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污水污泥问题是困扰各国城市健康发展的紧迫问题,世界各国都在寻找处理污泥的途径。污泥一度仅被视为废弃物,只考虑其无害化处理,现在已经被认为是一种资源,并被考虑如何合理利用。因此,研究新的污泥处理方法具有深远的意义。本文通过对南京市江心洲污水处理厂污泥进行热解特性和低温热解实验研究,得到了污泥在不同热解条件下的产油率,从而确定合适的低温热解工艺条件,以及利用污泥热解制备得到的污泥灰,进行了染料废水的脱色和重金属铜离子吸附的试验研究。
污泥热解TG和DTG曲线,可将热解过程分为水分析出、挥发分析出和焦炭燃尽3个阶段。20℃/min升温速率下对应的污泥热解总失重率分别为28.3%。通过对TG曲线进行拟合发现,污泥热解过程可用一级动力学方程da/dt=kf(a)=Aexp(-E/RT)f(a)来描述,并求出了不同热解阶段的相应动力学参数(频率因子和活化能)。
对污泥低温热解产油率的影响进行实验研究,得到最佳反应条件为:反应温度应为470℃,反应时间为70min时,催化剂K2CO3用量为0.04g·g-1污泥。
对直接耐酸大红4BS和活性艳红K-2BP染料的进行了脱色研究,结果表明,污泥灰可以有效地使染料脱色,随着染料初始浓度和温度的增大,2种染料的平衡吸附量均增大,相同条件下直接耐酸大红4BS平衡吸附量qe大于活性艳红K-2BP;pH值的变化对染料废水脱色没有太大的影响,伪二级动力学模型能够很好地描述2种染料在污泥灰上的吸附行为;污泥灰对2种染料的吸附是一个吸热过程,吸附活化能较小,主要为物理吸附。
考察污泥灰对重金属离子的去除效果,结果表明,污泥灰对Cu2+具有一定的去除效果,在240min可达到吸附平衡;污泥灰对Cu2+的吸附容量随溶液初始浓度的升高而增大,其最大吸附容量可达10.32mg·g-1;溶液pH增高有利于Cu2+的去除,但当初始pH值超过5.0时,将会形成Cu(OH)2;污泥灰对Cu2+的吸附量随着溶液离子强度的增大而降低;污泥灰对Cu2+的吸附过程能同时较好的符合Langmuir吸附等温模型,说明主要表现为物理吸附;其过程动力学遵循Lagergren一级吸附动力学,吸附速率常数为9.8×10-3min-1。