生物質炭對農村分散型污水的深度處理研究.pdf

1、在城鄉(xiāng)統籌發(fā)展逐步推進的今天，我國農村水環(huán)境污染問題日益突出，已成為建設“美麗鄉(xiāng)村”和“美麗中國”的重要瓶頸。這就倒逼我們需要對農村量多面廣的分散型污水處理進行傳統工藝的革新。與此同時，分布于廣大農村的作物秸稈和畜禽糞便等廢棄物也成為農業(yè)面源污染的主要潛在來源之一。本研究依托國家科技支撐計劃項目，引入“以廢治廢”理念，對農村分散型污水的深度處理與農業(yè)廢棄物的處置進行有機耦合，即利用農業(yè)廢棄物制備生物質炭，作為水處理劑對分散型污水處理的出

2、水進行深度處理和提標升級，達到滿足水環(huán)境敏感區(qū)域（如三峽庫區(qū)）水環(huán)境質量要求的目的。
　　本文首先利用煙稈和牛糞，制備生物質炭，作為吸附材料，探討煙稈炭和牛糞炭的理化性質和形貌結構;然后通過靜態(tài)吸附試驗，篩選出對NH4+-N、TP、COD吸附效果較好的生物質炭;最后以篩選出的生物質炭構造吸附柱，并優(yōu)化了吸附柱的工藝條件，為生物質炭的合理利用和農村分散型污水的深度處理提供科技支撐。試驗得出的主要研究結論如下：⑴煙稈和牛糞制備的生物質

3、炭（TS-500、CD-500），均成堿性，TS-500質地較硬，顆粒飽滿，而CD-500質地疏松，呈絮狀。TS-500和CD-500含有烯烴、芳烴、芳香族、脂肪族和羥氫氧基結構，CD-500還含有一級羥基和脂肪鏈結構。TS-500表面粗糙，孔隙更發(fā)達，孔隙內部較潔凈，CD-500表面附著著許多凸起物。兩種生物質炭孔隙中主要構成元素為C、N。TS-500孔隙中K含量較高，CD-500表面凸起物中Si含量較高，同時K、Na、Mg元素總量也

4、相對較高，雜質附著量大。⑵TS-500對NH4+-N、TP、COD吸附效果比CD-500好。TS-500和CD-500對COD的吸附效果較差，隨著投加量增加，對NH4+-N、TP的吸附量變化趨勢是先增加然后穩(wěn)定不變，對COD的吸附量變化趨勢為先增加后減少。投加量增加，兩種生物質炭對NH4+-N、TP、COD單位吸附量均降低。綜合考慮技術與和經濟因素，最佳投加量選取50g/L。⑶TS-500和CD-500對NH4+-N、TP、COD的吸附

5、量隨時間的變化先增加后穩(wěn)定不變。偽一級、偽二級動力學模型對NH4+-N、TP、COD的擬合效果較好，能夠用來描述TS-500和CD-500對NH4+-N、TP、COD吸附過程。顆粒內擴散模型證實了內擴散僅是CD-500和TS-500吸附過程中的一部分，而不是控制吸附速率的唯一因素。Langmuir和Freudlich模型擬合結果表明，TS-500和CD-500對NH4+-N、TP、COD吸附具有單分子層和多分子層吸附均存在的特點，生物質

6、炭與吸附質之間存在多種交互復雜的關系。溫度升高，TS-500和CD-500對NH4+-N、TP、COD的吸附量增大，綜合考慮吸附率和經濟性等多方面因素，選取最佳反應溫度為25℃。初始濃度的增加，吸附量增大，去除率減少，TS-500比CD-500能處理NH4+-N、TP、COD濃度稍高的廢水，最佳處理范圍為NH4+-N、TP、COD濃度分別小于20、20、200mg/L。⑷TS-500和CD-500對NH4+-N的解吸程度相近，其中弱酸浸