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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 以工業(yè)固廢為原料處理汾河污水的新技術(shù)
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 該技術(shù)選用經(jīng)過改性及成型處理后的工業(yè)固體廢棄物粉煤灰以及鋼渣代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水處理材料作為反應(yīng)介質(zhì)，以一定的方式填充，構(gòu)成處理單元，處理汾河污水中的COD以及氨氮取得了很好的效果，出水達(dá)到國(guó)家地表水II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。這不僅為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了參考，而且達(dá)到了“以廢治廢”的目的，也實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，具有較為廣泛的推廣前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 研究背景 山西是能源重化工基地，在生產(chǎn)飛速發(fā)展的同時(shí)也產(chǎn)生排放了大量的固體廢棄物和廢水。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全省每年工業(yè)固體廢棄物產(chǎn)生量約為6563萬噸，歷年來工業(yè)固體廢棄物堆積量已達(dá)3億多噸，占地3.8萬畝，嚴(yán)重污染了環(huán)境。2010年全省廢水排放量為11.83億噸，其中，生活污水排放量6.84億噸，工業(yè)廢水排放量4.99億噸，排放的廢水雖然經(jīng)過各級(jí)污水廠進(jìn)行了處理，但仍有很多是不達(dá)標(biāo)排放，更有一些工廠企業(yè)不經(jīng)處理私自排入汾河，造成汾河的嚴(yán)重污染。汾河是山西的母親河，解決汾河的水質(zhì)污染問題刻不容緩。能否用工業(yè)固體廢棄物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水處理材料處理汾河污水就成為我們研究的重點(diǎn)，以達(dá)到“以廢治廢”的目的，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用，意義重大。 粉煤灰比表面積大，帶有活性基團(tuán)，具有較強(qiáng)的吸附能力，它作為絮凝劑與吸附劑或兼有兩者作用在水處理中已有應(yīng)用。但其處理效果較差，不能滿足水處理的實(shí)際要求。所以，本技術(shù)對(duì)粉煤灰進(jìn)行表面或結(jié)構(gòu)改性，使其活性增強(qiáng)，提高其性能，增強(qiáng)其對(duì)廢水處理的效果，實(shí)現(xiàn)粉煤灰的資源化利用。這對(duì)拓寬粉煤灰的利用途徑及提高粉煤灰作為資源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，減少?gòu)U棄物的堆存等具有十分重要的意義。經(jīng)過改性的粉煤灰雖然其活性、吸附效率等有了大幅度的提高，但其要想投入到實(shí)際應(yīng)用中，顯然受到了材料本身粒度的限制，不能產(chǎn)生耐受性，易被水流沖走，甚至使工程遭到破壞。所以本研究采用一定的技術(shù)使改性后的粉煤灰成型，具有一定的材料強(qiáng)度，使之既可以不明顯降低粉煤灰本身的去除效率，又可以達(dá)到工程使用標(biāo)準(zhǔn)，即使用改性后的粉煤灰生產(chǎn)加氣磚。這樣生產(chǎn)的加氣磚有重量輕、比表面積大、保溫性能高、原料來源豐富、有一定的強(qiáng)度和可加工等優(yōu)點(diǎn)，適于用作該技術(shù)的反應(yīng)材料，因此具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。 鋼渣每年的排放量非常大，2008年排放量約為6357萬噸，但因技術(shù)限制，利用率很低，僅約20％，目前累積堆存量已近1億噸，而且每年仍以數(shù)百萬噸的排渣量遞增。鋼渣的大量堆棄不僅占用了大量土地，還嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也造成資源的極大浪費(fèi)，因此鋼渣的綜合利用勢(shì)在必行。近年來，我國(guó)在鋼渣資源化方面取得了長(zhǎng)足發(fā)展，總體說來，資源化的主要途徑集中在以下方面：回收廢鋼鐵；作為冶金原料；生產(chǎn)建筑材料；生產(chǎn)農(nóng)肥；用作水處理材料等。其中回收廢鋼鐵、作為冶金原料、生產(chǎn)建筑材料都屬于鋼渣的低值化利用，近年來越來越多的研究表明，鋼渣是一種性能優(yōu)異的吸附劑，將之用作水處理材料具有很好的效果，也達(dá)到了“以廢治廢”的目的。 一般把木屑等木質(zhì)剩余物視為廢料，隨意拋棄，一方面會(huì)造成原材料的浪費(fèi)，另一方面還會(huì)造成環(huán)境污染。目前國(guó)內(nèi)對(duì)木屑的綜合利用主要是用作燃料、制成型鋸屑磚、食用菌栽培、家畜飼料敷料、生產(chǎn)炭化制品、土壤改良劑、制版原料及模壓成型制品等。但由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的原因，很大一部分木屑等剩余物仍然有待妥善處理或有效利用。本技術(shù)將木屑用作填料之一不僅是因?yàn)榭梢詾閴w中后期微生物的生長(zhǎng)提供碳源和氮源，也為材料的再生提供基礎(chǔ)。 最終使用成型改性粉煤灰、鋼渣以及木屑作為混合反應(yīng)填料處理汾河污水中的COD和氨氮取得了很好的效果。這不僅為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了參考，而且達(dá)到了“以廢治廢”的目的，也實(shí)現(xiàn)了資源的可持續(xù)利用，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，具有較為廣泛的推廣前景。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)目前已逐步開展了該技術(shù)的研究，但絕大部分還屬于實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)理論研究，實(shí)地應(yīng)用研究非常少。資金的緊缺、傳統(tǒng)處理材料成本高昂、人們對(duì)于污染廢水處理修復(fù)缺乏足夠的關(guān)注以及由于對(duì)污染組分、污染強(qiáng)度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都非常欠缺等因素都限制了該技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展。國(guó)外，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家已對(duì)其進(jìn)行了大量的試驗(yàn)及工程技術(shù)研究，并投入商業(yè)應(yīng)用。 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)初期就開始研究鋼渣的利用方法，這期間，主要用于填海、筑路、水泥、冶金配料、農(nóng)業(yè)化肥等生產(chǎn)中。我國(guó)鋼渣綜合利用發(fā)展較晚，20世紀(jì)后期，在燒結(jié)、農(nóng)業(yè)化肥、煉鐵和水泥生產(chǎn)中的利用量?jī)H為100多萬噸，有效利用率僅為10％，大部分鋼渣用于填海、工程回填料、筑路等，資源流失比例很大。近年來用鋼渣處理廢水的研究越來越多，研究表明鋼渣是一種性能優(yōu)異的吸附劑，這無疑為鋼渣的利用開辟了一個(gè)新領(lǐng)域。 粉煤灰要經(jīng)過改性處理后才可以應(yīng)用于廢水的處理，處理效率可以大大的提高。國(guó)內(nèi)外目前主要的改性方法有多種，可采用酸法改性、堿法改性、表面活性劑改性、陽離子改性、加堿與助熔劑煅燒法改性等，多采用化學(xué)活化法或復(fù)合活化法。不同的改性方法適合不同的廢水處理。如：Hsu等用NaOH 對(duì)粉煤灰進(jìn)行了改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NaOH 改性后的粉煤灰雖然提高了比表面積，但并沒有提高其吸附Cu2+的能力。而曾經(jīng)等采用A1（NO3）3溶液對(duì)粉煤灰進(jìn)行浸泡得到了改性的粉煤灰，結(jié)果表明，改性粉煤灰對(duì)銅（Ⅱ）具有較強(qiáng)的吸附性能。經(jīng)過改性之后，還需要將其成型，工業(yè)上粉末成型的技術(shù)有很多，但本技術(shù)是考慮到成型之后既要保證其有一定的孔隙率，這樣處理廢水的效率與原粉末狀相比才不會(huì)明顯降低，還要保證有一定的強(qiáng)度而且質(zhì)輕，所以采用了實(shí)驗(yàn)室研究的粉煤灰加氣成型方法。 歐美等國(guó)家的成功應(yīng)用實(shí)例中大都會(huì)填充木屑來作為墻體的輔助材料，其作用主要是為中后期微生物的生長(zhǎng)提供必須的碳源和氮源，同時(shí)也為填料的再生提供了基礎(chǔ)。本技術(shù)也將使用木屑作為混合填料之一。研究?jī)?nèi)容 本研究主要針對(duì)汾河水體中的COD和氨氮污染，首先對(duì)粉煤灰進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容包括兩方面：一是改性方法以及效果實(shí)驗(yàn)的研究，二是改性粉煤灰成型方法的研究；其次對(duì)鋼渣進(jìn)行了效果實(shí)驗(yàn)的研究，選取了幾種對(duì)比材料鐵渣、粉煤灰制得的陶粒等，對(duì)比分析得出鋼渣作為水處理吸附劑的優(yōu)越性；最后選用成型改性粉煤灰、鋼渣以及少許木屑作為混合填充材料，按照不同的配比分別以模擬垂直流反應(yīng)和模擬水平流反應(yīng)兩種形式填充處理COD及氨氮廢水，綜合評(píng)價(jià)其處理效果。研究結(jié)果與討論（一）改性粉煤灰處理氨氮廢水的研究 1.1粉煤灰處理氨氮廢水改性方法的研究 取一定量粉煤灰過篩（200目），收集篩下物作為原灰待用，標(biāo)記為1號(hào)樣。 改性方法1：加碳酸鈉煅燒-水熱合成法。將原灰和Na2CO3按1:1.2（質(zhì)量比）混合均勻后，取混合樣在800℃下煅燒1h，待冷卻后研磨過篩（60目）。按照1:5固液比取煅燒樣和蒸餾水于四口燒瓶中，混合攪拌，至恒溫水浴鍋溫度上升到70℃后停止攪拌，恒溫凝膠2h后升溫至100℃后再恒溫晶化4h，待反應(yīng)完成后將混合物抽濾、洗滌并在110℃下烘干，冷卻后研磨過篩（200目），收集篩下物標(biāo)記為2號(hào)樣。 改性方法2：堿溶液水熱合成法。取原灰與NaOH按照1:1.2（質(zhì)量比）直接溶于5倍蒸餾水中，在四口燒瓶中混合攪拌至恒溫水浴鍋溫度上升到70℃后停止攪拌，恒溫凝膠2h后升溫至100℃后再恒溫晶化4h，待反應(yīng)完成后將混合物抽濾、洗滌并在110℃下烘干，冷卻后研磨過篩（200目），標(biāo)記為3號(hào)樣。 改性方法3：煅燒-堿溶液水熱合成法。原灰與NaOH按照1:1.2（質(zhì)量比）混合均勻后在800℃下煅燒1h,，待冷卻后研磨過篩（60目）。取煅燒樣和蒸餾水按照1:5固液比在四口燒瓶中混合攪拌至恒溫水浴鍋溫度上升到70℃后停止攪拌，恒溫凝膠2h后升溫至100℃后再恒溫晶化4h，待反應(yīng)完成后將混合物抽濾、洗滌并在110℃下烘干，冷卻后研磨過篩（200目），標(biāo)記為4號(hào)樣。 分別采用XRD、SEM、BET觀察和分析原灰及三種改性方法所得的改性粉煤灰1~4號(hào)樣，進(jìn)行對(duì)比分析。 ①原灰及不同改性粉煤灰的XRD結(jié)果分析討論 從圖1中可以看出，1號(hào)樣主要含有石英和莫來石，還有一些游離的三氧化二鋁。粉煤灰的晶相物質(zhì)中莫來石占比例最大，但其活性較低，游離的三氧化二鋁和二氧化硅具有一定的活性。如3號(hào)樣，粉煤灰用氫氧化鈉水熱合成改性后，莫來石和石英相沒有變化，在2θ=43.409度處，三氧化二鋁的特征峰消失，說明有三氧化二鋁溶出，對(duì)粉煤灰改性后的濾液進(jìn)行測(cè)定，濾液中三氧化二鋁的量約占粉煤灰總量的1%。濾液中加入酸后生成大量白色的絮凝狀固體，經(jīng)過濾后濾餅為白色膠凍狀固體，反應(yīng)生成了硅酸，說明有二氧化硅溶出。因此，粉煤灰可能生成多孔結(jié)構(gòu)，比表面積增大。 1號(hào)樣與2號(hào)樣和4號(hào)樣比較可以看出，原灰經(jīng)過加堿煅燒后，莫來石和石英的特征峰大部分消失，同時(shí)產(chǎn)生新的峰，說明在堿與高溫的作用下減弱了Al2O3和SiO2之間的結(jié)合鍵能，破壞了莫來石和石英的晶相結(jié)構(gòu)，同時(shí)與堿生成新的物質(zhì)。2號(hào)樣加碳酸鈉煅燒水熱合成改性后生成了霞石和Na7Al7SiO16活性物質(zhì)，粉煤灰結(jié)構(gòu)被破壞，可能生成大的比表面積。4號(hào)樣加氫氧化鈉煅燒水熱合成改性后生成了Na22Al22Si26O96?55H2O和(Ca,Na)10Al20Si25O90?64H2O類沸石等物質(zhì)，具有較強(qiáng)的離子交換能力和多孔結(jié)構(gòu)及大的比表面積。 ②原灰及不同改性粉煤灰的SEM結(jié)果分析討論從圖2可以看出，原灰顆粒呈表面光滑的球形，經(jīng)過不同的改性處理之后，光滑的球形表面被破壞，形成大量粗糙的表面，且破壞程度依次加深。圖2（b）是碳酸鈉煅燒水熱合成改性處理的結(jié)果，可以看出，改性后的粉煤灰與原灰相比，光滑的球形被破壞，形成不規(guī)則球體，表面變的粗糙。這是因?yàn)镹a2CO3作為助熔劑，與粉煤灰混合煅燒，在高溫的條件下與粉煤灰中的石英和莫來石發(fā)生反應(yīng)，不斷侵蝕粉煤灰的表面，使光滑的球形變得不規(guī)則，表面變得粗糙，一定程度的增大了粉煤灰的表面積。圖2（c）是氫氧化鈉水熱合成改性處理的結(jié)果，與圖2（b）相比，經(jīng)過NaOH水熱合成改性后，光滑的球形表面呈粗糙狀，被破壞的程度加深，這主要是因?yàn)镹aOH的堿性比Na2CO3強(qiáng)，可以和粉煤灰中的SiO2和Al2O3直接在溶液中反應(yīng)： 2NaOH+ SiO2→ Na2SiO3+ H2O 2NaOH+ Al2O3→ 2NaAlO2+ H2O 生成可溶性的硅(鋁) 酸鹽，更大程度的侵蝕粉煤灰球體，使光滑的球形變的更粗糙。圖2（d）是氫氧化鈉煅燒水熱合成改性處理的結(jié)果，從圖中可以看出，粉煤灰球形完全消失變成大量的絮狀體。這主要是因?yàn)楦邷叵職溲趸c熔融與粉煤灰反應(yīng)，高溫熔融可以破壞粉煤灰原有的物質(zhì)晶格，更利于氫氧化鈉對(duì)其的侵蝕，與在溶液中反應(yīng)相比，溫度更高、濃度更大，所以對(duì)粉煤灰光滑球體的破壞性最大，形成的吸附表面積最多。 ③原灰及不同改性粉煤灰的BET分析結(jié)果討論由表1可以看出，原灰的比表面積為0.16 m2/g，經(jīng)過不同的改性后，粉煤灰比表面積不同程度的增大。這與SEM觀察到的結(jié)果一致。2號(hào)樣比表面積的增大主要是因?yàn)镹a2CO3在高溫條件下與粉煤灰中的石英和莫來石發(fā)生反應(yīng)，不斷侵蝕粉煤灰光滑的球形表面，形成粗糙的表面積。3號(hào)樣比表面積的增加主要是因?yàn)镹aOH溶液侵蝕粉煤灰，使三氧化二鋁和二氧化硅溶出，不僅破壞了粉煤灰的表面形貌，形成了大量粗糙的表面積，而且使粉煤灰形成了多孔結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加了比表面積。4號(hào)樣的比表面積最大，主要因?yàn)槠湓谛纬纱罅看植诒砻娴耐瑫r(shí)，生成了類沸石物質(zhì)，具有架狀結(jié)構(gòu)，中間形成各種大小不同的空穴和通道，從而使比表面積增加的最多。綜上所述，經(jīng)煅燒-堿溶液水熱合成改性粉煤灰活性最高，不僅具有最大的比表面積，而且生成了類沸石物質(zhì)，以后實(shí)驗(yàn)均選用煅燒-堿溶液水熱合成改性粉煤灰。 1.2用改性粉煤灰處理氨氮廢水實(shí)驗(yàn)方法 ①不同改性粉煤灰處理氨氮廢水：分別取1~4號(hào)樣粉煤灰4g與50mL氨氮廢水在往復(fù)式水浴恒溫（25℃）振蕩器上反應(yīng)1h，離心分離，用GB 7479—87納氏試劑分光光度法測(cè)定反應(yīng)前后溶液中氨氮濃度并計(jì)算去除率。 ②pH值對(duì)氨氮去除率的影響：分別取50mL氨氮廢水用HCl溶液和NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為不同的值，在往復(fù)式水浴恒溫（25℃）振蕩器上反應(yīng)1h，用GB 7479—87納氏試劑分光光度法測(cè)定反應(yīng)前后溶液中氨氮濃度并計(jì)算去除率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果 改性粉煤灰對(duì)廢水中氨氮的去處效果包括兩方面：①pH呈堿性對(duì)廢水中的氨氮有一定的去除作用；②改性粉煤灰自身對(duì)氨氮有一定的吸附作用。 1.3改性粉煤灰成型研究改性粉煤灰成型方法 采用粉煤灰（經(jīng)過氫氧化鈉煅燒水熱合成改性）、砂子、礦渣（鋼渣）等原料，水磨成漿料，加入粉狀石灰、水泥經(jīng)攪拌注入到模框內(nèi)，靜養(yǎng)完成化學(xué)反應(yīng)，開始膨脹和硬化，脫模后切割成型（直徑約2cm）。后將其在高溫蒸汽（高溫蒸汽反應(yīng)釜）養(yǎng)護(hù)下形成多孔質(zhì)輕的成型材料。（二）鋼渣處理COD和氨氮廢水的研究 選用鋼渣、鐵渣、粉煤灰制得的陶粒、未浸泡的木屑以及浸泡過的木屑五種材料做單一材料裝柱對(duì)比實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)鋼渣處理效果。實(shí)驗(yàn)步驟 第一步：裝柱。 第二步：淋洗。分別用清水淋洗已填裝好的5支柱子，連續(xù)淋洗10天，以去除掉材料本身所帶的污染物質(zhì)，避免給后續(xù)的測(cè)定帶來干擾。 第三步：進(jìn)水。調(diào)節(jié)進(jìn)水流速為720mL/d，流向由上至下。 第四步：監(jiān)測(cè)。每天測(cè)量進(jìn)出水的COD、氨氮濃度以及pH值。（三）混合填料處理COD和氨氮廢水的研究 選用填料鋼渣、成型改性粉煤灰以及木屑作為混合反應(yīng)材料，按照三種不同的材料配比進(jìn)行模擬垂直流裝柱實(shí)驗(yàn)以及模擬水平流實(shí)驗(yàn)，連續(xù)監(jiān)測(cè)進(jìn)出水COD和氨氮濃度，評(píng)價(jià)處理效果并選出材料最優(yōu)配比。實(shí)驗(yàn)結(jié)論 實(shí)驗(yàn)選擇混合填料鋼渣、成型改性粉煤灰以及木屑按照配比（體積百分比）為65%、30%、5%填充，對(duì)廢水中COD、氨氮去除率可以分別穩(wěn)定在87.4%和63.8%左右。（四）研究結(jié)論 1、改性粉煤灰對(duì)氨氮廢水有較好的處理效果。三種改性粉煤灰（碳酸鈉煅燒水熱合成改性、氫氧化鈉水熱合成改性和氫氧化鈉煅燒水熱合成改性）對(duì)氨氮的吸附率與原灰相比依次提高了30%、44%和80%。粉煤灰經(jīng)過氫氧化鈉煅燒水熱合成改性的效果最好，對(duì)氨氮的去除率可達(dá)到94%。 2、經(jīng)過氫氧化鈉煅燒水熱合成改性后的粉煤灰采用加氣成型后制得的材料處理氨氮廢水效果也較好，去除效率達(dá)到57.2%，可以滿足工程處理出水要求。 3、鋼渣材料本身具有良好的穩(wěn)定性以及較高的COD和氨氮處理能力，去除率分別可以達(dá)到86.7%和93.7%。 4、實(shí)驗(yàn)選擇混合填料鋼渣、成型改性粉煤灰以及木屑按照配比（體積百分比）為65%、30%、5%填充，對(duì)廢水中COD、氨氮去除率可以分別穩(wěn)定在87.4%和63.8%左右，為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供了參考。
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設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 使用經(jīng)過改性處理的大宗工業(yè)固廢粉煤灰、鋼渣等作為反應(yīng)介質(zhì)來處理汾河污水中的COD以及氨氮，從而達(dá)到“以廢治廢”的目的。思路： ①山西是能源重化工基地，在生產(chǎn)飛速發(fā)展的同時(shí)也產(chǎn)生排放了大量的工業(yè)固體廢棄物和工業(yè)廢水，固體廢棄物不經(jīng)利用堆放占用了大量土地，廢水雖經(jīng)過處理但仍有很多是不達(dá)標(biāo)排放，進(jìn)入汾河造成河流的污染，汾河是山西的母親河，解決汾河的水質(zhì)污染問題刻不容緩。能否用工業(yè)固廢作為材料處理汾河污水就成為我們研究的重點(diǎn)。 ②選用具有較大比表面積和孔隙率，吸附性能優(yōu)異的工業(yè)固廢粉煤灰、鋼渣作為反應(yīng)原材料，并填充少許輔助材料木屑來處理汾河污水中的COD以及氨氮。材料表層或以土壤覆蓋，種植吸附性植物，與潛流濕地相結(jié)合，處理效果更佳。創(chuàng)新點(diǎn)： ①無需動(dòng)力，可就地?cái)r截處理汾河水體中的COD以及氨氮。 ②污染廢水經(jīng)過處理單元時(shí)，產(chǎn)生一系列的物理、化學(xué)和生物的去污過程，能同時(shí)高效處理污染物質(zhì)。 ③選取經(jīng)過改性處理的大宗工業(yè)固廢粉煤灰、鋼渣等作為反應(yīng)介質(zhì)，達(dá)到“以廢治廢”的目的。技術(shù)關(guān)鍵： 工業(yè)固廢既不活化又含有大量雜質(zhì)，直接處理廢水效果差，因此改性活化成為技術(shù)關(guān)鍵，改性后使其具有較強(qiáng)的吸附能力成為難點(diǎn)。技術(shù)指標(biāo)： 發(fā)表論文2篇，申請(qǐng)發(fā)明專利2項(xiàng)，處理后水質(zhì)達(dá)到國(guó)家地表水II級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品科學(xué)性、先進(jìn)性： ①粉煤灰改性、成型技術(shù)：首先針對(duì)粉煤灰含雜質(zhì)高、活性低等特點(diǎn)，本技術(shù)對(duì)粉煤灰進(jìn)行了煅燒-堿溶液水熱改性，使其雜質(zhì)得以鈍化，并且生成了類沸石物質(zhì)，具有較強(qiáng)的吸附性能，性質(zhì)得到了活化；其次針對(duì)粉煤灰顆粒小、易堵塞等特點(diǎn)，對(duì)改性后的粉煤灰進(jìn)行了成型處理，使之具有一定強(qiáng)度，滿足工程適用性。 ②鋼渣預(yù)處理技術(shù)：針對(duì)鋼渣CaO含量高，易膨脹，出水呈堿性的特點(diǎn)，本技術(shù)對(duì)鋼渣進(jìn)行了長(zhǎng)期清水浸泡處理，使之易溶出的堿性氧化物以及雜質(zhì)等溶出，性質(zhì)穩(wěn)定。 ③木屑預(yù)處理技術(shù)：本技術(shù)選擇木屑作為輔助材料，其可以為處理單元中后期微生物的生長(zhǎng)提供必須的碳源和氮源，不僅提高了處理效率，也為材料的再生提供了基礎(chǔ)，使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期運(yùn)行。填充前將木屑用廢水浸泡一段時(shí)間，使之表面有微生物附著，便于利用。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 本作品的相關(guān)研究先后于《再生資源與循環(huán)經(jīng)濟(jì)》、《Environmental Progress & Sustainable Energy》等雜志發(fā)表，申報(bào)發(fā)明專利2項(xiàng)，得到同行專家認(rèn)可。參加了學(xué)校第十五屆“創(chuàng)新挑戰(zhàn)杯”學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽并獲得了科技發(fā)明制作類一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品；模型；現(xiàn)場(chǎng)演示；圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說明： 本技術(shù)使用簡(jiǎn)單方便，只需對(duì)工業(yè)固廢粉煤灰、鋼渣做簡(jiǎn)單改性成型以及預(yù)處理即可使用；材料來源廣泛，加工處理成本低廉；適合于處理多種途徑排放的低濃度COD及氨氮廢水。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： ①系統(tǒng)無需動(dòng)力，可就地?cái)r截處理汾河水體中的COD以及氨氮。 ②針對(duì)粉煤灰含雜質(zhì)高、活性低、顆粒小、易堵塞等特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了煅燒-堿溶液水熱改性以及成型處理，既提高了吸附性能又具有了一定的強(qiáng)度，具有工程適應(yīng)性；針對(duì)鋼渣CaO含量高、易膨脹、出水呈堿性的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行了浸泡處理，使之性能穩(wěn)定；選用浸泡過的木屑作為輔助材料不僅可以為微生物的生長(zhǎng)提供碳源和氮源，也為材料的再生提供了基礎(chǔ)。市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 本技術(shù)選用改性后的工業(yè)固廢作為反應(yīng)材料來處理汾河污水，真正實(shí)現(xiàn)了“以廢治廢”；另外，無論是微污染的生活污水，需深度處理的工業(yè)廢水，景觀污水等處理方面，本技術(shù)都有很好的應(yīng)用；和生態(tài)方面如潛流濕地結(jié)合都能很好的使用，所以本技術(shù)推廣應(yīng)用前景良好。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀： 國(guó)內(nèi)目前已逐步開展了該技術(shù)的研究，但絕大部分還屬于實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)理論研究，實(shí)地應(yīng)用研究非常少。資金的緊缺、傳統(tǒng)處理材料成本高昂、人們對(duì)于污染廢水處理修復(fù)缺乏足夠的關(guān)注以及由于對(duì)污染組分、污染強(qiáng)度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都非常欠缺等因素都限制了該技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展。國(guó)外，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家已對(duì)其進(jìn)行了大量的試驗(yàn)及工程技術(shù)研究，并投入商業(yè)應(yīng)用。 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家20世紀(jì)初期就開始研究鋼渣的利用方法，這期間，主要用于填海、筑路、水泥、冶金配料、農(nóng)業(yè)化肥等生產(chǎn)中。我國(guó)鋼渣綜合利用發(fā)展較晚，20世紀(jì)后期，在燒結(jié)、農(nóng)業(yè)化肥、煉鐵和水泥生產(chǎn)中的利用量?jī)H為100多萬噸，有效利用率僅為10％，大部分鋼渣用于填海、工程回填料、筑路等，資源流失比例很大。近年來用鋼渣處理廢水的研究越來越多，研究表明鋼渣是一種性能優(yōu)異的吸附劑，這無疑為鋼渣的利用開辟了一個(gè)新領(lǐng)域。 粉煤灰要經(jīng)過改性處理后才可以應(yīng)用于廢水的處理，處理效率可以大大的提高。國(guó)內(nèi)外目前主要的改性方法有多種，可采用酸法改性、堿法改性、表面活性劑改性、陽離子改性、加堿與助熔劑煅燒法改性等，多采用化學(xué)活化法或復(fù)合活化法。不同的改性方法適合不同的廢水處理。如：Hsu等用NaOH 對(duì)粉煤灰進(jìn)行了改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NaOH 改性后的粉煤灰雖然提高了比表面積，但并沒有提高其吸附Cu2+的能力。而曾經(jīng)等采用A1（NO3）3溶液對(duì)粉煤灰進(jìn)行浸泡得到了改性的粉煤灰，結(jié)果表明，改性粉煤灰對(duì)銅（Ⅱ）具有較強(qiáng)的吸附性能。經(jīng)過改性之后，還需要將其成型，工業(yè)上粉末成型的技術(shù)有很多，但本技術(shù)是考慮到成型之后既要保證其有一定的孔隙率，這樣處理廢水的效率與原粉末狀相比才不會(huì)明顯降低，還要保證有一定的強(qiáng)度而且質(zhì)輕，所以采用了實(shí)驗(yàn)室研究的粉煤灰加氣成型方法。 一般把木屑等木質(zhì)剩余物視為廢料，隨意拋棄，一方面會(huì)造成原材料的浪費(fèi)，另一方面還會(huì)造成環(huán)境污染。目前國(guó)內(nèi)對(duì)木屑的綜合利用主要是用作燃料、制成型鋸屑磚、食用菌栽培、家畜飼料敷料、生產(chǎn)炭化制品、土壤改良劑、制版原料及模壓成型制品等。但由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的原因，很大一部分木屑等剩余物仍然有待妥善處理或有效利用。本技術(shù)將木屑用作填料之一不僅是因?yàn)榭梢詾閴w中后期微生物的生長(zhǎng)提供碳源和氮源，也為材料的再生提供了基礎(chǔ)。
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