生物碳质填料制备及挂膜性能初步的研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要生物膜填料是生物膜法的关键。近年来，高性能、价廉的填料一直是研究者们研究的重点。本文以农业废弃物花生壳为原料，采用热解技术将其制备成生物碳质生物膜填料，研究了主要操作条件（热解时间和热解温度）对生物碳质填料理化性能的影响；并通过挂膜试验，对比了该填料与商品陶粒的挂膜效果和污水处理效果（即挂膜量、微生物相、COD和NH4-N的去除率方面）。经过试验研究，本论文得到以下结论：1）生物碳质的产率随着热解温度的升高而降低，灰分含量随着热解温度的升高而增加；在相同热解终温的条件下，生物碳质的产率随着热

2、解时间的延长而降低，灰分随着热解时间的延长而减少。2）生物碳质的碳元素百分含量随着热解温度升高而升高，相应的氢、氮、硫元素的百分含量则降低。随着热解时间的延长，四种元素均呈下降趋势。3）生物碳质的FTIR谱图表明，当热解温度升高时，结合水的脱离，纤维素开始分解。继续升温，热解温度为500℃-700℃时，木质素开始大量分解；四种生物碳质均含有羧基、胺基、亚胺基、酰胺类等基团，以上这些基团均为有利于微生物的黏附和增殖的基团。这也是生物碳质作为生物膜填料较其它无机、部分有机填料具有的优点。4）生物碳质的比表面积、总孔容随着热解温

3、度升高而增加；随着热解时间的延长而增加；平均孔径随着热解温度的升高(300℃～500℃)而减小。而与较高热解温度（≥500℃）下制备的填料相比，商场购得陶粒的比表面积、孔容都相对很小。5）随着热解温度的增加、热解时间的延长，生物碳质填料的吸水率升高，亲水性增加，PC700-3亲水性能最好；而相对来说，生物碳质的机械强度均不好。陶粒亲水性相对很差，吸水率仅为0.98%。--3-6）生物碳质本身对COD、NH4-N、NO3、NO2、PO4有较好的吸附性能。而且，其吸附性能的强弱随着热解条件的不同而不同，主要表现为：PC300-

4、1＜PC500-1＜PC700-1＜PC700-3。生物碳质的吸附性能不同主要取决于生物碳质的化学基团的组成与表面结构等。生物碳质填料的吸附性能对生物膜填料更快的挂膜有促进作用。7）对四种生物碳质填料和普通陶粒填料的进行挂膜对比实验，结果表明：四种生物碳质填料在相同时间内的挂膜量与微生物相的丰富度优于普通陶粒填料，其中以PC700-1和PC700-3的挂膜效果最好。8）对四种生物碳质填料和普通陶粒填料的污染物去除效果研究表明：四种生物碳质填料对COD、NH4-N均有较好的去除效果。对COD有很高的去除率，最I重庆大学硕士学

5、位论文中文摘要终稳定在90%以上。四种填料在连续运行中NH4-N去除率呈上升-下降-再上升的趋势，最终稳定在80%左右。关键词：农业废弃物，生物碳质，生物膜填料，理化性能，挂膜实验II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTBiofilmprocessisoneofprimarysewagetreatmenttechnologieswhichhavebeenusedwidelyinmanycountries.Thecarrieristhekeytothemethod.Recentyears,highperformanc

6、e,inexpensivecarrierhasbeenaprioritywhichresearchersarestudying.Inthispaper,aspeanutshellsforrawmaterials,weadoptedpyrolysistechnologytoproducebio-charbiofilmcarriers.Theinfluencesofthemainoperatingconditions(pyrolysistimeandtemperature)areresearched,whichaffectst

7、hePhysicochemicalPropertiesofbiochar.Thebiomassattachmentexprimentswasdonetocomparetheseeffects,suchastheamountofbiofilmculturing,theremovalofCODandNH4-N),whichisthecharacterationofthebiofilmandpropertyandwastewatertreatmentproperty.Atlast,theonewhichhadgoodperfor

8、manceofbio-charwasultimatelydeterminedtobethesuperioritycarrier.Accordingtotheseexperiments,theconclusionsarelistedasfollows:1)Astheriseofthepyrolysiste