【摘要】：活性污泥法處理污水的技術(shù)是一種在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用的污水處理技術(shù),隨著經(jīng)濟(jì)和人口的快速增加,污水產(chǎn)生量大大增加使得剩余污泥的產(chǎn)生量大大增加,而剩余污泥處理包括填埋和焚燒,填埋和焚燒會(huì)造成很大的環(huán)境污染還有極大的處理成本。剩余污泥中含有大量的有機(jī)質(zhì),本研究旨在利用剩余污泥作為原材料,通過熱解過程實(shí)現(xiàn)剩余污泥的資源化處理和減量化處理。本文以剩余污泥作為原材料,通過水熱和氣熱兩種方式實(shí)現(xiàn)剩余污泥的資源化;針對(duì)水熱生物炭,通過的元素分析,傅里葉紅外光譜(FTIR),,掃描電子顯微鏡(SEM)等儀器對(duì)水熱生物炭的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可以看出隨著溫度和合成時(shí)間的增加,生物炭的表面基團(tuán)呈現(xiàn)脫落的趨勢(shì)致使生物炭的元素含量發(fā)生變化,但是碳元素始終是主要的元素。本文還結(jié)合生物炭的表面基團(tuán)和利用三維熒光光譜檢測(cè)生物炭的二次溶出物,例如醛基和羰基等等基團(tuán)具有電子轉(zhuǎn)移能力的分析,探究了水熱生物炭在室溫和光照下具有催化產(chǎn)生羥基自由基的能力,利用高效液相色譜檢測(cè)自由基的濃度。與此同時(shí),在探究水熱生物炭的同時(shí),本研究還在水熱生物炭上負(fù)載金屬離子,探究負(fù)載金屬離子催化產(chǎn)生自由基的能力,結(jié)果表明,負(fù)載金屬離子的生物炭能大大提高催化產(chǎn)生自由基的量,結(jié)合紅外分析來看,負(fù)載金屬離子具有固定表面基團(tuán)的能力,鐵離子的固定能最強(qiáng);除此之外,負(fù)載金屬的生物炭,在表面基團(tuán)起到催化作用的同時(shí),負(fù)載在生物炭表面的離子同時(shí)也能發(fā)生類芬頓反應(yīng),催化過氧化氫產(chǎn)生自由基,產(chǎn)生自由基的量大大增加。本研究在檢測(cè)自由基的同時(shí)也利用催化產(chǎn)生的自由基降解產(chǎn)生污染模式物:苯酚和4-氯苯酚,相對(duì)于原始污泥來說,加入金屬離子也大大提高了生物炭的降解苯酚能力,加入鐵離子的時(shí)候,降解了苯酚80.34mg/L,降解率達(dá)到了93.00%;加入鋁離子的時(shí)候,降解了苯酚61.58mg/L,降解率達(dá)到了71.28%;;加入鈦離子的時(shí)候,降解了苯酚70.58mg/L,降解率達(dá)到了81.60%。對(duì)于4-氯苯酚而言,加入鐵離子的時(shí)候,降解了4-氯苯酚63.04mg/L,降解率達(dá)到了77.1%;加入鋁離子的時(shí)候,降解了4-氯苯酚58.50mg/L,降解率達(dá)到了71.60%;;加入鋁離子的時(shí)候,降解了4-氯苯酚66.50mg/L,降解率達(dá)到了81.39%。在另一方面,以剩余污泥為原料,氣熱合成生物炭,對(duì)于實(shí)現(xiàn)剩余污泥的減量化具有很大貢獻(xiàn)。在本研究中也研究了生物炭的理化性質(zhì),氣熱生物炭的二次溶出物和傅里葉紅外光譜表明,隨著溫度的增加,氣熱生物炭的表面基團(tuán)急劇減少,到了900℃是剩余污泥基本完全碳化;在二次溶出物的研究中,生物炭的合成溫度大于300℃時(shí),基本沒有二次溶出物的產(chǎn)生,氣熱生物炭基本沒有催化產(chǎn)生自由基的能力。但是,通過比表面積的測(cè)定/孔徑分析儀和元素分析的結(jié)果表明氣熱生物炭具有極強(qiáng)的疏水性和較大的比表面積和孔徑�；�于氣熱生物炭的這類性質(zhì),本研究利用氣熱生物炭作為吸附劑對(duì)原油進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)的研究。結(jié)果表明,氣熱生物炭吸附石油的能力并不是隨著溫度的升高一直增加,而是到了一個(gè)特定的溫度之后呈現(xiàn)一個(gè)下降趨勢(shì)。在后期研究中把H700作為吸附劑,對(duì)菲,苯,甲苯和乙基苯進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)的研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,H700對(duì)對(duì)菲,苯,甲苯和乙基苯的吸附并不只有內(nèi)擴(kuò)散模型還有孔徑內(nèi)部發(fā)生的物理和化學(xué)吸附的過程。結(jié)合吸附等溫線得出結(jié)論,發(fā)現(xiàn)H700吸附菲,苯,甲苯和乙基苯的時(shí)候以單分子層化學(xué)吸附為主;結(jié)合吸附熱力學(xué)分析,說明H700吸附菲,苯,甲苯和乙基苯的反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的,反應(yīng)是有序進(jìn)行并且H700對(duì)菲,苯,甲苯和乙基苯的吸附能力強(qiáng)不容易脫附,所以,很不利于吸附劑回用。菲,苯,甲苯和乙基苯都屬于同類的疏水性的有機(jī)物,H700對(duì)他們的吸附具有相似性。H700對(duì)于苯,甲苯和乙基苯吸附的橫向分析,隨著分子亮的增加吸附容量增加,并且隨著溫度的增加苯,甲苯和乙基苯吸附容量也增加,說明H700對(duì)苯,甲苯和乙基苯的吸附是吸熱反應(yīng)。

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018