鐵優(yōu)化給水污泥降解水中磷行為特性及機(jī)理探討.pdf

1、水體中的磷是有機(jī)磷及無(wú)機(jī)磷原生及水體擾動(dòng)沉積物次生而來(lái)，因此來(lái)源廣泛且含量濃度高致使磷成為我國(guó)河流湖泊水體主要污染問(wèn)題之一。富含磷的水體易出現(xiàn)水華現(xiàn)象，從而降低水中溶解氧含量，威脅水生生物生存，因此除磷研究多年來(lái)早已成為國(guó)內(nèi)外熱點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)除磷方法有生物、物理、化學(xué)等多種方法，生物法周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢，且初期投資昂貴，并伴隨長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用；而物理化學(xué)法最為簡(jiǎn)便實(shí)用，同時(shí)可用于應(yīng)急污染使用，主要為通過(guò)吸附劑在范德華力及化學(xué)作用下完成除磷過(guò)程，但

2、吸附劑長(zhǎng)時(shí)間使用導(dǎo)致需求量大、投資高，使得研究者趨向于研發(fā)超低成本、高效率的吸附劑。
　　給水污泥是城市供水廠沉淀池沉降廢物，主要以鐵和鋁為主。然而原態(tài)給水污泥吸附磷飽和量非常有限，要滿足磷污染現(xiàn)狀控制，需要相當(dāng)數(shù)量給水污泥，因而大量增加了其他成本，不利于給水污泥資源化利用。因此需要以給水污泥為對(duì)象改性給水污泥，并進(jìn)行改性給水污泥粉末配合石灰、粉煤灰造粒，研究除磷效果及探究機(jī)理，以增強(qiáng)給水污泥資源化及在水體處理方面的推廣性。

3、>　　原態(tài)給水污泥粉末除磷效果及機(jī)理探究實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論：隨著吸附劑投加量的增加去除率曲線逐漸上升，磷吸附量曲線逐漸下降。隨著磷初始濃度的逐漸增加，磷去除率曲線趨勢(shì)逐漸降低，磷吸附量曲線趨勢(shì)逐漸上升。隨著pH的逐漸增加，磷去除率與磷吸附量曲線趨勢(shì)逐漸降低。磷初始濃度、pH、時(shí)間為顯著影響因素，投加量為非顯著影響因素。離子運(yùn)動(dòng)至粉末表面過(guò)程中固液界面擴(kuò)散過(guò)程起主導(dǎo)作用。吸附磷過(guò)程容易進(jìn)行，化學(xué)吸附起主導(dǎo)作用，給水污泥粉末對(duì)磷的最大平衡吸附量為

4、4.172 mg/g。結(jié)合表征，可判斷出磷吸附過(guò)程為離子交換。
　　改性給水污泥粉末除磷效果及機(jī)理探究實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論：隨著改性粉末投加量增大，磷去除率增加，磷吸附量逐漸降低。不同初始濃度影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磷溶液初始濃度增加，去除率逐漸減小，磷吸附量逐漸增大；當(dāng)pH為3時(shí)磷去除效果最好。pH為顯著影響因素，其他3種均為非顯著影響因素。離子運(yùn)動(dòng)至粉末表面過(guò)程中固液界面擴(kuò)散過(guò)程起主導(dǎo)作用；后期反應(yīng)過(guò)程為化學(xué)吸附。溫度在改性給水污泥除磷

5、過(guò)程中不是決定性因素；據(jù)分離因子判斷，改性給水污泥除磷為有利吸附。
　　改性給水污泥顆粒除磷效果及機(jī)理探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論：改性給水污泥粉末：粉煤灰：生石灰=8:4:3條件下除磷效果最好，與原態(tài)給水污泥粉末0.25g的去除率24.77％、改性粉末給水污泥0.25g的去除率97.73%相比，改性顆粒0.25g的去除率為61.08%。改性給水污泥顆粒表面出疏松多孔、凹凸不平、分散不均、表面積大等特點(diǎn)。隨著顆粒投加量的增加，溶液磷去除率曲線呈現(xiàn)

6、逐漸上升趨勢(shì)。隨著磷初始濃度的增加，磷去除率逐漸下降，磷吸附量逐漸增加。隨著pH的變化，磷去除率、吸附量曲線呈現(xiàn)山形。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行因素影響順序?yàn)椋毫壮跏紳舛龋窘o泥顆粒投加量＞吸附時(shí)間＞pH，各因素最佳組合處理水平為：A3B1C3D4，即初始濃度為10mg/L，pH為3，投加量為1.0g/L，吸附時(shí)間4h，去除率為93.14%。：離子運(yùn)動(dòng)至粉末表面過(guò)程中顆粒內(nèi)擴(kuò)散過(guò)程起主導(dǎo)作用；在整個(gè)流程中化學(xué)吸附起主導(dǎo)作用。等溫吸附實(shí)驗(yàn)表明：吸附磷過(guò)程容易

7、進(jìn)行，化學(xué)吸附起主導(dǎo)作用。鹽酸溶液對(duì)磷的解析率最高，氫氧化鈉溶液對(duì)磷的解析率次之，純水條件下磷解析率最低。
　　實(shí)際污水處理試驗(yàn)結(jié)論：對(duì)于低磷濃度水體而言，通過(guò)改性給水污泥顆粒降解，當(dāng)投加量為5粒（0.5cm）時(shí)，廣州增城內(nèi)河磷去除率為93%，新塘污水處理廠二沉池磷去除率為63%，海倫堡花園池塘磷去除率為59%。對(duì)于中高濃度含磷水體通過(guò)改性給水污泥顆粒降解，當(dāng)投加量為5粒(0.5cm)時(shí)，潼湖流域某農(nóng)戶家分散生活污水原液磷去除率為

8、86%，潼湖流域分散生活污水濕地出水磷去除率為85%，新塘污水處理廠初沉池出水磷去除率為87%。
　　給水污泥從原態(tài)粉末到改性，再到制造顆粒，是一個(gè)蛻變的過(guò)程。原態(tài)給水污泥的磷吸附效果小于改性后效果，同時(shí)也小于改性后給水污泥顆粒的吸附效果；然而，改性給水污泥粉末去除磷的效果優(yōu)于顆粒吸附效果，原因我們分析為粉末的表面積大。在顆粒吸附磷實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不管是單因素還是正交實(shí)驗(yàn)，或者動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，誤差還是較大的，這是因?yàn)轭w粒的制造