高鐵酸鹽氧化污泥的效能研究改2初稿1

1、河 北業(yè)工業(yè)大學(xué)文畢論作者：盧君平學(xué) 號(hào)：111332學(xué)院：土木系(專業(yè))：給排水科學(xué)與工程題目： 利用污泥、粉煤灰陶粒的試驗(yàn)研究 指導(dǎo)者：張彥平（講師）評閱者： 2015 年 5 月 31 日中要題目 利用污泥、粉煤灰陶粒的試驗(yàn)研究摘要：本文以污水廠的剩余污泥和粉煤灰為主要原料來燒制陶粒。以陶粒的容重、吸水率為評價(jià)指標(biāo)，研究了預(yù)熱時(shí)間、溫度，焙燒時(shí)間、溫度以及不同配比對燒制陶粒的影響，確定了最佳的燒制參數(shù)為：預(yù)熱溫度 300，預(yù)熱時(shí)間 15min，焙燒溫度 900，焙燒時(shí)間 15min。并以亞甲基藍(lán)吸附值為指標(biāo)，確定了陶粒的最佳配比為污泥：粉煤灰：粘土：添加劑=1：2.5：2.5：0.2。最

2、佳配比下的陶粒吸水率為 22.13%，松散容重為 732.5kg/m3，顆粒容重為 1372.0kg/m3。實(shí)驗(yàn)研究了最佳配比下陶粒對重金屬鎳的吸附效果和影響因素，結(jié)果表明：當(dāng)投加量大于 4 粒（5.5g/L-6.5g/L）、吸附時(shí)間大于 90min 時(shí)，陶粒對鎳的吸附去除能達(dá)到 98%以上；當(dāng)在弱酸或中性或初始鎳濃度較低條件下，陶粒對鎳的吸附去除率較高。：污泥粉煤灰水處理陶粒鎳吸附外要TitleStudy on the Preparation of Ceramsite with Sludge and Fly ashAbstractAlong with the development of o

3、ur country, the amount of sludge generated by the process of urban water treatment is growing. Meanwhile, the output of fly ash is also high. Aiming at this problem, the paper takes the sludge and fly ash as the main raw material to burn the ceramsite. As the evaluation indexes of the preheating tim

4、e and temperature, calcination time, calcination temperature and different ratio of ceramsite firing to determine the optimum sintering parameters: preheating temperature of 300, the preheating time of 15min, 900 of roasting temperature, roasting time 15min toceramsite bulk density, water absorption

5、 rate of. The optimum proportion of the ceramsite sludge was determined by the adsorption of methylene blue as the index, and the sludge was the sludge: the additive =1:2.5:2.5:0.2. The water absorption rate of the ceramsite was 22.13%, the bulk density of the bulk density was 732.5kg/m3, the bulk d

6、ensity of the particles was 1372.0kg/m3. Experimental study on the best ratio of ceramsite to heavy metal nickel adsorption effect and influencing factors. The results showed that when the dosage is greater than 4 tablets (5.5g/L-6.5g/L), the adsorption time is greater than that in 90min, ceramsite

7、for nickel adsorption removal can reach above 98%; when in the weak acid or neutral or initial nickel concentration was lower in the condition, the adsorption of ceramsite on nickel removal rate is higher.Keywords：sludge fly ash water treatment ceramsite Ni adsorption目錄1文獻(xiàn)綜述11.1污泥和粉煤灰的來源和危害11.1.1污泥的

8、產(chǎn)生和危害11.1.2粉煤灰的產(chǎn)生和危害11.2污泥和粉煤灰的處置和應(yīng)用現(xiàn)狀11.2.1污泥的處理方法和處置現(xiàn)狀11.2.2粉煤灰性質(zhì)和處置現(xiàn)狀31.3陶粒的概述41.3.1陶粒的簡介41.3.2陶粒的種類41.3.3陶粒的性能和用途61.3.4國內(nèi)外陶粒的發(fā)展現(xiàn)狀61.4本研究在的主要內(nèi)容71.5研究的目的和意義72實(shí)驗(yàn)材料及方法82.1實(shí)驗(yàn)材料82.1.1實(shí)驗(yàn)原料及藥品82.1.2實(shí)驗(yàn)儀器92.2實(shí)驗(yàn)方法92.2.1原料的預(yù)處理102.2.2陶粒工藝102.2.3陶粒吸附重金屬鎳的實(shí)驗(yàn)方法133污泥、粉煤灰陶粒的研究143.1最佳燒制參數(shù)的確定143.1.1最佳焙燒溫度的確定143.1.2

9、最佳焙燒時(shí)間的確定163.1.3最佳預(yù)熱溫度的確定173.1.4最佳預(yù)熱時(shí)間的確定193.2污泥、粉煤灰燒制陶粒的最佳配比研究203.2.1實(shí)驗(yàn)方法213.2.2粉煤灰最佳添加量的確定223.2.3粘土最佳添加量的確定233.2.4添加劑最佳添加量的確定253.3本章小結(jié)274污泥、粉煤灰陶粒對重金屬鎳的吸附效果研究284.1陶粒吸附鎳的實(shí)驗(yàn)方法284.1.1實(shí)驗(yàn)的方法及藥劑的. 284.1.2鎳標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制294.1.3陶粒吸附鎳的分析方法304.2陶粒吸附鎳的影響因素研究314.2.1陶粒投加量的影響314.2.2初始鎳濃度的影響324.2.3溶液 pH 的影響334.2.4吸附時(shí)間的影

10、響354.2本章小結(jié)36結(jié)論37參考 文 獻(xiàn)39致謝411文獻(xiàn)綜述1.1污泥和粉煤灰的來源和危害1.1.1污泥的產(chǎn)生和危害隨著我國城市污水處理廠的高速發(fā)展，污水廠中剩余污泥的數(shù)量也在不斷的增長。在污水處理過程中產(chǎn)生的污泥是一種固態(tài)、半固態(tài)及液態(tài)副產(chǎn)物，其中含有各種微生物以及有機(jī)、無機(jī)顆粒組成的絮狀物，并且含有重金屬、病原體及病毒等1,12。污泥的種類很多，就來源來分有生活污水污泥、工業(yè)廢水污泥和給水污泥等。污泥的主要特性是含水率高（可高達(dá) 99%以上），有機(jī)物含量高，容易發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)。有機(jī)物質(zhì)含量高說明污泥中含有高能量和養(yǎng)分，但許多病原體、銅、鋅、鉻、 等重金屬、鹽

11、類以及多氯聯(lián)苯、放射性核素等有害物質(zhì)也摻雜其中，并且難以降解。如果這些污泥隨意堆放而不經(jīng)處理，在長時(shí)間的雨水滲漏和侵蝕作用下，城市的壤等極易造成二次污染，直接危害環(huán)境安全和人類身體健康2。水、土1.1.2粉煤灰的產(chǎn)生和危害粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細(xì)灰，是燃煤電廠排出的主要固體廢物，是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一。形勢下，世界各國雖已開發(fā)出多種發(fā)電方式，但仍以燃煤發(fā)電為主，隨即出現(xiàn)了兩大嚴(yán)峻的問題，一是粉煤灰大量排放，占用土地。二是其引起的環(huán)境問題3，大量的粉煤灰不加處理，就會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵，污染大氣，比如說現(xiàn)在的霧霾；若直接排入水體則會(huì)造成河流堵塞，而其中的化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對和生物造成危害

12、。我國煤炭較為豐富，一段時(shí)間內(nèi)，仍為我國的主要初級能源，因此，我國粉煤灰的處理尤為迫切3。1.2污泥和粉煤灰的處置和應(yīng)用現(xiàn)狀1.2.1污泥的處理方法和處置現(xiàn)狀（1） 污泥的處理方法污泥的處理就是利用濃縮、穩(wěn)定、調(diào)理、脫水等方法使污泥減量化、穩(wěn)定化、無害化和化的加工過程。常用的污泥處理處置方法有土地衛(wèi)生填埋、污泥農(nóng)用、干化、污泥堆肥、海洋處置等幾種方法，新型的污泥處理也有污泥建材化、污泥化等。1)污泥填埋：在建有廢物填埋場的城市，可將脫水的泥餅及污泥處理后的灰渣送去填埋處置4。填埋的優(yōu)點(diǎn)是操作簡潔，投資少，處理費(fèi)低，適應(yīng)性強(qiáng)。但是，這種方法的缺點(diǎn)是占用大量土地，而且如果防滲不夠時(shí)易滲漏，嚴(yán)重污染

13、土壤和水。城市用地減少、滲瀝液存在潛在等原因促使其處理技術(shù)要求越來越高，衛(wèi)生填埋法并不能夠環(huán)境污染，只是減緩了時(shí)間6。2)污泥農(nóng)用：污泥中含有豐富的植物所需的養(yǎng)料及改善土壤的有機(jī)腐殖質(zhì)，故污泥作為農(nóng)田綠地利用是最佳的最終處置方法。但污泥含有許多病原菌和有害元素，故一般是堆肥后在進(jìn)行土地利用。但是堆肥成本高且并不能夠有效處理重金屬和難降解有機(jī)物等有害成分，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)依舊很大。3)污泥4：經(jīng)過濃縮和脫水后的污泥含水率一般在 60%80%之間，再經(jīng)過干燥后進(jìn)一步脫水后可使含水率降至 20%左右有機(jī)物的污泥在過程中，一方面可以去除水分，另一方面可以氧化污泥中的有機(jī)物。4)海洋處置：海洋處理是指經(jīng)過簡單處

14、理的污泥排入海洋中，由自然凈化。但由于污泥含有許多有害物質(zhì)，會(huì)造成海洋污染、嚴(yán)重破壞海洋，已經(jīng)被國家海洋法明令。從傳統(tǒng)的意義上講，污泥是一種廢棄物，但所謂廢物實(shí)際是放錯(cuò)了位置的資源。目前污泥的利用等2?；梅绞街饕ㄍ恋乩?、建材利用、環(huán)保材料、熱能（2） 國內(nèi)外污泥處置現(xiàn)狀我國對污泥化利用研究起步較晚，20 世紀(jì) 90 年代以后，隨著污水處理量的增大，污泥產(chǎn)量劇增，在傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋、土地利用和等處理處置方法之外，逐漸有了制肥、制作建筑材料、制混凝土輕質(zhì)骨料等新興處理方法9。我國的污泥處置現(xiàn)狀是以農(nóng)業(yè)利用和土地填埋為主，所占比例大約為 44.83%和31.03%，另外大約有 13.79%的

15、污泥危害，污泥處理處置問題亟待解決。處理。這樣的處理現(xiàn)狀對環(huán)境帶來巨大國外的污泥處置現(xiàn)狀中，填埋和土地利用仍是主要的處理方式。不同的是，國外對污泥化和環(huán)境保護(hù)的行動(dòng)先我國一步發(fā)展了較大比重的污泥建材化，美國的污泥有益處理也占了較大比重，歐盟土地利用比例最高可達(dá)80%。此外，在污泥油化、干化、制造新型材料等方面，和歐美等國研究較早，技術(shù)發(fā)展迅速并得到廣泛推廣與應(yīng)用9。國外污泥化技術(shù)較我國更成熟。因此，充分利用污泥中的有益成分，盡量去除污泥中的有害元素，防止不當(dāng)處理造成二次污染，走污泥無害化、化的道路是世界污泥處理與處置技術(shù)發(fā)展的方向，而利用生活污泥生產(chǎn)陶粒正是這樣法。1.2.2粉煤灰性質(zhì)和處置現(xiàn)

16、狀（1） 粉煤灰的性質(zhì)粉煤灰的主要來源是以煤粉為的火電廠和城市集中供熱鍋爐，不同的地區(qū)不同的電廠生成的粉煤灰組成也不同。構(gòu)成粉煤灰的具體化學(xué)成分含量組成見下表。表 1-1 我國若干電廠粉煤灰化學(xué)組成波動(dòng)范圍（%）粉煤灰是一種人工火山灰質(zhì)混合材料，它本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當(dāng)以粉狀及水存在時(shí)，能在常溫，特別是在水熱處理(蒸汽養(yǎng)護(hù))條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成具有水硬膠凝性能的化合物，成為一種增加強(qiáng)度和耐久性的材料。粉煤灰的物理性質(zhì)中，細(xì)度和粒度是比較重要的項(xiàng)目。它直接影響著粉煤灰的其他性質(zhì)，粉煤灰越細(xì)，細(xì)粉占的比重越大，其活性也越大。粉煤灰的細(xì)度影響早期水化反

17、應(yīng)，而化學(xué)成分影響后期的反應(yīng)。（2） 國內(nèi)外粉煤灰應(yīng)用現(xiàn)狀成分范圍SiO233.9-59.7Al2O16.5-35.4Fe2O1.5-15.4CaO0.4-0.8MgO0.7-1.9SO3 0-1.1Na20.2-1.1K2O0.7-2.9燒失量1.2-23.5隨著世界能源以及環(huán)境保護(hù)的意識(shí)的興起，作為煤炭能源的廢棄物-粉煤灰，成為國際市場上引人注目的豐富、價(jià)格低廉，興利除害的新興建材原料和化工的原料，受到人們的青睞。國內(nèi)外粉煤灰綜合利用工作與過去相比較，發(fā)生了的變化。主要表現(xiàn)為：粉煤灰治理的指導(dǎo)思想已從過去的單純環(huán)境角度轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合治理、化利用；粉煤灰綜合利用的途徑以從過去的路基、填方、混凝土

18、摻合料、土壤改造等方面的應(yīng)用外，發(fā)展到在水泥原料、水泥混合材、大型水利樞紐工程、大體積混凝土制品、高級填料等高級化利用途徑。我國是個(gè)產(chǎn)煤大國，以煤炭為電力生產(chǎn)基本。我國的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，發(fā)電能力年增長率為 7.3%，電力工業(yè)的迅速來了粉煤灰排放量的急劇增加。為了讓粉煤灰實(shí)現(xiàn)廢物利用，防止污染環(huán)境，經(jīng)過開發(fā)，粉煤灰在建工、建材、水利等得到廣泛的應(yīng)用。主要有粉煤灰用于混凝土、粉煤灰水泥、粉煤灰生產(chǎn)磚材以及粉煤灰陶粒。1.3陶粒的概述1.3.1陶粒的簡介陶粒就是陶質(zhì)的粒狀物，是一種人造的輕骨料。由于制造工藝、原料不同，陶粒形狀、顏色也各不相同。陶粒的外觀特征大部分呈圓形或橢圓形球體，但也有一些仿碎

19、石陶粒不是圓形或橢圓形球體，而呈不規(guī)則碎石狀1。焙燒陶粒的顏色大多為暗紅色、赭紅色，也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等7。大體上講，陶粒的表面具有一層堅(jiān)硬的呈陶質(zhì)或釉質(zhì)外殼，它賦予陶粒較高的強(qiáng)度，并且具有隔水保氣作用。1.3.2陶粒的種類（1）按原料分類71) 以黏土、亞黏土等為主要原料，經(jīng)加工制粒，燒脹而成的，粒徑在 5mm以上的黏土陶粒。2) 以固體廢棄物為主要原料，加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)加工成球，燒結(jié)燒脹或自然養(yǎng)護(hù)而成，粒徑在 5mm 以上的粉煤灰陶粒。3) 以黏土質(zhì)頁巖、板巖等經(jīng)破碎、篩分，或粉磨后成球，燒脹而成的粒徑在 5mm 以上的輕粗集料為頁巖陶粒。4) 將城

20、市生活處理后，經(jīng)造粒、焙燒生產(chǎn)出的陶粒5) 將符合燒脹要求的煤矸石經(jīng)破碎、預(yù)熱、燒脹、冷卻、分級、包裝而生產(chǎn)出來的煤矸石陶粒。6)以生物污泥為主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、燒結(jié)成的污水處理生物污泥陶粒。7)利用河底泥替代黏土，經(jīng)挖泥、自然干燥、生料成球、預(yù)熱、焙燒、冷卻制成的陶粒稱為河底泥陶粒。（2）按強(qiáng)度分類7陶粒按強(qiáng)度分為高強(qiáng)陶粒和普通陶粒。1) 根據(jù)輕集料及其試驗(yàn)方法GB/T 17431.11998 新標(biāo)準(zhǔn)，高強(qiáng)陶粒是指強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不小于 25MPa 的輕粗集料。2)普通陶粒根據(jù)輕集料及其試驗(yàn)方法GB/T 17431.11998 新標(biāo)準(zhǔn)，普通陶粒是指強(qiáng)度標(biāo)號(hào)小于 25MPa 的輕粗集料。

21、（3）按密度分類陶粒按密度可分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒和特輕密度陶粒三類7。密度大于 500kg/m3 的為一般密度陶粒，強(qiáng)度較高，常用與結(jié)構(gòu)保溫混凝土或高強(qiáng)混凝土；密度在 300500kg/m3 的為超輕密度陶粒，一般用于保溫隔熱混凝土及其制品；特輕密度陶粒是指密度小于 300kg/m3 的陶粒，強(qiáng)度較差，但保溫隔熱性好，常用于特輕保溫隔熱混凝土及其制品。（4）按形狀分類陶粒按形狀分為碎石型陶粒、圓球形陶粒和圓柱形陶粒。（5）按性能分類陶粒按其性能指標(biāo)可分為高性能陶粒和普通性能陶粒高性能陶粒是指強(qiáng)度較高、吸水率較低、密度較小的焙燒或免燒陶粒。普通性能陶粒是相對于高性能陶粒而言，即它的強(qiáng)度

22、比高性能陶粒略低、孔隙率略高、吸水率也高，但它的綜合性能仍優(yōu)于普通集料。1.3.3陶粒的性能和用途陶粒的高速發(fā)展取決于它優(yōu)異的性能，主要有密度小、質(zhì)輕、強(qiáng)度高、保溫隔熱、耐火性優(yōu)異、抗?jié)B抗凍性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，是一種具有多種優(yōu)良性質(zhì)的多用途輕集料。陶粒的性能使其廣泛應(yīng)用在建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等領(lǐng)域，并且還在不斷擴(kuò)大。陶粒的發(fā)明和生產(chǎn)在一開始是用于建材行業(yè)，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和對陶粒性能的深入認(rèn)識(shí)，陶粒的應(yīng)用早已超過建材這一傳統(tǒng)范圍。隨著陶粒新用途的不斷開發(fā)，它在其他方面的比例將會(huì)逐漸增大。比如利用陶粒作為水處理濾料，具有過濾成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，今后會(huì)得到

23、更廣泛的運(yùn)用。1.3.4國內(nèi)外陶粒的發(fā)展現(xiàn)狀1913 年，美國人海德（S.J.Hayden）研制出了用回轉(zhuǎn)窯燒制頁巖陶粒，這是陶粒的開端。經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，陶粒的技術(shù)以及陶粒的運(yùn)用領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展。當(dāng)前國外陶粒已形成五大代表性生產(chǎn)技術(shù)體系：以燒結(jié)機(jī)法生產(chǎn)粉煤灰陶粒的英國“萊太克”技術(shù)體系；以回轉(zhuǎn)窯法生產(chǎn)黏土陶粒的丹麥“萊卡”技術(shù)體系；利用燒結(jié)機(jī)法生產(chǎn)粉煤灰陶粒的“FALight”技術(shù)體系；利用養(yǎng)護(hù)倉生產(chǎn)蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒的荷蘭“安德拉”技術(shù)體系；以多空式回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)粉煤灰及有機(jī)陶粒的美國“杜羅萊安特”技術(shù)體系7?？梢钥闯?，國外陶粒的發(fā)展趨向于利用工業(yè)廢料生產(chǎn)功能陶粒。我國對陶粒的研究起步較晚，但是

24、不可否認(rèn)的是我國陶粒技術(shù)正在高速發(fā)展。現(xiàn)在，我國開始重點(diǎn)發(fā)展回轉(zhuǎn)窯法燒脹陶粒，以黏土和頁巖為原料，產(chǎn)量也在不斷的上升。我國現(xiàn)以成為世界上最大的陶粒生產(chǎn)國。但我國陶粒發(fā)展的現(xiàn)狀是消耗天然的黏土陶粒和頁巖陶粒占據(jù)主導(dǎo)地位，原料結(jié)構(gòu)不合理。目前，陶粒生產(chǎn)和發(fā)展的綠色化以及城市固體廢棄物的化是一個(gè)大的發(fā)展趨勢。我國現(xiàn)已發(fā)展了一些粉煤灰陶粒和生物污泥陶粒，但規(guī)模和應(yīng)用比例還小。因此，我國的陶粒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢是大力發(fā)展固體廢棄物陶粒和污泥陶粒的研制和生產(chǎn)。以實(shí)現(xiàn)城市污泥和固體廢棄物的化和無害化。1.4研究的目的和意義本文研究的目的是從解決活污泥和粉煤灰兩大固體廢棄物變廢為寶的基礎(chǔ)上，研究不同工藝條件對陶粒

25、性能的影響，篩選適合水處理陶粒的最優(yōu)方案，并研究陶粒對重金屬廢水的吸附性能1。通過研究，不僅可以解決污水廠污泥及粉煤灰的處理、處置問題，同時(shí)還能利用陶粒處理污水，使得城市污水污泥朝著無害化和化的方向發(fā)展，從而達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和效益。目前，國內(nèi)直接將污泥材料化利用的比例很低，該方法的深入研究和利用還不夠重視；粉煤灰的不當(dāng)處理容易揚(yáng)塵，從而造成環(huán)境污染，危害人們的健康。因此利用污泥/粉煤灰制水處理陶粒具有如下意義：1)在一定程度上解決了目前污泥處理高投資、高運(yùn)行費(fèi)用等情況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了污泥及粉煤灰的化利用，減輕了污泥、粉煤灰的二次污染問題。2)研制出了有著良好吸附性能的水處理填料；與其他

26、的制陶粒工藝相比，節(jié)約了黏土和頁巖等一次能源。3)實(shí)驗(yàn)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、效益和環(huán)境效益。污泥/粉煤灰制陶粒對解決當(dāng)前污泥、粉煤灰污染問題，及廢物化利用提供了一個(gè)新方法。1.5本研究在的主要內(nèi)容本研究包括以下內(nèi)容：（1）以污水廠污泥、粉煤灰、粘土為原料陶粒，研究污泥、粉煤灰和粘土的最佳配比，并陶粒預(yù)熱時(shí)間、預(yù)熱溫度、焙燒時(shí)間、焙燒溫度對陶粒性能指標(biāo)（如吸水率、松散容重和顆粒容重）的影響，確定污泥、粉煤灰作為原料燒制陶粒的最佳工藝條件；（2）以亞甲基藍(lán)吸附值為指標(biāo)，確定水處理陶粒的最佳配比；（3）最佳配比下陶粒對重金屬鎳的吸附性能。2實(shí)驗(yàn)材料及方法2.1 實(shí)驗(yàn)材料2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及藥品污泥：

27、取自市北辰區(qū)北倉污水處理廠的脫水污泥，含水率為 80%。粉煤灰：取自市某電廠。粘土：取自吉林省水曲柳球粘土公司（一級品）。粘結(jié)劑：選用水，SiO2 與 NaO2 之間的摩爾比 n，即水模數(shù)為 3.2。表 2-1 主要化學(xué)試劑信息表名稱規(guī)格生產(chǎn)廠家亞甲基藍(lán)含量98.5%工業(yè)級市風(fēng)船化學(xué)藥劑科技濃鹽酸渤化氨水優(yōu)級市精細(xì)化工硝酸鎳（K2Cr2O7）分析純市福晨化學(xué)試劑廠檸檬酸銨分析純市贏達(dá)稀貴化學(xué)試劑廠丁二酮肟分析純市精細(xì)化工乙二胺四乙酸二鈉分析純市科技發(fā)展碘分析純市科技發(fā)展碘化鉀分析純市科技發(fā)展2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器表 2-2實(shí)驗(yàn)主要儀器信息表主要儀器型號(hào)生產(chǎn)廠家遠(yuǎn)紅外線恒溫干燥箱YH-3BSSX-G

28、07103市實(shí)驗(yàn)電爐節(jié)能箱式電爐市實(shí)驗(yàn)電爐分光光度計(jì)721上海菁華科技儀器AL204梅-托利多儀器（上海）電子天平六聯(lián)數(shù)顯電動(dòng)攪拌器JJ-4江蘇金壇市金城國勝實(shí)驗(yàn)儀器廠精密 PH 計(jì)pHSJ-4A市盛邦科學(xué)儀器技術(shù)開發(fā)超純水器UPT-1-20T成都超純科技100 目新標(biāo)準(zhǔn)方孔砂石篩上虞市探礦儀器廠此外還有攪碎機(jī)，托盤、燒杯、量筒、坩堝、稱量瓶、容量瓶、比色管等器皿。2.2實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)的依據(jù)：城市的剩余污泥是現(xiàn)排量最大的污泥，故剩余污泥的化有著極為重要的意義。污泥的主要化學(xué)成分是 SiO2 和 Al2O3，它同時(shí)具有黏土的一些特性，是建筑材料很好的原料。粉煤灰的化學(xué)成分主要是SiO2、Al2O3

29、 和Fe2O3，從礦物組成看主要是硅、鋁氧化物的體和部分石英、莫來石、赤鐵礦等結(jié)晶礦物，具有在高溫下的燒結(jié)性能。因此，它也是建筑材料很好的原料。而陶粒的生成的主要元素就是 SiO2 和 Al2O3，因此，以剩余污泥和粉煤灰為原料燒結(jié)陶粒是可行的。陶粒燒制實(shí)驗(yàn)方法：本實(shí)驗(yàn)采用污泥和粉煤灰為主要原材料，并添加少量的黏土，采用燒結(jié)方法研制復(fù)合陶粒，并利用此復(fù)合陶粒作為污水處理中的處理填料。實(shí)驗(yàn)流程包括污泥（脫水）的預(yù)處理（干燥、碾碎和篩分）、原料配比混合、成球干燥、預(yù)熱、焙燒、冷卻及陶粒的性能測試。其中采用單因素實(shí)驗(yàn)分析污泥陶粒焙燒階段中的最佳焙燒溫度、時(shí)間，預(yù)熱溫度、時(shí)間以及生產(chǎn)陶粒的各成分的最佳

30、配比。最佳溫度、時(shí)間的研究：正式實(shí)驗(yàn)前測試一個(gè)可燒制陶粒的焙燒溫度、時(shí)間，預(yù)熱溫度、時(shí)間。然后進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)，即其他三個(gè)因素量不變，確定第四個(gè)因素的最佳值。2.2.1原料的預(yù)處理（1）干燥用托盤將脫水污泥樣品放入遠(yuǎn)紅外線恒溫干燥箱中，設(shè)定干燥溫度 105， 干燥時(shí)間取 3.5h。干燥階段主要是去除污泥樣品的水分，粉末狀的粉煤灰和粘土也應(yīng)在干燥箱中干燥一定時(shí)間去除水分。（2）粉碎、篩選將干燥后的污泥樣品放入攪拌機(jī)中攪拌粉碎，并用 100 目的篩網(wǎng)對粉碎污泥進(jìn)行篩選，去除其中的小顆粒而得到與粉煤灰、粘土相同的粉末。2.2.2陶粒本實(shí)驗(yàn)陶粒的工藝工藝流程見圖 2-1。按一定配比圖 2-1陶粒的工藝流

31、程（1）材料的混合造粒性能測試干燥預(yù)熱焙燒冷卻粘結(jié)劑添加劑粘土造粒成球加水混合稱量預(yù)處理原料實(shí)驗(yàn)選用水做粘結(jié)劑，水有很好的粘接性，有助于陶粒的成型和燒成。經(jīng)過處理的原材料（污泥、粉煤灰）及粘土與水按一定的比例稱量混合，考慮到陶粒 SiO2 含量大約在 48%80%，經(jīng)過試驗(yàn)擬以污泥：粉煤灰：粘土：添加劑=1：4：1.5：0.5 的比例稱量各成分質(zhì)量。即在電子天平中按成分比例稱量一點(diǎn)量倒入燒杯中，利用小勺攪拌使燒杯內(nèi)個(gè)成分充分混合?；旌虾蠹尤脒m量的水?dāng)嚢璩擅鎴F(tuán)狀，然后手工揉制成大約 5mm 的生陶粒。（2）生陶粒的焙燒將生陶粒放置在通風(fēng)處自然風(fēng)干，在放入馬弗爐制前，再放入干燥箱中以 105干燥，

32、充分去除生陶粒中的水分。充分干燥的生陶粒擬以預(yù)熱溫度 300，預(yù)熱時(shí)間 15min；焙燒溫度 850，焙燒時(shí)間 10min 為例來燒制陶粒。試驗(yàn)所用節(jié)能箱式電爐（馬弗爐）的控溫曲線如下圖：圖 2-2 馬弗爐燒制陶?？販厍€其中，爐子參數(shù)為 500以下，升降溫速率 5/min，取 5/min；500以上，升降溫速率 10/min，取 10/min。燒制結(jié)束后，關(guān)閉爐子使陶粒自然冷卻。（3）陶粒的性能測試陶粒的性能測試包括吸水率、顆粒容重、松散容重、空隙率、亞甲基藍(lán)吸附值，以及陶粒最佳條件下對重金屬鎳的吸附性能。實(shí)驗(yàn)參照輕集料及其試驗(yàn)方法（GB/T 17431.22010）進(jìn)行相關(guān)物理性能的測試，

33、主要的物理性能測試有吸水率、堆積密度（松散容重）、表觀密度（顆粒容重）和空隙率。1)吸水率1試驗(yàn)步驟：取干燥的陶粒若干，分成五等份，分別稱其干重 M1（g）。然后放入盛水的容器中， 顆粒漂浮于水上，應(yīng)將其壓入水中。試樣浸入 1h 后， 將五組陶粒分別在毛巾擦干表面的水分，然后稱其濕重 M2（g）。則吸水率的計(jì)算公式為：1=M1/M2*100（%）。其中去除誤差較大的兩組數(shù)據(jù)，以三次測定值的算術(shù)平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2)表觀密度（顆粒容重）1實(shí)驗(yàn)步驟：取燒制的陶粒若干，分成五等份，備用。讓其在干燥箱中干燥至恒重，分別稱其干重 M3（g）。然后放入盛水的容器中，使試樣浸入 1h，將五組陶粒分別在毛巾

34、擦干表面的水分后，以 10mL 量筒分別測其體積 V（mL）。則表觀密度（顆粒容重）計(jì)算公式為：1=1000M3/V（kg/m3）。去除誤差大的兩組數(shù)據(jù)，以三次測定值的算術(shù)平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3)堆積密度（松散容重）1實(shí)驗(yàn)步驟：取燒制的陶粒大量（約 30 粒），放入干燥箱內(nèi)干燥至恒重。用取樣勺將試樣從離容器口上方 50mm 處(或采用標(biāo)準(zhǔn)漏斗)均勻倒入，讓試樣自然落下，不得碰撞容量筒。裝滿后使容量筒口上部試樣成錐體，然后用直尺沿容量筒邊緣從中心向兩邊刮平，表面四陷處用粒徑較小的陶粒填平后，稱其干重 M4（g）。并V1（mL）。則堆積密度（松散容重）為：陶粒表面處的體積2=1000M4/V1（k

35、g/m3）。4)空隙率1根據(jù) GB/T 17431.22010 可知空隙率由表觀密度和堆積密度計(jì)算得知，則由前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知空隙率 2=（1-2/1）*100（%）。5)亞甲基蘭吸附值陶粒對亞甲基蘭的吸附值的測定，首先應(yīng)利用分光光度法繪制亞甲基蘭標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后取若干陶粒 M5(g)放入一定濃度，一定體積 V(mL)的標(biāo)準(zhǔn)溶液中，每隔一定時(shí)間測標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度 A?？捎蓸?biāo)準(zhǔn)曲線求得陶粒吸附亞甲基蘭的濃度N (mg/L)，則亞甲基蘭吸附值為 W=NV/1000M5(mg/g)。2.2.3陶粒吸附重金屬鎳的實(shí)驗(yàn)方法（1）Ni2+的測定方法11實(shí)驗(yàn)采用的是丁二酮肟分光光度法1測定。實(shí)驗(yàn)原理：在氨性溶液中，

36、有氧化劑碘存在時(shí)，鎳與丁二酮肟作用，形成組成比為 1：4 的酒紅色可溶性絡(luò)合物，絡(luò)合物在 440 及 530nm 處有兩個(gè)吸收峰，摩爾吸光系數(shù)分別為 1.5×104 和 6.6×103L·mol-1·cm-1。為了消除檸檬酸鐵等的干擾，可選擇靈敏度稍低的 530nm 波長進(jìn)定。適用范圍：此方法測鎳的最低檢出濃度為 0.1mg/L，測定上限為 4mg/L。已用于電鍍、冶煉等行業(yè)處理前或處理后的含鎳廢水的測定。3污泥、粉煤灰陶粒的研究3.1最佳燒制參數(shù)的確定為了確定陶粒在燒制過程中的最佳溫度和時(shí)間，本實(shí)驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)（即保持其他變量不變的情況下，改變單一變

37、量。如：焙燒時(shí)間、預(yù)熱溫度、時(shí)間不變，改變焙燒溫度）來分析用作水處理陶粒燒制過程中的最佳焙燒溫度、時(shí)間及最佳預(yù)熱溫度、時(shí)間。對于用作水處理的陶粒來說，并不要求陶粒要有超高的強(qiáng)度，但應(yīng)該滿足陶粒的強(qiáng)度要求。水處理陶粒最佳條件的選擇，在滿足條件下，陶粒的吸水率應(yīng)該越高越好，陶粒的容重越低越好。因此，本實(shí)驗(yàn)采用陶粒吸水率和顆粒容重來綜合考慮最佳燒制條件。3.1.1最佳焙燒溫度的確定將污泥：粉煤灰：粘土：添加劑=1：4：1.5：0.5 為配比的生陶粒在干燥箱中充分干燥去除水分。用坩鍋盛放生陶粒放入馬弗爐中焙燒，其中預(yù)熱溫度300，預(yù)熱時(shí)間 15min，焙燒時(shí)間 10min 不變，分別以 750、800

38、、850、900、950、1000的焙燒溫度來設(shè)定控溫曲線燒制陶粒。各組陶粒的性能見表 3-1。表 3-1 不同焙燒溫度下的陶粒外觀焙燒溫度陶粒外觀750淺黃色，用手易捏碎800黃色，用手可捏碎850黃色，質(zhì)脆、易碎900磚紅色， 不易碎950磚紅色， 難捏碎1000磚紅色， 難捏碎圖 3-1 焙燒溫度對吸水率的影響圖 3-2 焙燒溫度對顆粒容重的影響利用污泥燒制陶粒實(shí)驗(yàn)中，由表 3-1 可知：當(dāng)陶粒的焙燒溫度在 850及以下（間隔 50到 750）時(shí)，燒制的陶粒強(qiáng)度較低，且容易破碎，不滿足陶粒的強(qiáng)度要求；當(dāng)焙燒溫度在 9001000（間隔 50）時(shí)，燒制的陶粒成磚紅色， 且不易碎，滿足陶粒的

39、強(qiáng)度要求。由圖 3-1 可知：焙燒溫度在 850及以下（間隔 50到 750）時(shí)，吸水率高，可達(dá)到 36%左右；焙燒溫度在 9001000（間隔 50）時(shí)，陶粒吸水率較低，大概在 25%左右。這是由于在 850及以下時(shí)，陶粒較脆、內(nèi)部松散，故吸水率高?？傮w上來講，隨著焙燒溫度的升高（最高 1000）陶粒的吸水率是呈下降趨勢的。由圖 3-2 可知：焙燒溫度在 750 1000（間隔 50）時(shí)，陶粒的顆粒容重在 950之前是逐漸升高的趨勢，容重由 1103kg/m3 升高到 1390 kg/m3；在 9501000之間，容重又由原來的 1390 kg/m3 下降到 1255 kg/m3。綜上所述，

40、利用污泥、粉煤灰燒制水處理陶粒（滿足條件下，吸水率越高越好，容重越低越好）的最佳焙燒溫度選用 900。3.1.2最佳焙燒時(shí)間的確定按上述配比的生陶粒在干燥箱中充分干燥去除水分后。用坩鍋盛放生陶粒放入馬弗爐中焙燒，其中預(yù)熱溫度 300，預(yù)熱時(shí)間 15min，取最佳焙燒溫度900不變，分別以 5min、10min、15min、20min、25min 的焙燒時(shí)間來設(shè)定控溫曲線燒制陶粒。各組陶粒的性能見表 3-2。表 3-2不同焙燒時(shí)間下的陶粒外觀圖 3-3 焙燒時(shí)間對吸水率的影響焙燒時(shí)間（min） 陶粒外觀5棕黃色，用手不易捏碎10磚紅色，不易碎15磚紅色，不易碎20磚紅色，不易碎25磚紅色，難捏碎

41、圖 3-4 焙燒時(shí)間對顆粒容重的影響由表 3-2 可知：當(dāng)陶粒的焙燒時(shí)間為 5min 時(shí)，燒制時(shí)間不足，燒制的陶粒強(qiáng)度較低，不滿足陶粒的強(qiáng)度要求；當(dāng)焙燒時(shí)間在 10min25min（間隔 5min） 時(shí)，燒制的陶粒成磚紅色，且不易碎，滿足水處理陶粒的強(qiáng)度要求。由圖 3-3 可知：當(dāng)焙燒時(shí)間為 5min25min（間隔 5min）時(shí)，總體上來講，隨著焙燒時(shí)間的增加，陶粒的吸水率是呈下降趨勢的，陶粒的吸水率由 29.3%緩慢下降到 25.7%， 在 15min 時(shí)有一個(gè)較高點(diǎn)，吸水率為 27.6%。由圖 3-4 可知：焙燒時(shí)間在 5min25min（間隔 5min）時(shí)，陶粒的顆粒容重的趨勢線呈寬

42、V 型，即在 15min 之前，容重是緩慢下降的趨勢，容重由 1299kg/m3 下降到 1239 kg/m3 接近于平衡； 而在 15min 之后，容重又由原來的 1239 kg/m3 緩慢上升到 1319kg/m3。綜上所述，利用污泥、粉煤灰燒制水處理陶粒的最佳焙燒時(shí)間宜選用 15min。3.1.3最佳預(yù)熱溫度的確定按上述配比的生陶粒在干燥箱中充分干燥去除水分后。用坩鍋盛放生陶粒放入馬弗爐中焙燒，其中預(yù)熱時(shí)間 15min，最佳焙燒溫度 900，最佳焙燒時(shí)間 15min 不變，分別以 200、250、300、350、400的預(yù)熱溫度來設(shè)定控溫曲線燒制陶粒。各組陶粒的性能見表 3-3。表 3-

43、3 不同預(yù)熱溫度下的陶粒外觀預(yù)熱溫度（）200250300350400圖 3-5 預(yù)熱溫度對吸水率的影響圖 3-6 預(yù)熱溫度對顆粒容重的影響由表 3-3 可知：當(dāng)陶粒的預(yù)熱溫度在 200250（間隔 50）時(shí)，燒制的陶粒用手不易捏碎，但強(qiáng)度較低，不滿足陶粒的強(qiáng)度要求；當(dāng)預(yù)熱溫度在 300400（間隔 50）時(shí)，燒制的陶粒偏磚紅色，且不易碎，滿足陶粒的強(qiáng)度要求。由圖 3-5 可知：預(yù)熱溫度在 200時(shí)，吸水率有一個(gè)較低點(diǎn)，其值為 26.6%；當(dāng)預(yù)熱溫度在 250400（間隔 50）時(shí)，陶粒吸水率變化趨勢曲線趨近于陶粒外觀黃色，用手不易捏碎棕黃色，強(qiáng)度較低磚紅色，不易碎磚紅色，不易碎磚紅色，不易碎

44、平穩(wěn)，吸水率的值大概在 28%左右，吸水率較高。由圖 3-6 可知：預(yù)熱溫度在200時(shí)，陶粒的顆粒容重較高，其值為 1336 kg/m3；而在 250400之間， 容重表現(xiàn)為緩慢上升的趨勢，由 250的 1230 kg/m3 上升到 1334 kg/m3。綜上所述，預(yù)熱溫度在 300時(shí)，燒制的陶粒有一個(gè)較高的吸水率及較低的顆粒容重。故燒制水處理陶粒的最佳預(yù)熱溫度選用 300。3.1.4最佳預(yù)熱時(shí)間的確定按同樣配比的生陶粒在干燥箱中充分干燥去除水分后。用坩鍋盛放生陶粒放入馬弗爐中焙燒，其中最佳預(yù)熱溫度 300，最佳焙燒溫度 900，最佳焙燒時(shí)間 15min 不變，分別以 5min、10min、1

45、5min、20min、25min 的預(yù)熱時(shí)間來設(shè)定控溫曲線燒制陶粒。各組陶粒的性能見表 3-4。表 3-4不同預(yù)熱時(shí)間下的陶粒外觀圖 3-7 預(yù)熱時(shí)間對吸水率的影響預(yù)熱時(shí)間(min) 陶粒外觀5磚紅色，不易碎10磚紅色，不易碎15磚紅色，不易碎20磚紅色，不易碎25磚紅色，不易碎圖 3-8 預(yù)熱時(shí)間對顆粒容重的影響由表 3-4 可知：當(dāng)陶粒的預(yù)熱時(shí)間為 5min25min（間隔 5min）時(shí)，由于生陶粒的水分在進(jìn)馬弗爐前干燥的較好，故在燒制陶粒的預(yù)熱過程中，預(yù)熱時(shí)間對最后陶粒生成的強(qiáng)度影響不大。由圖 3-7 可知：當(dāng)預(yù)熱時(shí)間為 5min25min（間隔 5min）時(shí)，總體上來講，隨著預(yù)熱時(shí)間的

46、增加，陶粒的吸水率是呈上升趨勢并逐漸趨于平穩(wěn)，陶粒的吸水率由 26.4%上升到 30.9%，其中在 10min25min 時(shí)陶粒的吸水率相差不大，吸水率的平均值為 29%左右。由圖 3-8 可知：預(yù)熱時(shí)間在 5min25min（間隔 5min）時(shí)，陶粒的顆粒容重的趨勢線呈下降趨勢，其在 10min 之前，容重是下降較快的趨勢，容重由 1364kg/m3 下降到 1237 kg/m3； 而在 10min 之后，容重的變化趨于平衡，其值在 1209 kg/m3 到 1237kg/m3 之間。綜上所述，陶粒的吸水率、顆粒容重受預(yù)熱時(shí)間的影響不大，故最佳預(yù)熱時(shí)間本實(shí)驗(yàn)選用 15min。、綜上所述，利用

47、污泥、粉煤灰陶粒的最佳燒制條件，擬選用焙燒溫度900，焙燒時(shí)間 15min，預(yù)熱時(shí)間 300，預(yù)熱時(shí)間 15min。3.2污泥、粉煤灰燒制陶粒的最佳配比研究本實(shí)驗(yàn)擬以陶粒的亞甲基藍(lán)吸附值為主要指標(biāo)，綜合考慮吸水率和容重等要求，選取燒制水處理陶粒的最佳配比。3.2.1實(shí)驗(yàn)方法（1）實(shí)驗(yàn)的具體方法以量取污泥粉末質(zhì)量為 100%，采用單因素實(shí)驗(yàn)確定其他三個(gè)變量的最佳值，即保持其中兩個(gè)變量不變，改變第三個(gè)變量以確定第三個(gè)變量的最佳值，以其最佳值再反過來確定其他兩個(gè)變量最佳值。陶粒對亞甲基藍(lán)的吸附性能代表了其在水處理中對水中有機(jī)質(zhì)的去除效果，亞甲基藍(lán)吸附值高，說明陶粒對水中有機(jī)質(zhì)吸附去除率高；亞甲基藍(lán)吸

48、附值低，則燒制的陶粒吸附有機(jī)質(zhì)性能低。（2）亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制1）首先利用電子天平準(zhǔn)確稱量 5mg 的亞甲基藍(lán)粉末，然后以一定的超純水溶解后倒入 500mL 的容量瓶中，用超純水稀釋到標(biāo)準(zhǔn)線。則標(biāo)準(zhǔn)亞甲基藍(lán)溶液的濃度為 10mg/L。2）利用移液管分別取 0mL、5mL、10mL、15mL、20mL、25mL 的亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)液移入 25mL 的比色管中，然后用超純水稀釋到 25mL 標(biāo)準(zhǔn)線（其濃度分別為 0mg/L、2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L。）3）使用10mm比色皿在分光光度計(jì)分別測各濃度時(shí)亞甲基藍(lán)的吸光度值 A（亞甲基藍(lán)波長為 665nm），并繪制亞甲

49、基藍(lán)濃度吸光度 A 的散點(diǎn)圖。4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖 3-9。圖 3-9 亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制3.2.2粉煤灰最佳添加量的確定以陶粒燒制條件實(shí)驗(yàn)中材料配比污泥：粉煤灰：粘土：添加劑=1：4：1.5：0.5 為例，保持燒制的最佳條件不變。粉煤灰的用量實(shí)驗(yàn)為：以污泥的量為 100%， 保持粘土 150%、添加劑 50%不變，改變粉煤灰的量分別為 50%、100%、250%、400%、500%。按照上述配比制成陶粒，并分別測試其吸水率、容重、空隙率以及亞甲基藍(lán)吸附值。陶粒的亞甲基藍(lán)吸附值測試為取 10 粒燒制的陶粒放入到盛有 50mL 濃度為 10mg/L 亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)液中，每隔 10 分鐘測

50、其吸光度 A，并繪制吸附曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖 3-10、3-11、3-12。圖 3-10 不同粉煤灰添加量對亞甲基藍(lán)吸附值的影響圖 3-11 不同粉煤灰添加量對吸水率、空隙率的影響圖 3-12 不同粉煤灰添加量對陶粒容重的影響在改變粉煤灰添加量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，隨著添加量的增加，（在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)）燒制的陶粒強(qiáng)度來越大，其中 50%、100%易碎，250%較脆，這是由于粉煤灰 SiO2 含量較高，粉煤灰添加少的話，達(dá)不到燒制陶粒的 SiO2 含量標(biāo)準(zhǔn)。因此，在圖3-11 中，前三個(gè)百分比吸水率較高，總體成下降趨勢；空隙率較穩(wěn)定，大約為55%左右。由圖 3-10 可知：粉煤灰的添加量越多，燒制的陶粒對亞甲

51、基藍(lán)的吸附性能越差，各百分比的亞甲基藍(lán)吸附值在吸附 60min 后為 0.03-0.1mg/g。其中高粉煤灰含量時(shí)（400%、500%）吸附值隨時(shí)間變化較小，吸附值低。由圖 3-12可知：在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，燒制的陶粒隨著粉煤灰添加量的增加，其顆粒容重和松散容重也呈上升的趨勢。最佳配比的單因素實(shí)驗(yàn)主要考慮對亞甲基藍(lán)的吸附性能，結(jié)合陶粒強(qiáng)度、容重等性能選擇，因此，燒制陶粒的最佳粉煤灰用量擬選用 250%。3.2.3粘土最佳添加量的確定根據(jù)粉煤灰添加量的單因素實(shí)驗(yàn)，確定了粉煤灰的最佳添加量為 250%，此時(shí)粘土添加量為 150%且陶粒強(qiáng)度略脆。故保持燒制的最佳條件不變，粘土的用量不應(yīng)少于 150%，則：

52、以污泥量為 100%，保持粉煤灰 250%、添加劑 50%不變， 改變粘土的量分別為 150%、200%、250%、300%、350%。按照上述配比制成陶粒，并分別測試其吸水率、容重、空隙率以及亞甲基藍(lán)吸附值。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3-13、3-14、3-15。圖 3-13 不同粘土添加量對亞甲基藍(lán)吸附值的影響圖 3-14 不同粘土添加量對吸水率、空隙率的影響圖 3-15 不同粘土添加量對陶粒容重的影響在改變粉煤灰添加量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，選取最佳添加量為 250%（其中粘土量為 150%），此時(shí)燒制的陶粒 SiO2 含量較低，強(qiáng)度略低；隨著粘土量的增加，由于粘土燒結(jié)過程中的粘結(jié)作用，燒制的陶粒強(qiáng)度逐漸變高。

53、因此，在圖 3-13 中， 粘土量 150%的吸附曲線比其他粘土百分量高，除此之外在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著粘土添加量的增加，燒制陶粒的亞甲基藍(lán)吸附值是呈上升趨勢的。其中，250%和300%吸附性能相近，60min 時(shí)吸附值大約為 0.06mg/g。由圖 3-14 可知：150%粘土燒制松散，吸水率、空隙率較高；當(dāng)粘土量為 200%350%（間隔 50%）時(shí)， 陶粒的吸水率趨于平衡，約為 24%；空隙率在 250%時(shí)有較高值。由圖 3-15 可知：在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，燒制的陶粒隨著粘土添加量的增加，其顆粒容重和松散容重在150%和 350%時(shí)較低，在 200%300%之間趨于平衡。綜上所述，250%和 300%粘土量亞甲基藍(lán)吸附性能、吸水率和容重相近，考慮盡量少用粘土，故粘土添加量最