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一种污水处理的新型流动载体开发

时间:2013-11-19 12:30:03来源:本站 点击:

 

一种污水处理的新型流动载体开发摘要:用废旧多孔材料开发一种新型、廉价、高效、并适于微生物生存载体;了解海绵、泡沫塑料、炉渣等多孔物质的吸附性;用废旧的塑料瓶为框架,组合成密度与污水密度相近的流动载体,并研究其在污水处理中效果;通过实验树立变废为宝的理念,了解新型载体对污水处理过程...
一种污水处理的新型流动载体开发
摘要:用废旧多孔材料开发一种新型、廉价、高效、并适于微生物生存载体;了解海绵、泡沫塑料、炉渣等多孔物质的吸附性;用废旧的塑料瓶为框架,组合成密度与污水密度相近的流动载体,并研究其在污水处理中效果;通过实验树立变废为宝的理念,了解新型载体对污水处理过程减少污泥量,降低二次污染[1-3]的意义。
关键词:复合流动载体、变废为宝、二次污染
  活性污泥法处理污水是我国城市污水处理的主要方法[4](95%以上),但近年发现产生的副产物—污泥,采用填埋会造成地下水污染,焚烧需要专门的设备处理,增加处理的总成本[5];为了减少污泥的量,开发了多种新型漂浮填料,如鲍尔环,悬浮球填料等。这些合成的填料也能作为微生物的载体,但成本高,难以大面积推广[6]。
除此以外,可用作污水中微生物载体的材料,都具有多孔、比表面积大、吸附性强的特性。本身密度小于水的材料有海绵、泡沫塑料等,密度大于水的材料有炉渣等。如用密度接近水的矿泉水瓶作为框 架将两种不同密度的多孔材料,以合适的比例混在一起,组合成密度接近水价廉的复合载体。
一、实验设备和工具
剪刀、卷尺、废弃海绵和密度0.2g/cm³左右的泡沫塑料、均匀的炉渣、550ml农夫山泉矿泉水的空瓶、25L水桶、电烙铁、钳子、锤子、打孔器、曝气机.
二、实验步骤                                              
1)          选550ml农夫山泉瓶为载体,用卷尺测底径6.5cm,高20cm,口径3.0cm。
2)          用电烙铁、打孔器在矿泉水瓶底部和侧面,开直径为1.5cm、2cm、2.5cm的圆孔,空洞占70% ;
3)          用剪刀把废弃的海绵、泡沫塑料分别剪成3.5cm和2.6cm的立方体,钳子、锤子把炉渣破碎,选直径为2.6cm左右的颗粒;
4)          将上述填料按一定比例装入矿泉水瓶中,浸泡在盛有生活污水的25L桶内.观察并定性比较这些材料在水中的沉浮现象随时间的变化。在此基础上,选择一个配比;
5)          载体用于生活污水中处理的实验。
5.1      不同材料在水中浸泡后密度的变化
1)          把加工好的废弃海绵、泡沫塑料、炉渣和矿泉水瓶分放到25L生活污水的桶内浸泡,观察并比较材料在水中沉浮随时间的变化。结果多孔、密度小于水的海绵在水中浸泡15天后出现下沉说明海绵表面和孔内吸附水分、悬浮物以及微生物后质量逐渐增加,密度会变大;泡沫塑料密度小、孔径少在污水中吸附量小,始终漂浮说明浸泡后的密度小于污水;炉渣密度大、多空吸附后密度更大,直接沉淀;而矿泉水瓶开孔处吸附少量悬浮物及微生物使其质量逐渐增加,表现为半漂浮。
2)          选孔径2.5cm的矿泉水瓶为载体,炉渣量固定,分别按照加工好的海绵和泡沫塑料个数比为3:1、4:1、5:1、6:1填充矿泉水瓶,置于盛有生活污水的桶内进行观察。结果表明,海绵含量逐渐增多的填料在水中浸泡后,密度会增加,并逐渐出现漂浮、半漂浮、下沉现象;说明二者间有可优化的比例,使组合载体的密度接近水的密度,本实验初步确定5:1。
3)          固定炉渣量,海绵与泡沫塑料的比例为5:1,分别填充到孔径为1.5cm、2cm、2.5cm的矿泉水瓶内,并置于盛生活污水的桶内观察。结果表明,水瓶的孔越大,填料质量的增加越快,说明改变孔径也能控制复合载体的密度。
4) 孔径为2.5cm矿泉水瓶中放海绵5块、炉渣2块、泡沫塑料2块后,用5块海绵封口,在污水中浸泡5、15、30天,及曝气6小时观察。发现复合载体在污水中,表现为漂浮、半漂浮现象,应该是由于载体的吸附性能,使其质量逐渐增加但吸附饱和后质量变化不明显。可吸附饱和的载体底部曝气,破坏吸附平衡,复合载体浮力变大,向上浮,而上部没有破坏吸附平衡的载体向下,载体间相互碰撞,其孔径及表面吸附物质会脱落,质量会变轻,密度变小;表现为复合载体在水中曝气时会上下翻腾。
5.2 新型复合载体填料在污水处理中的效果
将在生活污水中浸泡20天的复合载体进行底部曝气二周后,在水桶内加入等量的生活污水,测定污水中COD含量随时间的变化。并根据达到排放标准所需的时间,计算毎吨污水处理所需的时间、能耗、水质以及与传统的活性污泥法在同等情况下处理效果的比较。
1传统的活性污泥法和使用复合载体后在污水处理中的效果比较
 
出水水质
处理时间
污水处理能耗
污泥量
处理成本
活性污泥法
一级B
10.5小时
1.60  KWh/T水
16g
1.80元/t污水
复合载体法
一级A
8小时
1.22  KWh/T水
~2.4g
1.13元/t污水
三、结论
1.活性污泥处理污水是由于污泥比表面积大,可吸附微生物;废弃的海绵、炉渣等材料也有大的比表面积,用废弃矿泉水瓶作为框架,利用物理知识调节二者比例组合成功堆积密度接近污水的新型流动复合载体。
 2.复合流动载体的密度小于活性污泥的密度,在处理等量污水时可节约能耗、降低成本、提高水质;更主要的是没有用污泥作微生物的载体,减少污泥的二次污染。
3.废弃海绵、炉渣及泡沫塑料等在生活中都是以垃圾的形式存在,矿泉水瓶虽有回收利用但价格低廉,通过本实验把这些废弃物组合成污水微生物生存的新型载体,不仅可以变废为宝,而且可以减少或消除污泥产生,有利于社会的可持续发展
1、    赵庆祥.污泥资源化技术[M].北京:化学工业出版社,2002
2、    王洪臣,中国污泥处理技术路线的初步分析[J],水工业市场,2010(7):14
3、    陈军,城市污水处理厂污泥利用现状及潜在环境问题[J],矿业与地质,2005,196:732-734
4、    国家环保局.水污染防治及城市污水资源化技术[M].北京:科学出版社,2002
5、    林云琴等.我国污水污泥处理、处置与利用现状[J].能源环境保护,2004,18(6):15-18
6、    崔成武等.丹麦lynetten污水处理运行厂运行维护与管理[J].给水排水,2007,33(10):37-41
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