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天然填料和廢棄物填料

2016-08-25 09:57:06      點擊:

廢棄物填料

天然材料和固體廢棄物在填料中的應用

近年來填料原料的選用朝著複合化、天然化和廢棄物再利用方麵發展,在改性材料、複 合材料飛速發展的同時,天然材料和固體廢物的利用也成為未來填料發展的一個趨勢。國內 學者在這方麵也做了許多研究,這些年以牡蠣殼為填料的研究越來越多。以固體廢物為主要 成分的填料更符合環境保護的要求,能夠實現廢物的資源化、減量化和再利用,體現了循環 經濟的理念。合成的高分子填料與微生物之間相容性較差,在掛膜時生物量少,易脫落,以 固體廢物為主要原料的無機填料可以克服以上不足,因此需要重點解決的問題是如何增加強 度、增大空隙率和減小密度。

所以以固體廢物為主要成分的填料更有發展前景。如輕質陶粒、高爐水渣以及高爐瓦斯填料的研究開發。


黃宇辟廣西儲量相當大的膨潤土為原料.配級後與黏結劑、造孔劑、鈉化劑等原料按一 定配方用水調勻,通過鈉化、成型、幹燥、灼燒以後製成了一種粒徑為58mm,堆積密度 為0.7g/mL的球形新型膨潤土多孔填料通過試驗研究表明該填料生產成本低,工藝簡單, 擁有廣闊的市場前景。

陶粒填料陶粒

東華大學劉貴雲等采用河道底泥為主要原料.生活汙泥、廣西白泥和水玻璃為添加剤, 製備了河道底泥陶粒,同時設計曝氣生物濾池分別采用底泥陶粒、對照陶粒和顆粒活性炭 作為生物膜載體進行配製廢水處理試驗經對比充分說明底泥陶粒作為曝氣生物濾池載體的 可行性。

廈門大學劉耀興利用天然牡蠣殼作為BAF的填料進行試驗研究.實驗結果表明出水濃 度都能達到國家一級A標準;對氨氮的去除率,牡蠣殼填料總體好於塑料球填料

總之,在新型填料的設計與改造過程中,需考慮到高效性、低成本,兼頊環保、綠色、 可重複利用等特性。

礦業廢棄物用作人工濕地填料處理汙水

目前在我國城市汙水處理廣中多采用活性汙泥法處理工藝處理汙水,然而對氮、磷的去 除率不是很理想,且耗能大,運行費用較高。對於較小的城鎮區域由於經濟相對落後、汙水 量少等特點,不適於采用活性汙泥法處理工藝。人工濕地對於小城鎮汙水的處理有良好的實 用效果,具有耗資小,運行穩定,係統維護簡單的特點,是城鎮水處理工藝理想的選擇 對象。

人工濕地是由人工建造和控製運行的與沼澤地類似的地麵,將汙水、汙泥有控製地投配 到經人工建造的濕地上,汙水與汙泥在沿一定方向流動的過程中,主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用,對汙水、汙泥進行處理的一種技術。其作用機理包括吸附、滯留、過濾、氧化還原、沉澱、微生物分解、轉化、植物遮蔽、殘留物積累、蒸騰水分和養分吸收及各種微生物的作用。

人工濕地是用人工築成的水池或溝槽,底麵鋪設防滲漏隔水層,填充一定深度的土壤或 填料層,種植蘆葦一類的維管束植物或根係發達的水生植物,汙水由濕地的一端通過布水管 渠進入,以推流方式與布滿生物膜的介質表麵和溶解氧進行充分的植物根區接觸而獲得淨 化。人工濕地采用的填料一般有碎瓦片、礫石、土壤、粗砂、細砂、粉煤灰、灰渣、膨潤土沸石等,填料不僅可以附著微生物,是微生物的生長場所.還可以過濾、沉澱、吸附汙染物質。對於利用鋼渣、尾礦等工業廢棄物作為填料或組合填料的研究仍少見, 武漢科技大學鄭好通過以鋼渣、粉煤灰、鐵屑、鐵尾礦、高鐵礦等產生量巨大且容易產生二次汙染的礦冶廢棄物用作填料,測定其對生活汙水中主要汙染物的吸附性能。此實驗以鋼渣、鐵尾礦、鐵屑、高鐵尾礦、粉煤灰為填料。對這幾種填料設定不同的吸附時間,測定其對汙染物去除率的最佳吸附時間;設定不同的投加量,測定汙染物的去除效率,確定不同填料的最佳投加量。然後模擬垂直流吸附柱,分別以高鐵尾礦、鐵尾礦、鐵尾礦+鋼渣、鐵尾礦+粉煤灰為填料的吸附柱進行實驗,選擇合適的水力停留時間和填料組合,在實驗室模擬人工濕地。

卵石(礫石)墊卵石(礫石)墊海砂海砂

對實驗結果進行析,填料的投加量對TP的影響:以鋼渣、粉煤灰、高鐵尾礦、鐵尾

礦、鐵屑為填料,對TP的吸附效率隨填料投加量的增加而提高。總體上鋼渣和粉煤灰對TP的去除效果最好,在較低投加量時去除效率仍能達到90%,隨投加量的增加去除效果略有提髙。而高鐵尾礦、鐵尾礦和鐵屑隨投加量的增大去除效率明顯增強,投加量>60g/L時,隨填料增加去除率增加變緩。各填料對TP吸附的最佳投加量為:粉煤灰40g/L、鋼渣20g/L、高鐵尾礦60g/L、鐵尾礦80g/L、鐵屑80g/L,這表明相同處理效果下鋼渣用量最少。 填料投加量對TN的影響:這5種填料對TN的吸附隨投加量的增加去除率有所提高,但不如 TP明顯。相比較下,鋼渣和鐵尾礦對TN的去除效果稍好。結合TN去除率隨填料投加量的 變化和經濟性可知,各個填料對TN吸附的最佳投加量為:粉煤灰60g/L、鋼渣80g/L、髙鐵 尾礦80g/L、鐵尾礦60g/L、鐵屑100g/L,表明達到相同處理效果的情況下,粉煤灰和鐵 尾礦的用量最少。填料投加量對COD處理效果的影響:各填料對COD去除率均不理想,24h內對COD的去除率均未超過15%。各填料對COD的去除率為粉煤灰10.54%、鋼渣 12.38%,高鐵尾礦5. 24%,鐵尾礦9.35%,鐵屑8.26%。填料對於汙染物的去除隨填料投加量的增加而增加,對生猜汙水中的TP,各填料對磷的吸附效率為:粉煤灰96. 47%,鋼渣99. 13%,高鐵尾礦76. 36%,尾礦7S. 39%,鐵屑48.26%。濕地填料對汙染物的去除是物理、化學吸附和微生物生命活動等各種機製協同作用的結果。

在模擬垂直流吸附試驗中,高鐵尾礦模擬柱在3個周期TP的去除效率有差異,每個周期的去除率變化不大。第1TP去除率穩定在80%左右,第5天達最高82%,第2周去除效果最好,去除率穩定在90%以上;第3TP去除率略有下降,去除率在65%80%之間波動,第5天達80%,後兩天稍有下降,因此高鐵尾礦模擬柱最佳水力停留時間為5天。對TP的去除率第1周低於第2周,並在第2周去除率達到90%以上係統趨於穩定,第3 周略有下降。對TN的去除率在第2周達到最好,整個周期去除率在95%左右,最佳停留時間是5天。對COD的去除也同樣在第5天達到最好處理效果。鐵尾礦對TP的處理效果較好,第1周第1天就達到90%,在第4天達到穩定,最佳水力停留時間為4天。對TN的處理效果在第12周去除效果較好,最髙可達95%以上,第3周稍差,最佳水力停留時間為5天。對COD的去除率同樣在第5天最好,所以最佳水力停留時間為5天。綜合水力停 留時間對TPTNCOD的影響,去除率均在第5天達到最好處理效果,所以最佳水力停 留時間為5天:鐵尾礦+鋼渣模擬柱對TP的去除效果較穩定,在95%以上,最佳水力停留時間是3天。對TX的去除效果較差,最佳水力停留時間是5天,氮去除率最高也就是38%。對COD的去除效果較好在第2周最好,去除率在85%其以上,也在第5天趨於穩定,綜合對TPTNCOD的去除效果,最佳水力停留時間為5天。鐵尾礦+粉煤灰的模擬柱對TP的去除效果最好在第3天,去除率在90%以上。對TN的去除在第4天處理效果最好,去除率為65%。對COD的去除效果最高為95%,但不穩定,最佳水力停留時間為4天。綜合三項指標,最佳水力停留時間為4綜合這4個模擬柱比較,鐵尾礦對生活汙水的處理效果最好。

利用鐵尾礦、鋼渣等礦業廢棄物作為人工濕地填料,不僅可以使廢物得到利用,且能節 省填料成本,使水處理效果改善。這種“以廢治廢”的水處理方式具有良好前景,促使我國 資源循環利用,使水處理經濟效益和生態效益有很大提髙。

農林廢棄物用作重金屬離子吸附劑

隨著工業的發展,含重金屬離子的汙水隨意排放到環境中的現象越來越嚴重。這些金屬 離子會隨著食物鏈最終富集到人體上,嚴重影響人類的健康,這是因為這些重金屬離子在水 中穩定,不易被微生物降解。所以研製廉價、高效吸附性能的金屬離子吸附劑越來越受到重 視。而農林廢棄物作為農、林業生產和加工過程中產秦的副產品具有價格低、產量大、可生 物降解、不汙染環境等優點。農林廢棄物主要有樹皮、秸稈、核殼、蔗渣等,且每年產量大。不過這些農林廢棄物未被很好的利用,大部分被棄置在環境中,有的甚至被焚燒,這樣不僅沒能使這些東西得到利用,還汙染了環境。如果將這些廢棄物用到工業生產中,就可以達到廢棄物再利用的目的,是一種新的發展趨勢。

農林廢棄物的孔隙度較高,比表麵積大,可與金屬離子發生物理吸附。另外有些農林廢 棄物含有與金屬離子結合的活性物質,可直接吸阪金屬離子。這些物貢既有單寧、黃酮醇等 多羥基酚類物質,又有富含羥基的果晈質。Randall在研究多種樹皮對金屬離子的吸附能力 中發現水杉、黑櫻桃、赤楊、黒鬆、水杉、或斯康星紅槭、糖槭、銀樅和西特喀杉等樹皮具 有良的金屬離子吸附能力,這種吸附能力主要來自於樹皮中的多羥基類符責——單寧。 花生殼、洋蔥皮等廢棄物也富含單寧、黃銅醇等多羥基酚類物質:通過甲醛、酸、堿進行化學預處理可以有效改善農林廢棄物的性質,避免這類物質的溶解-。Aoyama采用硝酸和甲醛處理落葉鬆樹皮,發現羥基酚的溶解基本消除,處理後的樹皮對Gr6具有良好的吸陏能力: Wafwoyo采用0.6mol/L檸檬酸或0.6mol/L磷酸改性花生殼,磷酸改性後的花生殼對Cd2+、 Cu2+Ni2+Pb2+Zn2+的吸附量由原來的5.7%提高到19 %34 %其中對 Cd2+Zn2+的吸附能力最強,而檸檬酸改性後對Gu2+吸附能力最強。

核桃殼核桃殼

本豆殼、甜菜渣等農林廢棄物中含有大量的果膠質,可以作為金屬離子的天然吸附劑: Laszlo發現通過化學膠聯可以改善農林廢棄物的物理強度,在室溫條件下經過氯醇處理富含 果膠質的大豆殼和甜菜渣可以大大改善它們的物理強度,並且結合陽離子的性能也得到了 提高。

雖然農林廢棄物對金屬離子有吸附能力,但吸附效果較差,吸附量少。對農林廢棄物進 行改性後,可以提高農林廢棄物的吸附價值。采用在環狀酸酐化學改性纖維素、澱粉等天然 高分子,引入大量的羧基,且不會產生相應的酸性副產物,是製備纖維素類吸附劑的重要方 法,該方法也適用於農林廢棄物。Lehrfeld采用環狀酸酐化學改性燕麥殼、玉米芯和甜菜渣,得到的產物中富含羧基,具有很強的金屬離子結合能力。經過化學改性後不僅可以加入羧基還可以加人其他基團,如磷酸根、硫酸根、胺基等,可以提高農林廢棄物對金屬離子的吸附能力。王格慧通過堿化、環氧化和氨化等反應製備了3種氨基木粉,這些木粉對溶液中的具有較強的吸附能力。

由於農林廢棄物產量太,對這些廢棄物綜合利用,不僅可以處理汙水,減輕水汙染,還 能將這些廢棄物利用,達到“以廢治廢”的處理效果,具有遠大的前景。通過對這些農林廢 棄物的利用改善了環境,還提高了經濟和社會效益。www.szswsx.com宜興市AG8環保填料有限公司獲取跟多水處理填料信息。

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