新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

朱宏伟, 于涛, 郭志鹏, 魏东洋, 贺涛, 张恒军. 新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果[J]. 环境工程学报, 2018, 12(10): 2741-2750. doi: 10.12030/j.cjee.201803010
引用本文: 朱宏伟, 于涛, 郭志鹏, 魏东洋, 贺涛, 张恒军. 新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果[J]. 环境工程学报, 2018, 12(10): 2741-2750. doi: 10.12030/j.cjee.201803010
ZHU Hongwei, YU Tao, GUO Zhipeng, WEI Dongyang, HE Tao, ZHANG Hengjun. Phosphorus removal performance of novel ceramsite made from water treatment sludge and fly ash[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(10): 2741-2750. doi: 10.12030/j.cjee.201803010
Citation: ZHU Hongwei, YU Tao, GUO Zhipeng, WEI Dongyang, HE Tao, ZHANG Hengjun. Phosphorus removal performance of novel ceramsite made from water treatment sludge and fly ash[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2018, 12(10): 2741-2750. doi: 10.12030/j.cjee.201803010

新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

  • 基金项目:

    广州市科技计划科学研究专项(201607010259)

    广东省自然科学基金资助项目(2016A030313021)

    中央级公益性科研院所基本科研业务专项(PM-ZX021-201510-002)

Phosphorus removal performance of novel ceramsite made from water treatment sludge and fly ash

  • Fund Project:
  • 摘要: 为资源化利用自来水厂剩余污泥,以给水污泥、粉煤灰、水玻璃制备新型给水污泥-粉煤灰陶粒(ceramsite made by water treatment sludge and fly ash,CWTSFA),用作污水处理填料。采用短时多段高温煅烧法烧制新型给水污泥陶粒,通过等温吸附实验探讨其吸附磷机理,通过动态吸附实验及CWTSFA基质折流曝气生态滤池除磷效果探究其在实际水处理中的应用前景。实验结果表明:CWTSFA内部存在许多孔径不均匀、密闭和贯通的孔状结构,表面存在釉和通向内部的孔道;不含有机物,Al3+、Ca2+、Fe3+等金属离子含量较高,高温煅烧使部分原料成分改变,形成新物相莫来石。持续振荡24 h后,CWTSFA平均磨损率仅1.49%,对磷酸盐静态吸附去除率最高达到94.92%,为化学吸附;当HRT=24 h时,CWTSFA动态吸附磷出水浓度稳定在0.03 mg·L-1左右,持续运行49 d后去除率由93.33%下降至81.82%,CWTSFA基折流曝气生态滤池运行19 d可自然挂膜,对总磷去除率稳定在92%以上。CWTSFA具有较强的抗水力冲刷能力及对磷酸盐的吸附效果,用作水处理填料能在较短时间内完成挂膜,且总磷出水水质良好,具有实际应用前景。
  • 加载中
  • [1] AHMAD T, AHMAD K, AHAD A, et al.Characterization of water treatment sludge and its reuse as coagulant[J].Journal of Environmental Management,2016,182:606-611 10.1016/j.jenvman.2016.08.010
    [2] YANG L, WEI J, ZHANG Y M, et al.Reuse of acid coagulant-recovered drinking waterworks sludge residual to remove phosphorus from wastewater[J].Applied Surface Science,2014,305(6):337-346 10.1016/j.apsusc.2014.03.081
    [3] LI Z F, JIANG N, WU F F, et al.Experimental investigation of phosphorus adsorption capacity of the waterworks sludges from five cities in China[J].Ecological Engineering,2013,53:165-172 10.1016/j.ecoleng.2012.12.038
    [4] 马宏林,贺涛,魏东洋,等. 响应面分析法优化给水污泥基质吸附除磷工艺[J]. 环境工程学报,2015,9(2):546-552
    [5] 马啸宙,魏东洋,马宏林,等. 基于给水污泥吸附水溶液中磷的影响因素[J]. 环境工程学报,2015,9(8):3659-3666
    [6] 韩云婷,王拯,方晓航,等. 改性给水污泥对高磷酸盐废水的吸附研究[J]. 环境工程学报,2011,5(4):772-776
    [7] 王信,马啸宙,周雯,等. 给水污泥负载Fe合物除磷行为效果及机理[J]. 环境工程学报,2016,10(10):5420-5428 10.12030/j.cjee.201602116
    [8] 王乐乐,杨鼎宜,刘亚东,等. 轻质污泥陶粒研制及其膨胀机理的探讨[J]. 混凝土,2013(4):40-43
    [9] 兰善红,杨丹,范洪波,等. 新型粉煤灰陶粒的制备及其处理印染废水的研究[J]. 环境科学与技术,2011,34(S1):35-37
    [10] 徐振华,刘建国,宋敏英,等. 污泥、底泥与粉煤灰烧结陶粒的工艺研究[J]. 安全与环境学报,2012,12(4):21-26
    [11] 贺君,王启山,任爱玲. 给水厂与污水厂污泥制陶粒技术研究[J]. 环境工程学报,2009,3(9):1653-1657
    [12] 齐元峰,岳钦艳,岳敏,等. 用于水处理填料的超轻污泥-粉煤灰陶粒的研制[J]. 功能材料,2010,41(6):1097-1101
    [13] 苏子艺,余江,王慈,等. 生活污泥制备轻质高比表面积陶粒的试验研究[J]. 深圳大学学报(理工版),2014,31(4):374-378
    [14] 郭玉顺,丁建彤. 粉煤灰陶粒烧胀规律与膨胀机理研究[J]. 粉煤灰,2003(3):15-18
    [15] 李琼辉. 基于人工湿地的新型陶粒基质制备及其固磷性能的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2014
    [16] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会.轻集料及其试验方法 第1部分 轻集料:GB/T 17431.1-2010[S].北京: 中国环境科学出版社,2010
    [17] 郗斐,赵大传. 轻质/超轻粉煤灰陶粒的研制及陶粒膨胀机理的探讨和应用[J]. 功能材料,2010,41(S3):518-523
    [18] 朱翔,吴复忠,金会心. 添加剂对陶粒轻集料性能的影响[J]. 硅酸盐通报,2014,33(3):641-645
    [19] 曲烈,王渊,杨久俊,等. 焙烧温度对污泥陶粒烧胀过程及结构特征的影响[J]. 材料导报,2016,30(6):125-128
    [20] BAO T, CHEN T H, LIU H B, et al.Preparation of magnetic porous ceramsite and its application in biological aerated filters[J].Journal of Water Process Engineering,2014,4(12):185-195 10.1016/j.jwpe.2014.10.004
    [21] 孔德顺,宋说讲,王茜等. 基于碱融活化的高岭土水热法制备干燥剂NaP分子筛[J]. 硅酸盐通报,2017,36(11):3653-3658
    [22] 杨浪,贾菲菲,宋少先. 不同处理方法对白云母离子交换能的影响[J]. 金属矿山,2016(7):132-135
    [23] 欧阳东,易超. 利用高岭土下脚料制备纤维硅酸钙板的试验研究[J]. 硅酸盐通报,2013,32(10):1945-1948
    [24] 杨仪潇,刘张敏,邓湘云,等. 氟化铝添加量对碳化硅/莫来石复合多孔陶瓷性能的影响[J]. 硅酸盐通报,2015,34(8):2315-2319
    [25] 喻云峰,廖佳,吴改. “红碧石”的宝石矿物学特征[J]. 矿物学报,2017,37(6):801-806
    [26] 李亮. 粉煤灰陶粒制备试验研究[J]. 硅酸盐通报,2017,36(5):1577-1581
    [27] 刘景明,陈立颖,宋存义,等. 由化工脱水污泥烧制陶粒[J].北京科技大学学报,2008,30(10):1090-1094
    [28] 邱珊,黄旭,刘子述,等. 秸秆灰为添加剂的粉煤灰免烧陶粒的试制[J]. 哈尔滨工业大学学报,2013,45(2):36-40
    [29] POULSEN S L, JAKOBSEN H J, SKIBSTED J.Incorporation of phosphorus guest ions in the calcium silicate phases of portland cement from 31P MAS NMR spectroscopy[J].Inorganic Chemistry,2010,49(12):5522-5529 10.1021/ic100140j
    [30] CHENG G, LI Q, SU Z, et al.Preparation, optimization, and application of sustainable ceramsite substrate from coal fly ash/waterworks sludge/oyster shell for phosphorus immobilization in constructed wetlands[J].Journal of Cleaner Production,2018,175:572-581 10.1016/j.jclepro.2017.12.102
    [31] 国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局.地表水环境质量标准:GB 3838-2002[S].北京: 中国环境科学出版社,2002
    [32] ERICKSON A J, GULLIVER J S, WEISS P T.Capturing phosphates with iron enhanced sand filtration[J].Water Research,2012,46(3):3032-3042 10.1016/j.watres.2012.03.009
    [33] BROOKS A S, ROZENWALD M N, GEOHRING L D, et al.Phosphorus removal by wollastonite: A constructed wetland substrate[J].Ecological Engineering,2000,15(1):121-132 10.1016/S0925-8574(99)00056-7
    [34] 李倩炜,周笑绿,李环,等. 粉煤灰陶粒填料制备及用作曝气生物滤池填料的性能考察[J]. 化工进展,2015,34(9):3379-3382
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  3087
  • HTML全文浏览数:  2920
  • PDF下载数:  155
  • 施引文献:  0
出版历程
  • 刊出日期:  2018-10-11

新型给水污泥-粉煤灰陶粒性能与除磷效果

  • 1. 兰州理工大学石油化工学院,兰州 730050
  • 2. 环境保护部华南环境科学研究所,广州 510535
  • 3. 正业设计股份有限公司,哈尔滨 150090
基金项目:

广州市科技计划科学研究专项(201607010259)

广东省自然科学基金资助项目(2016A030313021)

中央级公益性科研院所基本科研业务专项(PM-ZX021-201510-002)

摘要: 为资源化利用自来水厂剩余污泥,以给水污泥、粉煤灰、水玻璃制备新型给水污泥-粉煤灰陶粒(ceramsite made by water treatment sludge and fly ash,CWTSFA),用作污水处理填料。采用短时多段高温煅烧法烧制新型给水污泥陶粒,通过等温吸附实验探讨其吸附磷机理,通过动态吸附实验及CWTSFA基质折流曝气生态滤池除磷效果探究其在实际水处理中的应用前景。实验结果表明:CWTSFA内部存在许多孔径不均匀、密闭和贯通的孔状结构,表面存在釉和通向内部的孔道;不含有机物,Al3+、Ca2+、Fe3+等金属离子含量较高,高温煅烧使部分原料成分改变,形成新物相莫来石。持续振荡24 h后,CWTSFA平均磨损率仅1.49%,对磷酸盐静态吸附去除率最高达到94.92%,为化学吸附;当HRT=24 h时,CWTSFA动态吸附磷出水浓度稳定在0.03 mg·L-1左右,持续运行49 d后去除率由93.33%下降至81.82%,CWTSFA基折流曝气生态滤池运行19 d可自然挂膜,对总磷去除率稳定在92%以上。CWTSFA具有较强的抗水力冲刷能力及对磷酸盐的吸附效果,用作水处理填料能在较短时间内完成挂膜,且总磷出水水质良好,具有实际应用前景。

English Abstract

参考文献 (34)

目录

/

返回文章
返回