污泥脫臭劑製備及構效關係研究

《污泥脫臭劑製備及構效關係研究》是依託哈爾濱工業大學，由閆波擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：污泥脫臭劑製備及構效關係研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：閆波

項目摘要

針對目前工業和城市污水處理廠污泥和惡臭污染日益嚴重的問題，本課題擬採用剩餘污泥製備脫臭劑，並對含硫、含氮等惡臭氣體進行去除研究。.採用物理和化學活化方法製備污泥脫臭劑，最佳化製備條件，並通過填加金屬氧化物、聚合物以及相應的輔料改變脫臭劑的結構和強度等性能，尋求效能良好、適用性強的污泥脫臭劑，以脫除多種單一或混合惡臭氣體；探討污泥脫臭劑的構效關係和脫臭機制，研究污泥脫臭劑的再生方式，以確定其使用壽命；基於實際脫臭反應過程，建立動力學仿真模型，為今後新型脫臭劑的開發研究提供技術參數和理論依據。運用生命周期評價方法考察污泥脫臭劑對環境的安全性，並探討相應的改進措施。.該項目的研究使污水處理過程產生的污泥和臭氣同時得到處理，以廢治廢並使其資源化，達到環境效益、經濟效益和社會效益的完美統一和最大化。

結題摘要

近年來，全國各地興建了大量的污水處理廠，帶來了剩餘污泥和惡臭污染問題。本研究探討用剩餘污泥製備污泥活性炭吸附劑進行惡臭氣體的脫除研究。首先收集了哈爾濱和大慶等不同城市污水處理廠的剩餘污泥，並對其進行了理化性質分析，發現污泥中含有多種金屬元素，含碳量達到50%，且熱值較大，約10 kJ.kg-1，能滿足製備多孔的吸附劑的要求；隨後以剩餘污泥為原料，選用ZnCl2、KOH、H2SO4和H3PO4等活化劑，採用熱解炭化法製備出系列污泥活性炭吸附劑，並對其吸附和除臭性能進行了研究。研究結果發現，製備出的污泥活性炭吸附劑均有較好的吸附性能，其碘值最大可達400mg/g以上，以ZnCl2和KOH為活化劑的污泥吸附劑脫除H2S性能較好，穿透時間接近60min，其除臭活性優於以H2SO4和H3PO4為活化劑的污泥活性炭吸附劑；採用比表面積和孔結構、SEM和XPS等儀器進行污泥活性炭吸附劑結構與脫臭效能之間的相關性分析，發現所製備的污泥活性炭吸附劑屬於活性炭類吸附材料，材料表面粗糙不平，孔結構豐富，對污染物的去除具有物理吸附、化學吸附特性，材料中含有的多種金屬元素一定程度上還兼具催化作用。結合對硫化氫和氨等臭氣的去除效果測試，可知污泥活性炭吸附劑平均孔徑的大小及數量是影響除臭活性的主要因素，此外材料表面含氧官能團的存在也有利於惡臭氣體的吸附。為進一步提高污泥活性炭吸附劑的脫臭性能，還進行了鋅、銅和鈰等氧化物的摻雜和負載研究，結果顯示，摻雜和負載金屬氧化物後，污泥活性炭吸附劑的除臭性能明顯提高；此外還進行了污泥活性炭吸附劑脫臭裝置的最佳化仿真研究，為以後從事該研究提供了方法。為了探討污泥活性炭吸附劑工業化套用的可行性，並避免對人體健康的危害，對污泥活性炭吸附劑的製備過程進行了安全風險評估和損益分析。研究表明，採用剩餘污泥製備污泥活性炭吸附劑的脫臭過程存在水氣污染問題，因此必須對製備裝置進行合理的設計；經濟損益分析表明用剩餘污泥製備臭氣吸附材料，產率不高、能量消耗較大，其吸附性能要低於商品活性炭。所以該類技術如推廣套用，需要靠國家環保項目的補貼政策，且要嚴格控制二次污染問題。這樣才能使這項技術即處理了剩餘污泥，又處理了惡臭，達到以廢治廢、並使廢物資源化的目的。