铁粉分类及应用
2019-01-03 09:36:51
铁粉,尺寸小于1mm的铁的颗粒集合体。颜色:黑色。是粉末冶金的主要原料。按粒度,习惯上分为粗粉、中等粉、细粉、微细粉和超细粉五个等级。粒度为150~500μm范围内的颗粒组成的铁粉为粗粉,粒度在44~150μm为中等粉,10~44μm的为细粉,0.5~10μm的为极细粉,小于0.5μm的为超细粉。一般将能通过325目标准筛即粒度小于44μm的粉末称为亚筛粉,若要进行更高精度的筛分则只能用气流分级设备,但对于一些易氧化的铁粉则只能用JZDF氮气保护分级机来做。铁粉主要包括还原铁粉和雾化铁粉,它们由于不同的生产方式而得名。铁粉
纯的金属铁是银白色的,铁粉是黑色的,这是个光学问题,因为铁粉的比表面积小,没有固定的几何形状,而铁块的晶体结构呈几何形状,因而铁块吸收一部分可见光,将另一部分可见光镜面反射了出来,显出白色;铁粉没吸收完的光却被漫反射,能够进入人眼的可见光少,所以是黑色的。
铁粉的应用
粉末冶金工业中一种最重要的金属粉末。铁粉在粉末冶金生产中用量最大,其耗用量约占金属粉末总消耗量的85%左右。铁粉的主要市场是制造机械零件,其所需铁粉量约占铁粉总产量的80%。
还原铁粉让普通铁精粉身价倍增
2018-12-13 10:31:09
日前,记者从辽宁北票盛隆粉末有限公司了解到,该公司用高科技把普通铁精粉加工成还原铁精粉,使普通铁精粉成为身价倍增的高附加值产品。目前,还原铁粉的国内市场价格为每吨4800元-18000元。(据2006年6月26日报道,国内部分地区铁精粉采购价格分别为承德580-590(含税)元/t、霍邱660-670(含税)元/t 、本溪510-520 (含税)元/t )
北票盛隆粉末冶金有限公司前身是生产普通铁精粉的北票铁矿。2000年,该公司依托当地丰富的铁矿资源和自己较强的采矿、选矿生产能力,引进和采用乌克兰先进技术,并积极与国内科研院所开展技术合作,实现了初级资源型企业向高新技术企业的转型,开发出了还原铁粉、铝镍合金粉等一系列附加值较高的冶金新产品。2002年,该公司开始生产还原铁粉,目前已达到9000吨的年生产能力,产品主要供给“珠三角”和“长三角”地区的零部件制造企业,同时出口日本等国家和地区。 据了解,还原铁粉是用高科技把含铁量66%以上的普通铁精粉,经过加工成海绵铁、粉碎、磁选、两次还原、筛分等工序提纯,使其变成含铁量达到99%以上的纯铁粉,粒度可达到100-500网目。还原铁粉可用于汽车零部件制造、家电零部件制造、金刚石工具、钢结硬质合金以及高端电子产品软磁性材料等领域;用还原铁粉制成的各种零部件,能够做到无机械切削加工或极小量机械切削加工的特点,使下游各类制造业节约能源和原材料,降低生产成本。 来源:世纪金山网
钠长石颗粒的结构特征
2019-02-28 11:46:07
钠长石颗粒的结构特征:
钠长石颗粒是一种常见的长石矿藏,为钠的铝矽酸盐.在伟晶岩和长英质火成岩如花岗岩中最常见,亦见於初级变质岩中,并作为自生钠长石见於一些沉积岩中.钠长石颗粒一般构成各种色彩的脆性玻璃状晶体.可用来制作玻璃和陶瓷,但其主要含义在於是一种造岩矿藏.
钠长石颗粒是斜长石固溶体系列和碱性长石系列的钠质端员矿藏.具三斜架状结构,矽和铝为四面体配位,构成较大的空位(即点阵方位),主要被阳离子钠占有.尽管一切矽原子和铝原子在这一结构中都占有四面体方位,但其方位具体情况不同.
低温时矽和铝原子的散布是高度有序的,高温约1100℃时,原子的散布紊乱得多.
颗粒物质:游走于固液边缘
2019-01-03 09:56:30
沙子既像固体,在没有外界干扰的时候能保持静态,形成沙丘之类的景观;也像液体,在外力作用下能够流动,可以用做沙漏记时。糖果、沙子、谷堆,这些身边常见的颗粒物质到底是一种怎样的存在?算是固体还是液体?这不仅是小孩儿玩沙子时的灵光一现,也是能在《自然》杂志发表的严肃且重要的科学问题。近日,《自然》杂志在线发表了上海交通大学物理与天文学院王宇杰教授团队“玩沙子”的深刻见解:“颗粒材料流变行为类同于复杂流体。”
万物皆流,无物常驻。王宇杰团队首次利用CT成像,“看”清楚了颗粒物质的微观动力学过程。实验发现颗粒体系具有和普通液体完全不同的微观动力学,认为传统意义上理解的颗粒“固体”是一种正好处在液固相边界的临界固体
给颗粒做CT
沙子、大米、巧克力豆……生活中这些颗粒物质无处不在,但是,人们对其动态行为所知始终非常有限。在理论上,由于是非平衡态的多体耗散系统,颗粒物质在不同条件下会表现出气、液、固态的特性,迄今还没有一个完备的统计力学理论框架;在实验上,颗粒物质一般不透明,由于传统实验技术限制,很难观测到其内部的运动状态。《科学》杂志2005年曾将沙子这类颗粒物质的非平衡态动力学理论列为亟待解决的125个重大科学问题之一。
要想窥探颗粒物质运动的奥秘,首先就得看清楚颗粒物质内部运动状态。王宇杰近年主要从事同步辐射X射线影像和软物质物理研究。于是,王宇杰“脑洞大开”,将颗粒物质送进了医院,通过CT成像进行了近千次扫描,记录颗粒的运动。
王宇杰团队对椭球状的颗粒物质施加循环的准静态剪切应变,馈入能量使其运动,然后运用CT测量其位置与取向。这样他们就能够监控每一个颗粒在空间的三维轨迹,从而确定它们的位移与旋转随时间的变化规律。
像固体但更像液体
由于组成颗粒物质的单个颗粒与组成气液固态的原子分子很相似,因此过去几十年里,物理学家认为可以用固体、液体力学的理论来研究颗粒物质,也就是传统的硬球模型。“我们最开始一直将实验结果局限在颗粒尺度来理解,但遇到了很大的困境。”王宇杰说。
恒河之沙,数不胜数。每一次的实验观测,都会产生海量数据,必须统计分析以发现规律。但分析发现,这些实验现象是当时常用的硬球模型所无法解释的。也就是说,颗粒物质和传统意义上理想的液体和固体并不一样。
“这种类比方式丢掉了一些重要的东西,尤其是颗粒表面粗糙度等微观尺度对体系微观动力学的影响。”王宇杰团队发现,颗粒物质具有多尺度现象,即除了粒径等尺度外,表面也是不可忽略的一个方面,而颗粒物质的表面并不是绝对光滑的。正是这些微小尺度决定着颗粒物质独特的运动特性。
“我们发现原来一般意义上认为的颗粒固体其实是一种处在液固边界的临界相,在非常小的外部微扰下就会流化,在很多时候表现得其实更像液体。”王宇杰说,这也很好解释了沙子静止时是沙丘;受到微小外部微扰就会“流动”,像沙漏。但是颗粒体系又有固体的性质,因为颗粒体系是耗散系统,外部微扰的能量会快速转移到原子层面,所以体系在微扰消失后会停止流动,恢复“固体”的形态。
小颗粒大应用
沙子的运动状态研究,看起来只是兴之所至的纯物理理论研究,但事实并非如此。从粮仓贮存的米粮到堆积如山等待冶炼的矿石,从海边堤坝的巨石到探月登陆关注的月壤……正因为颗粒物质无所不在,才决定了其广阔的应用背景。
颗粒物质是很多应用学科的载体,同时也是地球上除水以外第二多被处理的工业原材料,粒料输送是化学、食品、医药、冶金、建筑、农业、制造业自动化的基础。但现有的工程理论主要是基于经验的宏观本构理论,对于微观机制和机理并不十分清楚,在很多实际应用中遇到困难。王宇杰认为,“基于统计力学,从微观结构和动力学开始建立颗粒物质体系的宏观连续介质力学理论框架是必然途径。这不仅是追求科学真理的过程,也对实际应用带来意义。”
此外,颗粒物质也是一些地质过程包括地震、泥石流等的实际载体。对颗粒物质微观结构和动力学的研究,有助于未来对包括地震、泥石流等自然灾害的预防和控制,甚至“一带一路”建设中遇到的海床、地基巩固、沙漠治理等领域有更深刻和精准的理解。
铋矿三氯化铁浸出-铁粉置换法
2019-01-31 11:06:17
流程由6道工序组成:铋矿的浸出与复原;铁粉置换沉积海绵铋;氧化再生;海绵铋熔铸粗铋;粗铋火法精练;铋浸出渣中有价金属的选矿收回。浸出进程的首要反响如下:浸出液经加铋矿复原,使溶液中残存的三价铁复原为二价。加铁粉,沉积出海绵铋,经过氧化,再生三价铁。
此法在工艺上比较老练,铋的浸出率高(渣计98%~98.5%),综合利用好,污染较小,为进步铋资源的综合利用供给了一种有用的途径。但此工艺材料耗费比较高,1t海绵铋耗用工业1.5~1.8t,氧气0.4~0.5t,铁粉0.5~0.6t。因为选用铁粉置换和再生技能,铁和氯离子在溶液中的堆集不容忽视,废液排放量大,浸出液中因为离子浓度相对较高,黏度较大,渣的过滤和洗刷较为困难。工艺流程见图1。图1 铋锡中矿浸出-铁粉置换提铋工艺流程图
含铁粉矿球团化制备工艺研究
2019-01-24 09:36:35
近年来,随着钢铁工业的迅速发展和生产规模的不断扩大,在钢铁冶金生产中产生的含铁粉矿也随之迅速增长。主要包括烧结粉尘、高炉粉尘及尘泥、转炉粉尘、电炉粉尘、轧钢皮及尘泥等,这些粉矿的含铁量比较高,是一种可循环再利用的宝贵资源。此外,金属矿在开采过程中也会产生粉矿,对这些含铁粉矿资源的再次利用,具有重要意义,因此有很多球团厂和钢铁企业均对如何利用含铁粉矿进行了深入的研究[1-2]。
在含铁粉矿利用过程中,还存在以下主要问题:①生产出来的球团抗压力太低,满足不了球团进入高炉冶炼的要求。②制备工艺过程中的粘结剂对原材料要求高,含铁矿粉本身来源复杂,严格要求是不可能的,甚至有的粘结剂还要求原料中要加入一定量的含铁90%以上的金属粉才能固化,这就失去了利用矿粉的意义。③球团的固化时间太长,有的需要几十个小时固化时间、或几十天的养护才能产生抗压力,没办法实现批量生产。
本研究拟开发一种简单可靠、适应性广的球团生产工艺,并具有设备简单、投资少、生产成本低、便于操作等优点;要实现这一目标,首先粘结剂的烘干温度要低,加热时间要短,能源消耗要少,不污染环境,所以首先研制了新型粘结剂。已有不少关于球团用粘结剂的研究[3-6],在前人研究的基础上,对粘结剂进行了进一步深入研究,获得了新的无机、有机复合粘结剂,以此为基础,对加热固化制度工艺也进行了研究,并探索了粘结剂的合适加入量及粘结剂对不同矿粉原料的适应性,以获得能用于实际工业生产的含铁粉矿的球团化制备工艺。
一、试验条件与方法
(一)原材料
1、粘结剂,采用自制无机有机复合粘结剂(简称粘结剂)。
2、含铁粉矿,来自攀枝花某企业,其化学组成见表1。(二)试验过程
每次称取含铁粉矿原料500g,试验采用人工配料混合,试样加压成型是在万能压力试验机上进行。加压成型压力为30000N/个,每个球团用料30g,直径为25mm。粉矿加压成型后放在加热炉中进行烘干固结,最后测其径向抗压力。其径向抗压力与实际工业生产中对辊压块法生产的椭圆球团两端点间的力更接近,所以在试验中,都是采用的测试试样的径向抗压力。试验过程如图1所示。
(三)抗压力测试
试样为直径25mm,高20mm的圆柱体,每种条件下制作5个试样进行抗压力测试,去掉最高、最低值,取其余3个值的平均值作为该条件下的抗压力值。
(四)所用仪器与设备
加压设备为YE-30型液压式压力试验机,烘干设备为TMF-4-3型陶瓷纤维高温炉,抗压力检测设备为CMT5105型微机控制电子万能试验机。二、试验结果与分析
(一)加热固化制度对球团抗压力的影响
所用粘结剂要在加热条件下才能固化,因此加热固化制度是球团制备重要的工艺参数之一。通过查阅文献,采用自制的无机有机复合粘结剂,首先在固定12%粘结剂用量的条件下,通过改变加热固化温度,进行试验,其固化温度对球团抗压力影响的试验结果见表2。从表2可见,将试样从室温直接加热到加热固化温度并保温1h的条件下,加热固化温度从300,400,500℃,变化到800℃的过程中,试样的径向抗压力是依次增大的,在500℃时达到最大值。当温度800℃时,径向抗压力反而降低了。所以采用500℃为此工艺较合适的加热温度。通过查阅文献,当球团试样加热到500℃左右时,球团试样中的粘土失去结构水,粘土变成了死粘土,相当于常见的泥通过烧制变成了砖瓦,从而表现出球团抗压力的提高。不仅如此,粘土向死粘土的转化,可使球团在雨水作用的条件下不会散开,而保持其力,有利于球团生产后的储存和运输,这对大批量生产球团的企业非常重要。
试验过程中,发现水分对粘结剂的固化作用产生影响,所以设计了在加热固化过程中的一个除水的过程,在105℃时保温0.5h,以除去试样中的水分(表3)。
从表3可见,在105℃保温0.5h后,球团试样的径向抗压力明显提高。在105℃保温0.5h,可以除去球团试样中的水分,防止了水分对粘结剂的固化作用产生影响,所以抗压力就提高了。综上,加热固化温度从300,400,500℃,变化到800℃的过程中,试样的径向抗压力在500℃时均达到最大值。所以选定的最佳加热固化制度是球团在加热固化过程中先从室温升至105℃,让其在此保温0.5h后,再连续升温到500℃并保温1h。
(二)粘结剂加入量对抗压力的影响
在球团化的制备工艺中,球团抗压力的产生主要来源于粘结剂的固化作用,所以粘结剂的加入量的多少,直接影响到球团整体性能,也是进行工业化生产过程中,生产成本的主要部分。用相同的加热固化工艺,采用不同的粘结剂加入量,进行了试验,试验结果见表4。从表4可见,随着粘结剂加入量的增加,球团试样的径向抗压力会相应提高。当粘结剂用量为12%时径向抗压力过到最大值。继续增加粘结剂的用量,当增加到14%时径向抗压力反而有所降低。在球团中,径向抗压力的产生主来源于粘结剂在加热固化过程中形成的粘结膜。所以当粘结剂用量增加,形成的粘结膜球团的数量也会相应增加,球团的抗压力会提高。但当粘结剂用量达到14%时,粘结剂的量早已达到饱和状态,多的粘结剂无法再继续形成粘结膜,反而增加了球团中的水分,影响了粘结剂的加热固化效果,导致其抗压力下降。在粘结剂的加入量为12%,先在105℃时保温0.5h,再连续升温到500℃并保温1h的条件下,在攀枝花某企业进行了球团中试生产试验,并用所生产的球团进行了转鼓指数测定,发现大部分转鼓指数在67%左右,最高的可达90%。
(三)不同粉矿条件下的抗压力
为了验证此球团化制备工艺的普适性,选用了3种不同的粉矿原料进行试验。①原料1。高铁粉36%,中加粉40%,转炉污泥24%,含铁量50.81%。②原料2。泥矿20%,中加粉30%,高铁粉30%,铁精矿20%,含铁量52.31%。③原料3。泥矿10%,中加粉50%,高铁粉40%,含铁量50.89%。
按粘结剂加入量为12%,烘干制度采用先在105℃时保温0.5h,再连续升温到500℃并保温1h的工艺方案,对以上3种不同的粉矿原料进行试验,结果见表5。从表4可见,3个不同的原料配比,按此工艺,其球团试样的径向抗压力最低为1.4153 kN,达到了使用的要求。该工艺对粉矿原料没有特别的要求,具有普适性,有很广的应用前景。
通过对加热固化制度、粘结剂的加入量对含铁粉矿球团化力的影响试验,找到了一套合适的制备工艺。此制备工艺生产的球团径向抗压力较高,能满足进入高炉冶炼的要求;此制备工艺对含铁粉矿的原料没有严格的要求,具有普适性;在此工艺中,固化时间为2h左右,生产周期短,适合企业实现批量生产;为解决目前球团生产中存在的主要问题奠定了基础。
三、结论
(一)试验研究表明,球团在加热固化过程中,先在105℃时保温0.5h,除去球团中的水分,再连续升温到500℃并保温1h的工艺方案,所生产的成品球团径向抗压力可从1.5731 kN提高到1.9122kN,成品球团还能抗水,便于工厂保存和运输。
(二)当粘结剂的用量在12%时,所制备的球团径向抗压力最大达到1.9122 kN,能满足高炉冶炼的要求。
(三)通过对不同含铁粉矿的试验研究表明,此工艺对粉矿原料没有特别的要求,具有普适性。
参考文献
[1] 甘勤.攀钢含铁尘泥的利用现状及发展方向[J].金属矿山,2003(2):62-64.
[2] 田昊,马晓春.烧结除尘灰混合炼钢污泥喷浆的工艺设计与应用[J].烧结球团,2005(4):34-36.
[3] Eisele T C,Kawatra S K.A review of binders in iron orepelletization[J].Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review,2003,24(1):90-98.
[4] 刘新兵,杜烨.含有机粘结剂人工钠化膨润土在球团生产中的应用[J].烧结球团,2003,28(6):47-50.
[5] 李宏煦,姜涛,邱冠周,等.铁矿球团有机粘结剂的分子构型及选择判据[J].中南工业大学学报,2000,31(1):17-20.
[6] 杨永斌.有机粘结剂替代膨润土制备氧化球团[J].中南大学学报:自然科学版,2007,38(5):851-857.
纯金属纳米颗粒材料出炉
2019-01-15 14:10:27
天津大学自主研发的“纯金属纳米颗粒材料及制备技术”项目,到目前已相继生产出铁、钴、镍、铝、铜、钽、铬等金属纳米粉末以及锰—铝—镍记忆合金、不锈钢纳米粉末等,其制备技术和粉体纯度等达到了国内领先、国际一流水平。纯金属纳米颗粒材料在磁记录设备、计算机、环保、生物制药和核工业、航天工程等领域有着广泛的应用前景。并在军事上可作为雷达吸波涂料的原料,用于飞机和车辆的隐身,且用量颇大。 据了解,天津大学成功推出的这项科技成果,不仅可8小时不间断生产,而且产出效率高,其纳米铁粉的产量可达到120克/小时。同时,还一举解决了将纯金属纳米颗粒自真空放置于大气中不自燃的世界性难题,使纳米铝粉的纯度达到了99.9%,在国内外成为首创。
利用磁选机提取河沙铁粉的工艺介绍
2019-01-16 17:42:18
由于近几年我国钢铁原料----铁精粉价格的攀升,河沙选铁的利润大幅度提高,专用机械----河沙选铁船、磁选机等系列选矿设备得以在全国范围内大面积推广。
中科公司生产的河沙铁粉提取磁选机有实际的应用效果。 这些选矿设备大致的工作原理为:通过磁选机将河沙中的磁性铁选出来。下面就具有代表性的设备--挖沙选铁船的构造、原理以及操作规程简介如下: 挖沙选铁船由浮体、链斗挖沙系统、筛分系统、磁选系统、尾沙排除系统、动力系统组成。
首先,河道里有水,我们的选矿设备必须要浮在水面上工作,因此我们用3.5-4毫米的钢板做成了浮体,根据挖沙深度的不同,浮体的宽度和长度都有相应的尺寸要求,一般宽度在1.5-2米之间,长度在16-32米之间。
另外,我们为了增加船的稳定性,两个浮体之间间隔了一定的距离,一般为1.5米左右。顾名思义,这套选矿设备的上料系统是链斗式的挖沙系统,河沙由链斗提上来以后,因为有大小不一的石子,为了保护磁选机的安全,必须经过筛分系统。根据河道的环境不同,一般来说,石子比较少、直径比较小的河道用自震式比较好,维修方便,节省动力(约3KW)。而石子很多,直径又比较大的河道就要用滚筒式的筛子了。经过筛分后的石子一般直接流入河道,如果有经济价值也可由传送带输送到岸上出售;河沙转入磁选系统。磁选系统主要是磁选机和水洗精选系统。
磁选机的磁表强度一般要达到3800-4500高斯,规格为750*2200-2400,这样配套才能达到90%的净选率。水洗的作用是提高毛铁粉的品位,一般可在30-45之间自由调节。尾沙排除系统的作用是将选去铁粉的尾沙排到远离本机械的地方,以保证本机械能正常的工作。一般有自流式、传送带式、抽沙泵式三种形式当然这也是根据河道的具体环境来定的。
吸附颗粒对铝型材的影响
2018-12-26 14:15:14
铝型材中应用比较广泛的属挤压工艺,他的应用在铝型材中扮演着重要的角色,受到很多企业的青睐,将其用在铝型材的制作中,在铝型材的挤压生产中,型材表面存在一些小颗粒吸附在型材表面上,手摸有触感,影响了氧化,降低了生产效率和成品率。这些小颗粒所形成的原因是什么呢?
铝型材表面处理的方式越来越多,除一般的氧化型材外,电泳型材、喷涂型材、氟碳喷涂型材、木纹烤漆型材等相继出现,花样繁多。“吸附颗粒”的不足,对一般氧化材影响不大,但对其他的处理形式上有着较大影响,主要是对这些型材表面美观有着影响。铝型材所以在挤压生产中,挤出型材“吸附颗粒”经过仔细观察或用手在型材表面上滑动,就会发现吸附颗粒。在锯切装筐工序,大部分的小颗粒可以去掉,但还是有一部分由于静电原因仍吸附在型材表面上。经时效处理后,这些颗粒更加紧密粘附在型材表面。在型材表面预处理工序,由于槽液浓度的影响,有的可以去除掉,但在型材表面形成小麻坑,有的去除不掉,则形成凸起。此问题在电泳和喷涂型材的生产中经常出现,对于制作一个质量上乘的铝型材来说小小的颗粒足以影响他的整体,有时还会造成废品的形成,同时浪费了能源。
在铝型材的生产中找出他的原因将其对铝型材的质量影响降到最低,铝型材将他的生产效率提高,减少废品率,降低对国家可用能源的浪费。删除
好氧颗粒污泥的形成及其应用
2019-03-08 11:19:22
好氧颗粒污泥是微生物在特定环境下自发凝集、增殖而构成的生物颗粒,具有结构严密、沉降功能好、耐冲击才能强、能接受较高有机负荷的特色。颗粒污泥结构的特殊性还表现在,它能够在1个颗粒内一起坚持多种氧浓度环境与养分环境,颗粒特有的氧浓度梯度为各种微生物供给杰出的成长条件,因此具有多种代谢活性,具有同步脱氮除磷的才能。一起其在处理高浓度有机废水、难降解废水、有毒废水以及吸附重金属等方面也具有共同的优势。现在好氧颗粒污泥是污水处理范畴的研讨热门之一,在很多理论研讨基础上,研讨者进行了好氧颗粒污泥处理实践污(废)水的小试和中试,并获得较好的处理效果。
1 好氧颗粒污泥构成机制
颗粒污泥的构成进程因培育污泥的品种及研讨办法的不同而有所差异,现在公认的模型包含以下4个进程:(1)在重力、分散力、热力学效果力(如布朗运动)、细菌本身运动和水力剪切力等效果下,发作细菌间的互相磕碰以及细菌与固体表面的黏附,得到开始的颗粒晶核;(2)在生物效果力(如离子键、氢键、细胞膜粘连溶融等)、物理效果力(如疏水效果、表面张力、范德华力、吸附架桥等)和化学效果力等的效果下,细胞间或细胞与固体悬浮物之间的衔接会愈加安稳,因此使磕碰得到的微生物集合颗粒晶核坚持安稳并进一步构成微生物集合体;(3)在微生物、微生物排泄胞外多聚物(EPS)、菌群的成长与优势竞赛等效果下,生物集合体内的微生物继续重复成长、繁衍、集合,逐渐构成初生颗粒污泥;(4)在水力剪切力的强化效果下,初生颗粒污泥构成安稳的三维空间结构。M.Y. Chen等在SBR顶用含 500mg/L的组成废水成功培育出好氧颗粒污泥,经过多色荧光原位杂交技能,检测了刚接种的新鲜污泥和培育老练的颗粒污泥的内部结构。荧光染色和CLSM都标明,微生物自凝集是颗粒污泥构成的开始进程。聚合在一起的微生物在附着点排泄EPS并增殖使污泥成长,终究构成颗粒污泥。
2 好氧颗粒污泥构成与安稳的影响要素
2.1 水力剪切力
一般以为水力剪切力由机械拌和或上升水流、气流发生的液体流、空气流和固相粒子间的冲突引起,该剪切力的强度与好氧污泥颗粒化进程密切相关。在较低的水力剪切力下构成的颗粒污泥结构松懈多孔,粒径较大,强度差;较高的水力剪切力效果下构成的颗粒污泥润滑安稳,结构密实,机械强度高;但过高的水力剪切力简单导致颗粒失稳崩溃。刘玉玲等在表面气体上升流速为1.06~1.77cm/s的条件下,成功培育出功能杰出的好氧颗粒污泥,操控表面气体流速升高到5.3~7.08cm/s时,培育进程中呈现絮状—部分颗粒化—絮状的污泥形状,污泥终究崩溃。YaoChen等运转4组SBR反应器培育好氧颗粒污泥,表面气速分别为0.8、1.6、2.4、3.2 cm/s,成果显现在表面气速为2.4、3.2cm/s条件下,构成的好氧颗粒污泥结构密实且形状规矩。
2.2 碳源与有机负荷
好氧颗粒污泥可在各类基质中培育成功,但不同碳源培育的颗粒污泥结构以及微生物品种存在较大差异,对废水的降解才能也有所不同。、葡萄糖、乙酸钠、乙醇等人工模拟废水以及马铃薯加工废水、屠宰废水、啤酒废水等工业废水和实践生活污水等基质均可成功培育颗粒污泥。有机负荷量的操控对能否成功培育出好氧颗粒污泥起到要害性效果。相对较高的有机负荷能够增强微生物的挑选压,对颗粒污泥的构成有必定促进效果;但过低或过高的有机负荷均简单发作丝状菌胀大,晦气于污泥颗粒化;过高的有机负荷还简单导致细菌成长进程中生成过量的胞外多聚物,附着于絮体或颗粒的表面,使污泥沉降功能恶化。J.H. Tay等以醋酸钠为基质,当COD负荷为1~2 kg/(m3·d)时未能培育出颗粒污泥,当COD负荷为4kg/(m3·d)时则成功培育出形状完好、结构密实、强度高且密度较大的好氧颗粒污泥,对COD的去除率可达99%,但当其有机负荷增至8kg/(m3·d)时,颗粒构成后敏捷破碎崩溃。B. Y. P. Moy等以醋酸钠为基质,COD负荷为6~9kg/(m3·d)时培育出的颗粒污泥外形规矩且密实,COD去除率可达95%~99%;以葡萄糖为基质、有机负荷为6~15kg/(m3·d)时,低负荷下得到的颗粒污泥松懈呈绒毛状,高负荷下培育的颗粒污泥结构密实,表面滑润但不规矩。
2.3 pH与游离
不同菌种各有适合其成长的pH。ChunliWan等研讨了pH影响好氧颗粒污泥构成的机制,以为低pH条件晦气于好氧颗粒污泥的构成与安稳,首要是因为酸性条件简单改动颗粒的微生物群落结构,并促进丝状菌的成长,阻止颗粒污泥的构成。S.F. Yang等研讨发现pH为4时很多真菌成为优势菌,颗粒污泥粒径可达7 mm,结构较为疏松,pH为8时优势菌为细菌,粒径为4.8 mm,结构细密。
游离(FA)的添加会下降细胞的疏水性和EPS含量,使好氧颗粒污泥培育失利。Shufang Yang等以乙酸为碳源培育颗粒污泥,发现FA
现在还需进一步探究pH和FA影响好氧颗粒污泥的具体按捺机制,以及其他化学物质和代谢产品对好氧颗粒污泥或许发生的按捺。
2.4 温度
大都研讨标明,低温文高温条件下均能够培育出好氧颗粒污泥,且高温更有利于好氧颗粒污泥的构成,这是因为温度会影响微生物的种群结构及代谢速率,而低温条件会按捺微生物的成长和代谢活性,终究或许导致颗粒污泥崩溃。M.K. H. Winkler等研讨发现跟着温度的下降,颗粒污泥的沉降功能下降。杨欣等选用序批式反应器研讨水温为25~28、(23±2) ℃及曝气温度为27~31℃对颗粒污泥的影响。成果显现,(23±2) ℃条件下培育出的颗粒污泥形状规矩密实,操控水温为25~28 ℃时颗粒构成得较(23±2)℃快且粒径大,但形状不规矩且结构较疏松,而在曝气温度27~31 ℃下颗粒难以构成和保持安稳。M. K. deKreuk等研讨了8℃下好氧颗粒污泥的构成,得到的颗粒污泥外形不规矩、沉降功能差且有很多丝状菌存在,污泥易丢失;当发动温度为20℃时成功培育出功能杰出的好氧颗粒污泥,随后将温度下降到15、8 ℃颗粒污泥的安稳性并没有遭到很大的影响。
2.5 金属阳离子
金属阳离子可与微生物或胞外多聚物中的负电基团相连,在微生物细胞间起到桥连效果,促进细胞间的集合;金属离子沉积物(如CaCO3)可作为颗粒污泥构成的晶核,加快污泥颗粒化。内核分裂是好氧颗粒污泥失稳的首要原因之一,金属阳离子的添加刚好克服了这点。较多研讨发现,金属阳离子能够影响排泄出更多的EPS,促进微生物集合以及颗粒污泥的构成。刘绍根等投加Ca2+、Mg2+使好氧污泥颗粒化时刻缩短,改进了颗粒污泥的理化功能,其以为Ca2+、Mg2+的投加可促进胞外多聚物排泄,相应的蛋白质和多糖含量升高,其间Mg2+较Ca2+对EPS的影响更大,且一起投加Ca2+、Mg2+培育出的好氧颗粒污泥具有更强的除污才能。肖蓬蓬研讨了Zn2+对好氧污泥颗粒化的影响,成果标明添加低质量浓度(1~50mg/L)的Zn2+能够必定程度地促进EPS的发生,有利于好氧颗粒污泥的构成,终究得到的老练颗粒污泥沉降速率大、含水率低、污泥浓度高、完好系数较大。但当Zn2+的质量浓度较高时(抵达100mg/L),其对污泥颗粒化的效果削弱,构成的颗粒污泥松懈、密实度低。金雪瓶等研讨了Ce3+对好氧颗粒污泥构成的影响,成果标明Ce3+为10.0mg/L时,对微生物的影响效果最大,可显着改进污泥功能;但是添加有毒金属离子会按捺微生物的成长,晦气于颗粒污泥的构成。Xinhua Wang等调查了Cu2+和Ni2+对好氧颗粒污泥性质的影响,成果显现颗粒污泥浓度和生物多样性显着下降,其间Cu2+对颗粒污泥的毒性较Ni2+的毒性大。
2.6 沉积时刻
一般颗粒污泥的相对密实度较高,存在必定的传质阻力,与松懈的絮状污泥共存时,2种污泥互相竞赛基质,因为絮状污泥内部的传质效果好,故其微生物成长速率要远远大于颗粒污泥,颗粒污泥的成长将遭到按捺,晦气于其在反应器内存活。较短的沉积时刻有利于将不易沉降的絮状污泥排出反应器,沉降功能好的污泥则留在反应器内,以此得到的优势菌更利于颗粒污泥的构成。刘润逐渐下降反应器内污泥的沉积时刻(从40 min逐渐减至2 min),在第60天成功培育出功能杰出的好氧颗粒污泥,其SVI为20.1mL/g,粒径在1.0~2.0 mm左右,含水率为94.50%,密度为1.044 7 g/cm3。
3 好氧颗粒污泥的使用
3.1 同步脱氮除磷
溶解氧在好氧颗粒污泥内部的浸透深度是决定好氧颗粒污泥内部不同组分转化和养分物去除功率的要害。因为好氧颗粒污泥具有特殊的粒状结构,使其溶解氧浓度由颗粒内部向颗粒外层呈梯状散布。在基质的传送效果和氧传质阻力效果下,溶解氧一般只能进入颗粒外层,越挨近颗粒中心氧的浸透才能越差,导致中心部位处于缺氧甚至厌氧状况,颗粒外层则在供氧条件下处于好氧状况,一起只要少量养分物质能够抵达颗粒中心,这种厌氧—好氧、缺氧—好氧的氧散布层状结构刚好影响了硝化菌、反硝化菌以及聚磷菌等脱氮除磷细菌的成长,为好氧颗粒污泥完成同步脱氮除磷发明了有利条件。M.K.de Kreuk 等研讨了好氧颗粒污泥对COD、氮、磷的同步去除效果,成果标明,当混合液中溶解氧饱满度由 100%下降到40%时,反硝化效果得到强化,提高了总氮和磷的去除率,即总氮、磷的去除率分别由 34%、95%提高到98%、97%;但溶解氧浓度的下降却必定程度上下降了颗粒污泥的安稳性。R.Lemaire等在替换厌氧—好氧条件下获得了好氧颗粒污泥较好的硝化反硝化效果和对磷的去除效果。刘润用驯化后的好氧颗粒污泥处理实践的组成工业废水,对氮和COD的去除率均抵达99%以上,亚硝酸盐堆集率在87%以上。
3.2 去除高浓度有毒有机物
好氧颗粒污泥结构密实,微生物种群丰厚,具有耐有毒有机物负荷高的才能。研讨者经过扫描电镜发现好氧颗粒污泥内部具有许多空地和通道,可知好氧颗粒污泥对高浓度有毒有机物的去除机理首要是生物降解和吸附效果。ShuguangWang等在 SBR反应器中逐渐添加2,4-二氯(2,4-DCP) 的投加浓度以驯化培育好氧颗粒污泥,运转39 d后培育出直径为1~2mm颗粒污泥,当进水中2,4-DCP质量浓度为4.8 mg/L时,颗粒污泥对其去除率为94%,当2,4-DCP质量浓度抵达105mg/L时,颗粒污泥对2,4-DCP具有最高去除负荷39.6 mg/(g·h)。HuixiaLan等发现好氧颗粒污泥对有很好的生物吸附才能,吸附进程与Freundlich吸附等温线模型相拟合。
3.3 去除重金属
大都研讨发现好氧颗粒污泥去除重金属的机理首要有离子交换和配位络合,化学沉积占非必须位置。EPS在好氧颗粒污泥吸附重金属进程中发挥重要效果,好氧颗粒污泥能够排泄很多EPS,有利于去除重金属,这首要是因为EPS中的蛋白质、脂类、多糖疏水区含有很多可与重金属及有机物结合的配位点,如羟基、羧基、磷酸根、酚醛树脂、硫酸脂基、基等,且以羟基和羧基为主。HuiXu等提出了好氧颗粒污泥吸附重金属的3种或许存在吸附机理:离子交换、EPS吸赞同化学沉积,以为离子交换为主。其还研讨了不同初始pH对好氧颗粒污泥吸附Ni2+的影响,成果标明好氧颗粒污泥对Ni2+的吸附受溶液初始pH的影响,一起提醒了离子交换是好氧颗粒污泥吸附Ni2+的首要机理之一。LinWang等选用好氧颗粒(AG)和细菌藻酸盐(BA)联合吸附Pb2+,成果显现60 min即可抵达吸附饱满,AG对Pb2+的最大饱满吸附容量可达101.97mg/g;当Pb2+为0~20 mg/L时最佳吸附pH为5;Pb2+的吸附进程伴跟着K+、Ca2+、Mg2+的开释,经气相色谱和红外光谱分析以为Ca2+与Pb2+之间的离子交换效果以及AG的—COO-与Pb2+的配位络合是AG和BA吸附Pb2+最首要的机理。LeiYao等[34]的研讨显现好氧颗粒污泥能够有用去除水溶液中的Cr3+,该吸附进程契合伪二级动力学模型且可很好地与Freundlich、Langmuir吸附等温线拟合;进一步分析标明,整个吸附进程中对Cr3+的络合是好氧颗粒污泥生物吸附的首要机制,化学沉积和离子交换相对非必须。XinhuaWang等使用崩溃好氧颗粒污泥(DAG)作为吸附剂去除废水中的Cu(Ⅱ),研讨标明Cu(Ⅱ)的生物吸附进程契合伪二级动力学模型,相关系数为0.9999;实验提取了DAG的胞外聚合物来吸附Cu(Ⅱ),发现其吸附才能是原始DAG的2.34倍,证明了EPS对Cu(Ⅱ)的吸附发挥重要效果;DAG在吸附Cu(Ⅱ)的进程中开释Ca(Ⅱ),能够为离子交换是最重要的吸附机制,DAG上的羧基是Cu(Ⅱ)最要害的结合位点。
4 好氧颗粒污泥研讨展望
好氧颗粒污泥技能已成为污水处理范畴的研讨热门,现在也获得了必定的研讨成果。但好氧颗粒污泥技能的实践使用较少,最首要的约束要素就是颗粒污泥构成的时刻较长,安稳性较难操控。怎么合理操控颗粒污泥构成的工艺参数,然后快速培育出功能杰出的好氧颗粒污泥并保持其长时间安稳运转,是好氧颗粒污泥技能投入实践使用的要害,也是未来该范畴的研讨要点。好氧颗粒污泥在处理难降解有机物及有毒物质方面比传统的污水处理工艺更有优势,开发好氧颗粒污泥与其他处理技能的联合工艺来补偿互相的缺乏具有重大意义。