段Ⅲ，含氮結(jié)構(gòu)中間產(chǎn)