生物質(zhì)炭對(duì)農(nóng)村分散型污水的深度處理研究.pdf

1、在城鄉(xiāng)統(tǒng)籌發(fā)展逐步推進(jìn)的今天，我國農(nóng)村水環(huán)境污染問題日益突出，已成為建設(shè)“美麗鄉(xiāng)村”和“美麗中國”的重要瓶頸。這就倒逼我們需要對(duì)農(nóng)村量多面廣的分散型污水處理進(jìn)行傳統(tǒng)工藝的革新。與此同時(shí)，分布于廣大農(nóng)村的作物秸稈和畜禽糞便等廢棄物也成為農(nóng)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(jì)劃項(xiàng)目，引入“以廢治廢”理念，對(duì)農(nóng)村分散型污水的深度處理與農(nóng)業(yè)廢棄物的處置進(jìn)行有機(jī)耦合，即利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備生物質(zhì)炭，作為水處理劑對(duì)分散型污水處理的出

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

3、炭（TS-500、CD-500），均成堿性，TS-500質(zhì)地較硬，顆粒飽滿，而CD-500質(zhì)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(jié)構(gòu)，CD-500還含有一級(jí)羥基和脂肪鏈結(jié)構(gòu)。TS-500表面粗糙，孔隙更發(fā)達(dá)，孔隙內(nèi)部較潔凈，CD-500表面附著著許多凸起物。兩種生物質(zhì)炭孔隙中主要構(gòu)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(shí)K、Na、Mg元素總量也

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

5、量隨時(shí)間的變化先增加后穩(wěn)定不變。偽一級(jí)、偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)NH4+-N、TP、COD的擬合效果較好，能夠用來描述TS-500和CD-500對(duì)NH4+-N、TP、COD吸附過程。顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型證實(shí)了內(nèi)擴(kuò)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(jié)果表明，TS-500和CD-500對(duì)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(diǎn)，生物質(zhì)

6、炭與吸附質(zhì)之間存在多種交互復(fù)雜的關(guān)系。溫度升高，TS-500和CD-500對(duì)NH4+-N、TP、COD的吸附量增大，綜合考慮吸附率和經(jīng)濟(jì)性等多方面因素，選取最佳反應(yīng)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(duì)NH4+-N的解吸程度相近，其中弱酸浸