顾丽鹏 科技方法训练.doc

科技方法训练学 号：200910220210 姓 名：顾丽鹏 专业班级：09环境工程（2）班指导老师：鲁莽副教授完成日期：2012年10月28日材料科学与工程学院II悬浮陶粒活性炭改性及处理含油污水的研究一、概述随着水污染的日益严重和人们对饮用水水质要求的日益提高,如何在现有水厂工艺流程的基础上,提高出水水质已成为迫切需要解决的问题.过滤是净水系统中控制出水水质的关键工序,而提高过滤技术水平的关键是滤料.由于目前使用的石英砂滤料存在着比表面积小、孔隙率低、表面吸附容量低等问题,而且石英砂滤料表面带负电,而进水中的杂质和有机物表面一般均带负电.此时如应用表面带正电或中性的滤料,将有利于静电间的引力,提高去除率,减少混凝剂的用量.因此从改善滤料性质着手,研制优于传统滤料的过滤介质,可以改善整个水厂的制水工艺,提高出水水质.国外研制的各种新型滤料也正朝着改善滤料表面特性的方向努力,以提高滤料的截污能力.用物理或化学方法对传统滤料进行改性,改善其表面结构和性能,是滤料发展的一个新的研究方向.当前，悬浮移动载体已被国内外环保专家公认为一种高效率、节能型的生物载体。我们所研制的一种比重与水接近，耐磨性能好，易形成和维持高活性生物膜的多孔陶瓷悬浮载体，属于国内外首创的新型无机材质载体。它是以工业废渣为主要原料研发的一种处理城市生活污水和工业有机废水的陶瓷载体，呈现部分开孔，部分闭孔，表面粗糙多孔，比表面积大，良好的亲水性、微生物亲和性、化学稳定性、抗热震性等；不仅质量轻、机械强度高、耐磨性好，而且易于再生循环使用、寿命长、生产和使用的成本低。1.1本课题的研究目的和内容陶瓷材料表面存在许多羟基键而荷负电,若使陶瓷载体表面的活性羟基与某些金属阳离子发生离子交换和吸附反应，则载体表面荷正电，通过阳离子对带负电荷的被吸附物较强的结合力，从而增加载体对被污染物的吸附成膜性能。通常荷正电改性剂多以金属元素类(Fe，Al，Mg，Mn等)物质的氧化物或者水合氧化物为主。因此，通过化学方法使载体表面的电化学性能得到改善，伴随着载体表面性质的变化，即表面荷正电，加之高的比表面积，会大大提高载体的生物膜量，从而显著提高水处理能力。本课题的主要研究内容有：(1) 采用先进的多孔陶瓷制备技术，以工业废渣为原料，与荷正电改性相结合，制得的多孔陶瓷悬浮载体内部以闭孔为主，表面呈毫米级开孔与发达的微孔内壁、表面荷电，具有吸附、密集和固着多重功能；具有孔梯度（微米级孔隙、毫米级孔洞）和湿密度梯度（0.951.05 g/cm3），其中微米级孔道利于微生物附着，毫米级孔洞可提高污水的过滤速率及处理效率；密度梯度利于陶瓷悬浮载体在污水处理反应器中立体填充，极易达到全池流态化，提高污水处理效率。这在国内外文献查阅中尚未发现报道。(2) 通过热化学法对陶粒载体进行表面修饰改性，制得了高活性多孔陶瓷悬浮载体。通过对陶瓷载体表面的修饰改性及涂层性质的调控研究，揭示其作用规律，总结酸预处理、阳离子盐浓度、焙烧温度等进一步优化总结出联合改性最佳的工艺参数，为高活性多孔陶瓷悬浮载体性能提高，拓宽其应用范围，开辟一条新的科学技术途径。(3)研究揭示了多孔陶瓷悬浮载体固定化的作用机理。通过对工程具有实际意义可控制的填充率和能量输入的改变进行试验验证，探明陶瓷悬浮载体活性涂层对固定化生物膜的影响与作用规律，着重改性陶瓷悬浮载体生物膜工艺中表征生物膜特征(结构、重量、厚度和活性等)的参数控制，为进一步研究提高陶瓷悬浮载体的修饰改性效能打下科学理论基础。14二、文献综述2.1 几种改性滤料去除水中有机物的性能比较对四种不同的改性滤料（1、以石英砂为载体滤料,铁盐为改性剂,制备涂铁砂。2、以石英砂为载体滤料,铝盐为改性剂,制备涂铝砂。3、以陶粒为载体滤料,铁盐为改性剂,制备涂铁陶。4、以陶粒为载体滤料,铝盐为改性剂,制备涂铝陶）去除水中有机物的效果进行了静态和动态吸附对比试验。研究结果表明改性滤料对有机物的去除效果始终优于原滤料。涂铁砂和涂铝陶对有机物的去除率达66%。改性滤料的比表面积比原料增加很多，表面积越大，表面张力也越大，要求降低表面张力的倾向也越大，吸附能力也越强。改性滤料能从水中吸附有机物，实际上是它们在两者之间作用力平衡的结果，改性滤料吸附有机物的作用力大于它与水体间的作用力。这些作用力可归纳为改性滤料所带离子功能基与所接触污染物间相吸引的库仑力以及分子间作用力如范德华力等，吸附过程主要是基于范德华力。静态和动态试验的结果均是涂铁砂对有机物的去除率最高。根据改性滤料的表而性能对试验结果进行了分析和验证。2.2 海泡石的机械化学改性天然海泡石的改性在国内外都进行广泛的研究,技术比较成熟,并应用到实际生产当中,通常采取的是酸活化,离子交换改性等方法。通过机械化学手段进行有机改性的方法制备有机海泡石的方法较为少见。机械化学改性是在矿物超细粉碎过程中,机械应力的作用能激活矿物颗粒表面,使矿物的表面晶体结构与物理化学性质发生变化3,矿物晶体表面产生缺陷,具有很大活性,能更好地吸附表面活性剂,从而达到机械化学有机改性的目的。它研究以江西乐平海泡石为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为改性剂,通过机械化学的方法制备有机海泡石,并对制得的有机海泡石的进行结构分析和吸附性能的研究。通过机械化学力作用,利用阳离子表面活性剂改性海泡石制备的有机海泡石对非极性的有机物具有很大的吸附能力,使其具有良好的疏水亲油特性。因此,在水处理和环境修复中应用广泛。2.3 国内外相关技术的研究、开发现状目前，我国对悬浮填料载体的研究才刚刚起步，从经济、高效、实用的角度出发我们认为应在材质方面，寻找价格更低廉，使用寿命长，易挂膜和易再生的原材料；在结构方面，应尽可能设计出比表面积大的形状，应该对载体表面的化学特性、修饰改性及悬浮填料生物膜的脱落机制进行深入的研究，并可以制造一些功能区。在以工业废渣如粉煤灰、陶瓷尾砂为基础原料制备多孔陶瓷悬浮载体的基础上，采用物理及化学相结合的方法将改性海泡石粉体涂覆在陶瓷载体毫米级内孔表面，并加以载体表面荷正电修饰改性的技术思路，构成具有孔梯度（微米级孔隙、毫米级孔洞）和湿密度梯度（0.951.05 g/cm3）的多孔陶瓷悬浮载体；运用现代测试分析手段，从陶瓷载体的结构分析入手，探讨涂覆工艺因素对悬浮陶瓷载体性能的影响规律和优化最佳工艺参数；揭示载体表面修饰改性对微生物吸附的机理，探讨改性后陶瓷载体负载微生物和去除水体中污染物的作用机理，并加以科学验证。表面改性技术通过对基体材料表面采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高载体或材料性能。通常，无机材料表面带负电，而水中的微生物和有机污染物表面一般均带负电，且传统陶粒载体存在着比表面积小、孔隙率低、表面吸附容量低等问题，所以如何使陶瓷悬浮载体表面带正电或中性，将有利于静电间的引力,提高吸附生物膜量，提高水处理能力。因此，从改善载体表面性质着手，研制优于传统陶粒介质，可以改善优化水处理工艺技术，提高出水水质。当前，国内外研制的各种新型水处理载体也正用物理或化学方法对其进行修饰改性，改善其表面结构和性能，朝着改善载体表面特性的方向努力，以提高载体的截污、降解能力。水处理生物载体也可称水处理生物吸附剂，它的制备就是将微生物通过一定的方式固定在载体上, 理想的制备吸附剂的载体应该是: 传质性能好、生物亲和性强、稳定且强度高、价格低廉、无污染、易于再生等。研究发现细菌、真菌、藻类等微生物能够吸附或富集有机污染物和重金属, 而且不仅能在活的微生物细胞表面, 还能在死的微生物细胞表面进行。微生物在其生存环境的pH值条件下，一般带有负电荷。为了利用静电吸引力促进微生物固定，载体表面若带有正电荷将有利于生物固定过程的进行。载体表面亲疏水性及荷电性是可以通过对载体表面的改性完成的，或直接在载体材料加工过程中得以实现的。若悬浮生物载体表面的正电越高，微生物越易于附着在生物载体上并生长形成高的生物膜量，利于底物渗入与产物扩散出来，构成载体微生物复合物高活性界面。在此基础上，全面了解、评价多孔陶瓷悬浮载体材质结构的生物特性及在静态、动态环境下的挂膜机理、效能。进一步对以改性陶瓷悬浮载体为核心生物膜反应器的污水处理机理进行深入研究，为悬浮陶瓷生物膜反应器的放大设计和实际应用提供理论依据。三、处理含油污水1、加强预处理 石油化工废水种类繁多,组成复杂,特别是一些毒性大,抑制生物降解和高浓度废水,不把好预处理这一关,就必然严重妨碍以致破坏废水处理设施的正常运行.关于加强预处理的重要意义越来越为人们所认识,广泛地开展试验研究,取得了相当大的进展,成功地开发了许多行之有效的预处理技术,保证了废水生物处理设施的正常运行.1.1含油废水处理(包括高乳化废水)(1)高分子絮凝剂的研究和应用： 有机高分子絮凝剂较无机絮凝剂具有：用量少(无机絮凝剂的1/101/40)，使用范围广(PH值49)，净化效果好，废渣生成量少含水率低，以及不增加水中含盐量和废渣中的金属离子量，有利于水的再资源化等特点。美国许多炼油厂及石油化工厂已全部用有机絮凝剂取代无机絮凝剂。 有机高分子絮凝剂分为，阴离子型(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠)，阳离子型(聚胺型、季胺型、共聚型)，和非离子型(聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、水溶性尿素树脂)三类，其中阳离子型更适合于含油废水处理。我国炼油及石油化工企业用于废水处理的基本上是无机絮凝剂，必然造成废渣生成量大和处理困难的问题，研制开发有机高分子絮凝剂已成为当务之急。当前，首先要将已研制成功的含油废水处理用有机高分子絮凝剂迅速组织放大试生产，并在现场使用取得经验，针对不同的处理对象，适用的絮凝剂的类型和品种也是不同的，如何正确地使用絮凝剂，从某种意义上说是一种“艺术”，现场试验往往有着决定性意义，因此，要加强有机絮凝剂的研制开发，在近期内做到类型和主要品种上基本配套。(2)聚结过滤除油 聚结过滤是采用表面粗糙，油附着性强，粒度适中，强度好的材料作聚结剂充填在床层内，对含油废水起着聚结过滤作用，其过程可分为三个阶段：1、油膜初生阶段含油废水通过床层水中微细珠被聚结剂捕集，并在其表面扩展，形成油膜；2油膜增厚阶段随着油珠捕集量增多，油膜增厚，并滞留在床层空隙内；3、脱膜阶段床层中的聚结油和凝聚油被通过床层的水流拽带向前延伸。聚结除油主要利用第1、第2两段。进入第三阶段后，出水中油含量开始增高。此时应停止运行进行反冲洗，使附着的油和悬浮物从聚结剂表面脱落，形成较大的颗粒，用重力沉降分离。有试验得出结论：聚结过滤过程中15u的油珠基本去除，10u的油珠也去除60，经二级聚结过滤后，废水中油含量由25142降至632mg/l，除油效果优于浮选法(出水油含量151mg/l)符合生物处理进水水质要求。此外，与浮选法对比，废渣减少70，节电30，水处理成本降低31。 此工艺具有流程简单，便于操作管理，装置紧凑，占地少的特点，为自动控制创造了有利条件。聚结过滤法处理低乳化程度含油废水时不需投加絮凝剂，废水中表面性位置较多时，要投加少量的絮凝剂进行破稳聚结。(2)乳化油废水治理 炼油厂和石油化工厂在生产过程中产生的高乳化程度废水(如柴油碱精制水洗水，重油及污油罐切水，洗槽站洗涤水等)与含油废水相混合时，使本来轻度乳化的废水变成乳化严重，破坏隔油、浮选过程的正常进行，通常采用的加热，酸化和投加破乳剂等处理乳化油废水的方法，分别存在能耗高，加酸(PH3)药剂消耗量相当大的问题，而且往往破乳效果不理想。有试验表明，采用交流不对称脉冲电絮凝的方法处理乳化油废水取得了良好效果。电絮凝法破乳是利用外电场作用，阳极上的铁被氧化溶出生成活性很强的新生铁离子，并与阴极产生的氢氧根离子作用，形成多价的氢氧化铁，具有很强的絮凝作用和吸附作用。除油以外，对COD也有相当的处理效果。过程的耗铁量以Fe/(油，COD)计为0.030.04。产渣量为少量的0.2(含水率91)。1.2高浓度及难生物降解废水处理 石油化工企业在生产过程中排出的高浓度废水，完善降解性较好的适宜于采用厌氧生物法处理，对生物降解过程有抑制作用或不能生物降解的则采用化学或物理方法处理。(1)厌氧生物处理厌氧生物法具有能耗少并可回收生物气作能量源，无机养料需要量少，处理费用低，过剩污泥少等特点，70年代后期至80年代发展的高效生物反应器床层生物量高，适合于处理高浓度废水。此外，厌氧生物过程中的水解发酵阶段有很大的可塑性，经过适当的培养驯化后对于难生物降解的有机物也有相当好的降解效果，在石油化工废水治理中日益受到重视。(2)化学及物理方法处理抑制生物降解及难生物降解的高浓度废水是石油化工企业废水处理中的主要难点。这部分废水能否得到妥善处理是影响石油化工企业排水达到排放标准的关键。国内外对此都非常重视，针对具体情况采取措施并开发了一些技术，取得到一定效果。但是，离基本解决还有相当大的距离，需要继续努力进行试验研究开发新技术。美国J.A.Karoly等开发了循环蒸发气相催化氧化法处理炼油厂高浓度废水的技术。废水从下端进入到蒸发器，通过换热器循环加热升温后，返回蒸发器通过部分水蒸发释放热量，蒸汽经压缩并和氧混合通过催化氧化反应器，99以上的有机物被分解，热气体与循环(盐)水换热冷凝并回用，盐水浆液中固体可达5060，可进行副产品回收或稳定性，妥善处理。当有机物氧化产生的热量超过热损失和排料带出的热量时，不需补充热量，过程热量不足时则需补充和入蒸汽。此过程适合于处理所含有机物的沸点不太高(如300)的废水，特别适合于可回收固体(或高浓度)无机副产物的场合。2、提高二级处理 二级(生物)处理是有机废水的主要环节，一般情况下，经过二级处理后的废水就基本上到达当前的排放标准，当二级处理后废水中难(非)生物降解物质相当多以致达不到排放标准时，还需要补充以后处理。石油化工废水种类繁多，组成复杂，往往含有相当数量较难生物降解的物质和一些特殊的化合物，通常的生物处理过程就难适应。此外，国家(或地方)对废水排放的要求趋向严格，如对排水中氮化物要加限制，也要求二级处理过程的能力和水平进一步提高。 如何提高生物处理过程，针对石油化工企业的具体情况可概括为：两高、一低、一适应。亦即：高泥龄(长生物保留时间)，高生物浓度，低生物负荷和适应特殊化合物。(1)生物处理过程中活性污泥和生物膜对废水中有机物的吸附速度是很快的，在几分钟内就能完成，而对于石油化工废水中的难生物降解的有机物，往往需要几十天才能完成降解，这就要生物处理过程保持高泥龄；(2)按照莫诺特基质去除动力学方程生物处理过程的出水浓度与生物负荷密切相关，要提高处理深度、改善出水水质以及使生物氧化达到硝化阶段都要较低的生物负荷；(3)在低生物负荷下要保持及提高原有处理效率，就得提高生物反应器的生物浓度，此外从生物生长动力学方程来看，提高反应器生物浓度，降低生物负荷都有利于减少过剩污泥量；(4)一些石油化工废水中含有氰化物、硫化物、硫氰化物和有机氰化物(衾类)等，需要经过特定的培养驯化后才能提高微生物的适应能力。(1)程序间歇式活性污泥过程(SBR)近些年来由于自动控制技术的发展，间歇式活性污泥过程(SBR)由于它固有长处和又重新引起人们的兴趣。SBR过程的基本点是在一个池子内按照程序自控地进行，充水(进水)、曝气(反应)、沉降、排水、闲置等步骤，对于单个池子来说是间歇操作，几个池子并联起来又成了连续地进水，出水。其特点是(1)省去了沉淀池和污泥回流设施，简化了设备，降低了建设和运行费用(2)操作灵活，可按照混合式、推流式及硝化反硝化等方式操作，并可按要求规定，各步骤的时间，及操作循环周期。(3)在几乎静止的情况下沉降，效果好，污泥流失少。(4)按有利的方式供氧(空气)节省能耗提高氧利用率。(5)耐冲击，抵抗水质、水量波动的能力强。(6)基本上没有丝状菌污泥膨胀问题。 (4)A/O生物处理系统A/O生物处理系统通常用于废水的脱氮、脱磷，脱氮过程有硝化、反硝化两部分组成，脱磷过程由厌氧和好氧两部分组成。A/O则同时进行脱磷和脱氮。当前我国A/O过程主要是用于生物脱氮。需要脱氮的废水先进入缺氧段与由硝化段来的回流水混合，利用废水中的有机物作为电子供体将回流中的硝酸根和亚硝酸根还原为氮气逸出，进入好氧段进一步去除废水中的有机物，并将氨(铵)态氮和有机氮化物氧化为硝酸根和亚硝酸根。(5)工程菌在废水处理中的应用石油化工废水中的一些人工合成的有机物利用自然生长的细菌进行生物处理 难以获得理想的处理效果。但是通过人为的分子育种，物理化学处理技术和条件强制育种改变细菌的遗传基因，将有用的变异菌种筛选出来，可显著提高生物对生物废水中特定组分的分解能力。(6)活性生物滤池活性生物滤池结合了曝气池和生物滤池的特点，废水与沉淀池的回流污泥相混合，由上部进入生物滤池。出水一部分回流控制流量，其余入曝气池进一步处理，滤池部分的容积负荷3.55.0KgBOD5/M3.d,BOD去除率滤池部分为5070，过程总去除90以上。活性生物滤池过程在美国和加拿大得到广泛应用。1982年我国在上海建成一座。该过程适应于浓度较高，波动较大的废水处理，运行稳定，出水水质好。3、配套后处理 有些石油化工方式经二级处理后还残留较多的难生物降解或非生物降解物质致使排水不能符合排放标准，特定场合提高对排放水质的要求，以及处理后方式要进行回用时，就要求对二级处理出水补充以后处理。后处理又称作三级处理或深度处理。后处理中的除磷、除氮采用生物法同时可去除COD及BOD，也可列入二级处理，其余后处理过程包括，悬浮固体去除，难(非)生物降解物去除，溶解性固体去除及灭菌等，要根据具体情况采用。对于石油化工废水来说主要是去除难(非)生物降解物质的去除，活性炭吸附是达到此目的的各种处理过程中技术经济最优越的，当前还没有别的方法可与它比拟。由于运行费用较高，以及一般情况下，也不要求排水达到很高的深度。在探求更经济的深度处理方法时，活性炭生物法(简称炭生物法)是很有吸引力的。炭生物法主要有两种类型。3.1颗粒活性炭生物膜法二级处理出水通过保持在好氧状态的活性炭层，炭层中微生物繁殖生长，活性炭吸附富集水中的有机物，被炭层中的微生物降解，进活性炭的生物再生，这样可以几倍，几十倍地延长活性炭的使用寿命，以至在一些情况下，只要定期地进行反冲洗去除悬浮物和过剩的微生物，就可以长期运行。3.2粉末活性炭活性污泥法美国、西德的一些炼厂和石油化工均先后进行粉末活性炭活性污泥法处理废水的试验，取得好的效果。我国一些炼厂如东方红炼厂、长岭炼油厂也试投加粉末活性炭于生物曝气池中，COD、BOD、酚等去除效率都有一定的提高。33后絮凝法二级生物处理出水投加适量的絮凝剂，去除随水流带出的活性污泥和悬浮物。对水中COD和溶解性油也有一定的吸附效果。一般情况下，后絮凝可去除1525的COD，是一种简便易行的后处理方法，特别适合于出水COD接近于排放标准的炼厂和石油化工厂。4、 实验内容1、实验仪器本试验所用的主要仪器参见表1.1。表1.1实验仪器Table 3.1 Experimental equipments仪器名称仪器型号数量生产厂家电子天平TD2002B1余姚市金诺天平仪器有限公司电热鼓风干燥箱101-2A1天津市泰斯特仪器有限公司分光光度仪GGX-91天津津维电子仪表特仪器有限公司FTIR红外光谱仪8400S1苏州奥科计量仪器有限公司X射线衍射仪ARL X”TRA1赛默飞世尔科技有限电公司XEM系列流量计1南京泰斯特试验设备公司2、实验药品本试验所用的主要药品如表2.2。表2.2试验用化学药剂Table 3.2 Source of experimental raw materials药品名称浓度（mol/L）纯度生产厂家亚甲蓝溶液10分析纯（AR）上海化学试剂公司硝酸1分析纯（AR）天津金汇太亚化学试剂有限公司硝酸3分析纯（AR）天津金汇太亚化学试剂有限公司硝酸5分析纯（AR）天津金汇太亚化学试剂有限公司硫酸5分析纯（AR）南通金鼎化工有限公司氯化铁3.0分析纯（AR）山东宁阳飞达化工氢氧化钠6分析纯（AR）吴江市汇通化工有限公司3、改性试验的设计3.1悬浮陶粒活性炭改性荷电改性剂的选用原则是既能改善载体表面的物理化学性质，以利于达到改性研究的目的，又需符合水处理载体的各项要求，不会造成水的二次污染。由于这些改性物在热处理过程中由于受热挥发或发生物理化学反应，生成了金属离子的氢氧化物或氧化物，所以改性载体的性能取决于改性条件。改性条件包括改性剂的浓度、烘焙温度、烘焙时间和pH值等。通过热化学法多次浸渍研究陶瓷陶粒的改性，用均匀试验设计方法优化改性工艺条件，并对改性陶粒表面铁覆盖量、氧化铁膜附着性能等进行探究，运用SEM、XRD、FTIR、Zeta电位测定等先进的实验方法与手段，对各种可能影响因素进行表征分析。本试验是以去除污水中有机污染物为主要目的，并以CODcr和氨氮的去除率作为评价指标。取一定量的陶瓷悬浮载体样品，对待改性陶瓷载体用稀硫酸浸泡24 h，然后用清水清洗至中性，再在110 烘干备用。称取若干份载体样品，分别加入不同浓度的改性剂溶液，固液比为1:5，常温浸渍24 h，再在一定温度下烘焙，一次涂覆后用清水冲洗改性载体，再在110 下烘干后多次涂覆，烘焙，依此法，即可筛选出荷正电修饰改性载体的最佳工艺条件。其工艺流程如下：金属离子化合物 蒸馏水添加剂 荷正电改性剂浆料 载体 预处理 浸渍涂层 烘干 焙烧 清洗 测试 重复涂层 3.2外循环生物反应器的设计 进水主床连接管副床三相分离器出水气连接管气图：悬浮载体生物流化床反应器工艺流程图本试验所用主体反应器为有机玻璃制成，主床柱体内直径50 mm，圆柱高900 mm，副床柱体内直径80 mm，三相分离区柱内直径为100 mm，出水口直径150 mm。总有效容积为6.03 L，在反应器垂直方向的不同位置分别设取样口，采样口间隔为300 mm，取样口依次编号为15。副床设有三相分离器，通过反应器的排水管与外部连接。试验装置模型如图3.6所示。图：悬浮载体生物流化床反应器模型 （mm）试验工艺采用底部进水，上部出水，污水首先经过好氧区，在好氧区采用曝气头曝气，控制调节转速使泥水混合均匀，在该区域既可对有机物进行去除，同时又可满足硝化反应所需的碳源，然后经过缺氧区，进行生物脱氮的反硝化过程，从而完成生物脱氮的过程，COD也同步下降。在试验过程中，通过对温度溶解氧PH值、有机负荷等因素的控制，从最优化角度实现污水处理。3.3改性试验的进行3.3.1多孔悬浮陶粒改性原理本实验基于目前生物膜法应用于工业废水处理存在生物滤料亲和力差、比表面积小、负载生物膜量小，生物膜易脱落等问题的基础现状，且考虑到大多数微生物均带负电，与生物滤料相排斥。现提出利用多孔悬浮陶粒作为生物载体，并利用铁盐包覆对多孔陶粒表面进行改性，使得陶粒表面负载正电荷，提高其作为微生物载体的亲和力。3.3.2 多孔悬浮陶粒改性效果影响因素探究3.3.2.1酸预处理对改性效果的影响取7份粒径接近的陶粒，每份20个，于6个250 mL洁净干燥的烧杯中。其中两份加入1 mol/L的硝酸溶液，两份加入3 mol/L硝酸溶液，两份加入5 mol/L硝酸溶液浸泡，并编号1（1）、1（2）、3（1）、3（2）、5（1）、5（2）。其中，1（1）、3（1）、5（1）均浸泡12 h，1（2）、3（2）、5（2）均浸泡24 h。另取一份陶粒做蒸馏水浸泡的空白对照实验。用浸泡好的陶粒模拟动态亚甲蓝吸附实验，在664 nm特征波长处测定其吸光度。3.3.2.2不同改性剂FeCl3浓度对改性效果的影响将已预处理好的多孔陶粒5份，每份20个。用1 mol/L、2 mol/L、3 mol/L、4 mol/L、5 mol/L的FeCl3溶液浸泡24 h，一定温度下烘干取出，模拟动态吸附亚甲蓝实验，于664 nm波长处测定吸光度。3.3.2.3反应温度对改性效果的影响 取已预处理好的多孔陶粒5份，每份20个。用3 mol/L的FeCL3溶液常温浸泡涂覆48 h，于60 、80、 100、 120 、140下加热蒸发进行表面涂覆。按此法反复涂覆5次，模拟动态吸附亚甲蓝实验，于664 nm波长处测定吸光度。3.3.2.4焙烧温度对改性效果的影响取已涂覆好的多孔陶粒5份，每份20个，于300 、400 、500 、600 、700 摄氏度下进行焙烧，并于室温下冷却后进行模拟动态吸附亚甲蓝实验，于664 nm波长处测定吸光度。4、多孔悬浮陶粒改性挑选适量粒径差不多的多孔陶粒,先用5 mol/L H2SO4浸泡24 h，然后用清水反复清洗至中性，再在恒温烘箱中于110 干燥24 h，备用。取FeCl36H2O用蒸馏水配成3.0 mol/L的溶液，然后加入一定量经预处理的多孔陶粒，用浓度为6 mol/L的氢氧化钠调节其pH为7，于100 加热蒸发，常温冷却后，在马弗炉中600 焙烧3h，待冷却后用蒸馏水洗去负载不牢固的铁氧化合物，直至出水清澈，再在110 烘干。按此过程涂覆5次。4.1多孔悬浮陶粒载体修饰改性的表征4.2改性滤料表面铁覆盖量的测定由于传统的重铬酸钾法测定铁含量使用氯化汞，废液处理困难，因此本研究采用原子吸收分光光度法（GGX-9型）。称取未改性多孔陶粒和改性多孔陶粒各1 g，用盐酸溶液分别加热溶解，过滤，滤液稀释若干倍后进行分析。两种滤液中含铁量之差，就是1 g改性滤料表面铁覆盖量。4.3氧化铁膜附着性能的测定通过抗酸碱能力和抗机械磨擦能力来表征。（1）抗酸碱能力测定取两份10 g改性滤料于100 mL的锥形烧瓶中，分别加入100 mL pH=3的盐酸溶液和100 mL pH=12的氢氧化钠溶液，浸泡24 h，取少量溶液分析其中的铁含量，并计算改性陶瓷滤料表面氧化铁在酸、碱性条件下的脱落率。（2）抗机械摩擦能力测定将10 g改性滤料放入250 mL的锥形烧瓶中，加入100 mL蒸馏水在25 下120 r/min的速度振荡24 h，取溶液分析其中的铁含量，并计算改性滤料在机械振荡条件下的脱落率。4.4涂铁多孔陶粒表面形态的表征4.5多孔陶粒改性前后SEM照片分析改性多孔陶瓷涂铁改性前后的SEM照片。4.6多孔陶瓷表面铁涂层的XRD图分析多孔陶瓷表面铁涂层的XRD图。4.7改性多孔陶瓷改性前后的FTIR图谱分析改性多孔陶瓷改性前后的FTIR图谱。4.8改性陶粒表面电位测定采用Zeta电位滴定分析仪（Zetaprobe）分析滤料改性前后的表面电位。5、改性陶粒对亚甲蓝的动态吸附性能研究5.1亚甲蓝吸光度标准曲线的绘制配制浓度为10 mg/L的亚甲蓝溶液，蒸馏水稀释配置浓度为1.5