论文部分内容阅读
国家为解决水污染问题,兴建了大量的污水处理厂,污水处理装置的运行改善了水环境质量,但同时也带来了剩余污泥和恶臭气体的污染问题。鉴于此,本文将剩余污泥的处置与恶臭气体治理问题相结合,制备了污泥炭质吸附剂,并用于恶臭气体的治理中,该研究符合环保与可持续发展理念,可达到以废治废的目的。本文以剩余污泥为原料,玉米棒灰浸取液为活化剂,制备出污泥粉末炭质吸附剂,以脱臭性能为评价指标,通过单因素实验优化出污泥炭的最佳制备条件;结果表明,当污泥与玉米棒灰的质量比为1:2,活化温度为600℃,N2氛围下活化时间75 min时,所制得的炭材料(BAC)具有较好的脱臭性能,对H2S和CH3SH的穿透时间分别为165 min和77 min;为进一步提高污泥炭脱臭性能,在泥灰比为1:2的条件下,向玉米棒灰浸取液中添加尿素,采用正交试验优化污泥炭的制备条件。结果表明,当热解温度为550℃,热解时间60 min,尿素添加比例与污泥质量比为1.5:1时制得的炭材料(UBAC)脱臭性能最佳,H2S的穿透时间达到了200 min,而CH3SH的穿透时间接近100 min;再生试验结果表明,BAC和UBAC均可进行一次再生后的使用,且再生后粉末炭UBAC的脱臭能力要好于BAC,说明尿素的加入有利于污泥粉末炭脱臭性能的提高。为使污泥粉末炭更具有实用价值,分别采用浸渍法和涂布法将粉末炭粘结在无纺布上制备出污泥炭布,并对炭布的制备工艺进行了优化。研究表明涂布法制得的炭布吸附H2S性能要明显好于浸渍法制得的炭布,当粉末炭、分散剂和粘合剂以25:1:4的质量比配制时,BAC粉末炭制得的炭布对H2S的吸附效果最好,其穿透时间可达155 min,对CH3SH的穿透时间接近40 min,而UBAC炭布的脱臭效果要优于BAC炭布,其对H2S和CH3SH的穿透时间分别为180min,47 min。XRD、SEM、FT-IR、比表面积和孔结构分析表明,粉末炭BAC和UBAC的物相组成非常相似,表面都含用-OH,C-O等官能团,UBAC粉末炭则还含有N-H等含氮官能团。但BAC比表面积稍高于UBAC,而UBAC则具有更大的孔体积,说明UBAC的孔径分布更广,与脱臭试验结合分析表明孔结构和表面官能团协同影响污泥炭的脱臭性能;污泥炭布的结构与粉末炭相似。XPS和EDS测试结果显示,污泥粉末炭吸附硫系恶臭气体后,H2S被氧化成单质硫和硫酸盐,而CH3SH只以硫酸盐的形式存在。