剩余污泥衍生吸附劑的制備及性能表征.pdf

1、城市污水處理廠剩余污泥的處理處置是污水處理的重要環(huán)節(jié)，污泥若處理不好，污水處理廠的社會效益和環(huán)境效應(yīng)將削減甚至抵消。隨著武漢市污水量和污水處理廠的不斷增加，預(yù)計武漢市污泥產(chǎn)量在未來幾年中還將大量增長。污泥處理、處置已經(jīng)成為武漢市環(huán)境綜合治理工作中的新難點、新挑戰(zhàn)。
　　 與眾多污泥處理處置的方法相比，污泥制備吸附劑能達到污泥穩(wěn)定化、無害化、資源化的目的。本論文對武漢市兩座污水處理廠的脫水污泥制備吸附劑的影響因素及污泥衍生吸附劑的

2、性能進行了初步研究，以碘吸附值（碘值）為評價指標(biāo)，利用單因素實驗和正交實驗考察了活化劑濃度、活化溫度、活化時間等主要因素的影響程度，并提出了最佳工藝組合條件。為提高吸附劑性能，杉木木屑作為含碳添加材料，與污泥混合制備吸附劑，吸附劑碘值增加明顯，進一步通過Box-Behnken中心組合實驗和響應(yīng)曲面分析法預(yù)測了混合材料制備吸附劑的最佳條件。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和全自動比表面積及孔徑分布儀對以上三種材料制備的吸附劑進行了表征，測定了

3、吸附劑對亞甲基藍(MB)的吸附效果，并與商品活性炭進行了對比。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、以龍王嘴污水處理廠污泥為原料，考察了活化劑種類、浸漬時間、活化溫度、活化劑濃度、活化時間和液固比對污泥衍生吸附劑碘值的影響，結(jié)果表明氯化鋅的活化效果和產(chǎn)率最佳。正交實驗結(jié)果表明影響碘值的三個主要因素中，影響程度大小為:活化溫度＞活化劑濃度＞活化時間，最佳制備條件為500℃、20％ZnCl2、90min。以沙湖污水處理廠污泥為原料，在制備條

4、件各因素取值范圍內(nèi)，各因素對碘值的影響從大到小的順序為:活化溫度＞活化劑濃度＞活化時間＞液固比。最佳工藝組合條件為:活化溫度為500℃，活化劑濃度為15％，活化時間為60 min，液固比為1.5∶1。
　　 2、與水稻秸稈、法國梧桐樹皮相比，杉木木屑作為含碳添加材料能有效提高污泥衍生吸附劑碘值。以1∶2（質(zhì)量比）的比例添加杉木木屑到龍王嘴污泥中，污泥衍生吸附劑的碘值隨活化溫度、活化時間、活化劑濃度、液固比等因素變化而變化的趨勢與

5、單一污泥的一致。應(yīng)用Box-Behnken中心組合實驗和響應(yīng)曲面法回歸分析得到混合材料吸附劑的碘值、亞甲基藍吸附量和產(chǎn)率與活化劑濃度(A)、活化溫度(B)、活化時間(C)三個變量的擬合方程。響應(yīng)值為碘值時以二次擬合效果最好，而亞甲基藍吸附量、產(chǎn)率與三因素則為線性關(guān)系。由各自方程得到相應(yīng)的最佳制備條件，碘值最大時，活化劑濃度、活化溫度和活化時間分別為33.7％、499℃、54.9 min;亞甲基藍吸附量最大的制備條件為50％、496℃、1

6、34.7 min，最大產(chǎn)率的制備條件為34.9％、286℃、87.9 min。
　　 3、沙湖污水處理廠剩余污泥、龍王嘴剩余污泥及污泥—木屑三種材料制備的吸附劑的BET比表面積分別為175.96、326.54、647.77 m2/g。吸附亞甲基藍染料的等溫吸附數(shù)據(jù)與Langmuir模型有較好的擬合，25℃時最大吸附量分別達到65.26、46.66、80.38 mg/g;與Freundlich模型擬合的效果更好，F(xiàn)reundlic