天然沸石和粉煤灰的改性及在城市景觀水體脫氮除磷中的應(yīng)用研究.pdf

1、城市景觀水體具有封閉、納污能力低，水質(zhì)改變快等特點(diǎn)，極易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化。本論文針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化的城市景觀水體水質(zhì)特征考察了天然沸石和粉煤灰的改性方法及其改性后的脫氮、除磷效果，所得結(jié)果及結(jié)論為：
　　 天然沸石由于孔道堵塞和帶電等原因，其脫氮能力受到限制，需要使用一定的改性方法充分挖掘其潛在的脫氮能力。采用NaCl、AlCl3、MgCl2、HCI、煅燒等改性方法改性沸石后，沸石的吸附容量均有了一定的提高，其中用NaCl改性的效果最好：

2、選用1mol/L的NaCl溶液，在固液比1：5的情況下改性30min的沸石具有較好的脫氮性能；改性沸石處理低濃度氨氮廢水時(shí)選用60-100目粒徑的沸石、在pH在6-8之間、攪拌強(qiáng)度G值為126.2s-1、攪拌25min時(shí)可達(dá)到較好的脫氨效果；改性沸石吸附氨氮的反應(yīng)可以用Langmuir等溫吸附方程式描述，擬合系數(shù)為0.9937，其氨氮吸附容量為2.42mg/g。改性沸石濾床的試驗(yàn)表明，在不改變水箱水pH值和溫度的條件下,濾速對(duì)氨氮的擊除

3、率影響不大，當(dāng)濾速在8m/h以下時(shí)，氨氮去除率均大于94％。在8m/h的流速進(jìn)行模擬城市景觀水處理且進(jìn)水氨氮濃度在5.25～0.51 mg/L變化時(shí)，沸石濾床對(duì)氨氮的去除率很高，最高去除率達(dá)95.6％，氨氮的濃度可降到0.23mg/L。
　　 未經(jīng)改性的粉煤灰去除水中的磷酸鹽主要依靠粉煤灰中的CaO水解，因此必須在極高的pH值下才能有很好的擊除效果，在實(shí)際的應(yīng)用中受到很大限制，出水的pH值也因過高無法達(dá)標(biāo)，為了進(jìn)一步提高粉煤灰除

4、磷的能力及解決出水的pH值過高的問題，必須對(duì)粉煤灰進(jìn)行改性。采用硫酸改性后，粉煤灰具備了很好的除磷能力。用0.5mol/L的硫酸，在固液比1：4條件下干燥的粉煤灰具有良好的除磷性能；改性灰比原灰有更快的吸附速率，5min之內(nèi)可基本達(dá)到磷吸附平衡；pH對(duì)磷吸附效果有很大影響，在pH值分別為6～7和12左右時(shí)改性灰有最好的吸附效果，但除磷的機(jī)理不同；原灰和改性灰的磷吸附反應(yīng)均符合Langmuir方程，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.997和0.998。

5、最大吸附容量分別達(dá)到14.88mg/g和9.34mg/g。
　　 改性灰的最大吸附容量雖在數(shù)值上有所下降，但其除磷機(jī)理卻更有實(shí)際運(yùn)用意義。
　　 模擬水體試驗(yàn)中，pH在6-7之間、攪拌強(qiáng)度G值為49.7s-1、攪拌5min的條件下，當(dāng)灰水比分別為1/1500、1/4500和1/10000時(shí)，磷濃度分別為1 mg/L、0.2 mg/L和0.04mg/L的模擬城市景觀水體出水磷濃度都下降到了富營(yíng)養(yǎng)化的發(fā)生濃度0.02mg/L

6、左右，而當(dāng)灰水比分別提高到1/1000、1/4000和1/8000時(shí)，三種水體的出水磷濃度均無法檢出。處理極低磷濃度的水體時(shí)，如果灰水比過低，出水磷濃度反而略微上升，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該避免這種情況的出現(xiàn)。實(shí)際景觀水體實(shí)驗(yàn)中，不同富營(yíng)養(yǎng)化程度的兩種城市景觀水體按1/4000的灰水比投加改性粉煤灰處理后，出水TP都降到了0.02mg/L的水平，DP則都為0.0101mg/L，而且當(dāng)灰水比提高到1/2000時(shí)都可將TP降至0.01 mg/L

7、的水平。出水pH都呈中性，對(duì)COD也有很好的去除效果，兩種水體的COD去除率分別達(dá)到88.81％和66.37％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性粉煤灰在控制城市景觀水體的富營(yíng)養(yǎng)化方面有根好的應(yīng)用前景。
　　 粉煤灰由于本身不具有類似沸石的結(jié)構(gòu)，無法與氨氮發(fā)生離子交換吸附，因此未經(jīng)過活化的粉煤灰?guī)缀鯖]有脫氮能力，需要使用一定的方法改性后才能具備脫氮能力。采用硫酸和氫氧化鈉復(fù)合改性后，粉煤灰具備了較強(qiáng)的脫氮能力。硫酸改性的粉煤灰用3mol/L的N

8、aOH溶液，在固液比1：4條件下回流反應(yīng)1h即可具有較好的脫氮性能；用改性灰處理低濃度氨氮廢水時(shí)，pH在6-8之間、攪拌強(qiáng)度G值為49.7s-1、攪拌15min即可達(dá)到較好的脫氨效果；改性粉煤灰的脫氮過程可以用Langmuir等溫吸附方程式描述，擬臺(tái)系數(shù)為0.9924。其氨氮吸附容量達(dá)到26.18mg/g。改性粉煤灰濾床的試驗(yàn)表明，在不改變水箱水pH值和溫度的條件下，濾速對(duì)氨氮的去除率影響不大，當(dāng)過濾速度小于或等于8m/h時(shí)的脫氮效果較