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1、华北水利水电学院 硕士学位论文 粉煤灰活化处理污水的实验研究 姓名：王春峰 申请学位级别：硕士 专业：地质工程 指导教师：苏万益;李尉卿 20040601 华北水利水电学院硕士学位论文 1 摘 要 本课题充分利用粉煤灰的硅铝氧等成分共存的特点采用 一定的活化剂在一定的条件下对其进行活化做成吸附材料用于不 同种类的工业废水的吸附处理以期为粉煤灰找到一条高附加值的 资源化工艺 本文叙述了粉煤灰的物理化学性质岩性矿物组成研究了 以粉煤灰为基本材料以酸碱和高压蒸汽为活化剂制作吸附材料 的新工艺分析了活性材料吸附的物理和化学机理讨论了粉煤灰 活化的焙烧温度活化过程中不同活化剂吸附材料形状粒状和 粉状激发
2、剂N a2C O3用量和蒸汽压力温度活化时间以及吸 附时间废水 p H值废水种类废水中溶质浓度等因素对活化粉煤 灰吸附能力的影响对该吸附剂吸附污水中 C O D 金属离子和氨氮 的吸附性能进行了试验并用等温吸附方程计算了吸附材料对 C O D 和金属离子吸附的最大容量初步探讨了吸附材料的再生试验 实验表明1 . 活性粉煤灰对不同种类废水中的 C O D 金属离子 和 N H3- N有一定的吸附能力2 . 比表面积焙烧温度是影响吸附材 料吸附能力的两个重要的因素吸附时间对粉煤灰的吸附性能有一 定的影响废水的 p H值温度是影响吸附材料吸附能力的两个关键 的因素粒状材料吸附法的处理效果优于粉状材料
3、吸附法的处理效 果在活化过程中随蒸汽温度和压力的增大制得的活化剂对废水中 C O D吸附率有明显增加3 . 吸附后的吸附材料经再生其吸附性能 良好且工艺简单造价低廉可以重新利用 关键字粉煤灰活化吸附材料C O D 等温吸附方程再生 华北水利水电学院硕士学位论文 2 ABSTRACT This program makes full use of silicon, aluminum and oxygen in Fly ash, and then activates it by some activator under certain conditions to make it a kind of
4、absorbents to be used in the disposal of industry wastewater. In this paper, the chemical and physical properties and mineral components of fly ash coals are mentioned. A new technology on making absorbent is studied, taking fly ash as basic material and acid, alkali and high- pressure steam as acti
5、vators. The mechanisms of chemical and physical adsorption of the materials are discussed. Meanwhile, the roasting temperature of activation of fly ash, the activators and its making conditions and the factors influencing the adsorptive efficiency of activated fly ash for COD and metal ions in waste
6、water are also researched. In addition, the effect of pressure and temperature of steam and active time on the activating is discussed. Finally, many tests are processed on absorptive performance of the adsorbent about COD, metal ions and NH3-N in wastewater, and the most absorptive capacity of COD
7、is counted by isothermal absorption equation. Reprocess test of absorbent is initial researched. The adsorbent experiment indicates that: Firstly, activated fly ash has excellent performance in the adsorption of COD, metal ions and NH3-N in kinds of wastewater. Secondly, The roasting temperature and
8、 surface area of adsorbent are two key factors that affect the adsorptive quality of activated fly ash. The adsorption time influences the adsorptive ability also. The value of pH and the temperature of solute are other two key factors that influence the adsorptive quality of the absorbent. Granular
9、 absorbent is preferred to the powder one. The adsorptive quality for COD increases with the increase of temperature and pressure of steam. 华北水利水电学院硕士学位论文 3 Thirdly, The activated fly ash that had been used can be reclaimed, and the reclaimed one has good performance in the adsorption also. More ove
10、r, the needed instrument is simple and low-priced, and the operation is convenient. KEY WORDS: fly ash, activate, absorbent , COD, isothermal absorption, equation, reprocess 华北水利水电学院硕士学位论文 1 第 1章 绪 论 1 . 1 论文选题的背景及意义 随着城市化建设的加速和经济的发展地质环境受到的影响和压力与日俱 增如工程建设的加载和开挖破坏了地壳表层的平衡使工程设施产生沉 降位移失稳过量抽取地下水造成水位下降水资
11、源枯竭引起的地面沉 降和岩溶塌陷有些地区还会产生采空区的地面塌陷以及地裂缝滑坡崩 塌泥石流等地质灾害随着人口不断增加大量排出废弃物包括工业废 水生活污水工业垃圾建筑垃圾和生活垃圾造成了环境严重污染因此解 决这些环境地质问题已成为当务之急 就我国来讲工业废水和固体废弃物污染现状十分严峻且有日渐发展的 趋势对我国经济发展产生了巨大的影响 水资源短缺制约城市发展 东部沿海人口密集经济活动强烈地区主要分布于河口平原及半岛岛 屿但因水资源分布不均和水环境污染造成辽宁中南部山东半岛沿海部 分城市缺水严重资源性缺水已经成为制约环渤海地区城市可持续发展的瓶 颈预计到 2 0 0 5年在平水年天津将缺水 1 8
12、亿 m 3 长江三角洲地区因地表水 严重污染长期超采地下水使地下水资源日趋枯竭形成了遍及全区的特大 型水位降落漏斗主采层最大水位埋深达 8 7 m 尤其是江苏省无锡市锡山西 部武进县东部地区地下水水位已低于含水层顶板疏干型开采面积近 1 8 0 0 k m 2 广西北海防城广东川山群岛福建湄洲湾福清平潭等地资源 型缺水也极为严重连起码的生活用水都困难如 1 9 9 9年平潭岛进行隔日供 水制约了当地经济的发展 城市废弃物的任意处置影响城市生态环境 随着工业化程度的提高受城市三废任意排放的影响城市生态环境 质量明显下降水土污染日趋严重长江三角洲珠江三角洲地表水多为 类水城区部分河段甚至达到劣质类
13、水在市区以外的农业区土壤中 华北水利水电学院硕士学位论文 2 汞镉铅锌铜砷铬镍等重金属含量普遍超标珠江三角洲土壤中 度污染区面积已经达到了 3 7 % 上海南京和杭州等城市的城区及其近郊土壤 也出现不同程度的重金属和有机污染水土污染不可避免地带来农作物的污 染如珠江三角洲采集的 4 5件粮食蔬菜样品中镉铅锌铜铬氟含 量不同程度地超过食品卫生标准不仅使农产品质量下降还对人体健康造成 危害1 对于工业废水来说主要污染物是有机物和重金属和金属类其中 C O D占 8 9 2万吨重金属的汞铬镉铅占 3 7 9 4万吨对我国水体造成严重污染 目前对于工业废水两项指标的处理方法主要有物理法化学法和生物方法
14、2 虽然它们能够在水处理中发挥重要作用但几种方法处理成本高投资大 对重金属效果较差而且许多工业废水含有难降解的有机物这些有机物很难 或根本不能用常规的生物法去除例如 A B S和某些杂环化合物这些物质可用 吸附法加以去除吸附剂主要有活性炭磺化煤活化煤焦炭木炭木屑 等固体吸附剂能有效的去除废水中的多种污染物特别是采用其它方法难以 有效处理的剧毒和难降解的污染物经处理后的水水质好且比较稳定因而吸 附法在废水处理中有着不可取代的作用目前工业上普遍使用的活性炭吸附 剂价格昂贵使吸附法广泛应用受到限制因此开发廉价高效水处理用吸 附剂将是吸附剂研究的一个重要方面同时吸附剂的再生和二次污染也是吸附 法处理废
15、水中应该着重考虑的问题废水的处理法应以浓度低污染性强其 它方法难以有效处理的难降解污染物为主要处理对象这样才能充分发挥吸附 法处理废水的优势降低废水处理成本提高处理效率和效果3 工业生产过程中的废物可以用作原料合理解决废物的利用问题不仅 对国民经济具有重要的意义还能解决由废物带来的环境污染问题粉煤灰是 燃煤电厂排出的经静电集尘器收集得到的固体废物我国电厂每年排灰 1亿多 吨4粉煤灰是目前世界上排放量最大的工业废料之一它不仅严重污染环 境而且占用农田并且灰水渗漏和扬尘等都给环境造成越来越大的危害目 前粉煤灰的利用率仅为 4 0 % 左右主要用于烧砖筑路水泥和混凝土的掺合 料选取漂珠改良土壤等方面
16、其余大部分堆积废弃如何将粉煤灰综合利 用是当今科学的重要研究课题5本论文基于环境水文地质问题根据粉煤 灰的物理化学性质和多孔结构特点采用一定的工艺方法对粉煤灰进行物理和 华北水利水电学院硕士学位论文 3 化学上的改性使改性后的粉煤灰用于不同种类的工业废水的吸附处理为粉 煤灰的综合利用找到一条新的途径与其他吸附剂相比利用粉煤灰做吸附剂 具有以下优点 1 . 粉煤灰是燃煤电厂排出的废物来源十分丰富用其处理废水中的有害 物质不失为一种以废治废变废为宝的首选方法 2 . 粉煤灰颗粒表面疏松多孔比表面积大有一定吸附能力粉煤灰还含 有一定量的未燃尽炭具有很强的吸附性能有效地吸附废水中的污染物6 3 . 用粉煤灰制作的吸附剂与活性炭比较成本较低在目前一些经济不发达 的地区适合广泛的应用 目前用粉煤灰处理废水的报道不少但对粉煤灰处理废水的工业化应用 的研究报道不多而用粉煤灰经过化学活化及蒸压处理的方法制作成活性粉煤 灰粉吸附材料的研究更少本论文选用洛阳首阳山电厂的原灰经过化学活化 及蒸压处理后将其成型为一定强度的粒状用作吸附剂并将活性粉煤灰吸附 材料应用于工业废水
