工業(yè)廢渣基高效除磷材料的復(fù)配、表征與應(yīng)用.pdf

1、磷是地球中維系生命的主要元素之一，是構(gòu)成生物體并參與新陳代謝過(guò)程必不可少的元素。另一方面，磷也是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。近年來(lái)，河流、湖泊、海洋等水域水質(zhì)惡化，富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，湖泊、水庫(kù)等封閉水體尤為嚴(yán)重。本研究為江蘇省科技廳太湖水污染治理科技專(zhuān)項(xiàng)(BS2007146)資助項(xiàng)目，旨在開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的除磷材料用于城市污水廠出水深度除磷及太湖水體的磷削減，從而控制湖泊水域的富營(yíng)養(yǎng)化。研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1、以工業(yè)廢渣

2、為基材進(jìn)行高效復(fù)合除磷材料(EPRC)的復(fù)配。選取鋼渣、粉煤灰作為復(fù)配基材，通過(guò)一定的工藝，復(fù)配成型除磷材料，綜合力學(xué)、除磷效果等因素，確定其最佳配比。
　　 2、通過(guò)靜態(tài)吸附試驗(yàn)，研究EPRC之除磷性能和機(jī)理。研究結(jié)果表明，EPRC對(duì)磷的吸附符合經(jīng)典的Langmuir方程，其對(duì)磷的吸附為吸熱過(guò)程，且反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的，對(duì)溫度屬輕度敏感。該吸附反應(yīng)屬化學(xué)吸附，且以離子交換反應(yīng)為主。EPRC對(duì)磷的吸附符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。EPRC的投

3、加量與磷的去除率成正相關(guān)。EPRC粒徑越小，吸附效果越好；且隨著反應(yīng)溫度的升高，對(duì)磷的吸附量增加。溶液初始pH=4時(shí)EPRC的吸磷速率最大，溶液初始pH=10時(shí)EPRC的吸附容量最大。SO42-等陰離子對(duì)EPRC吸附磷均有吸附競(jìng)爭(zhēng)作用。EPRC對(duì)氨氮也有一定的吸附能力。
　　 3、通過(guò)填料柱動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)，研究了不同負(fù)荷下填料柱的吸附周期。在負(fù)荷為1.53g/h·cm2時(shí)，0.5cmEPRC在其運(yùn)行周期內(nèi)均能很好地吸附磷，運(yùn)行時(shí)間

4、85d之前，出水TP濃度一直保持在0.5mg/L以下。在負(fù)荷為2.06g/h·cm2時(shí)，0.5cmEPRC在22天之前一直處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，浸泡后填料柱的穩(wěn)定運(yùn)行周期只有8天。雙柱串聯(lián)后吸附容量變大。
　　 4、研究了該材料用于城市污水處理廠曝氣池內(nèi)除磷及二沉池出水除磷。模擬曝氣池反應(yīng)器試驗(yàn)結(jié)果表明，進(jìn)水TP越高，吸附推動(dòng)力越大，除磷效果越好，而TP的去除率與脫磷材料的投加量并不成線性關(guān)系。除磷材料對(duì)NH3-N、COD的去除效果

5、不明顯，對(duì)出水pH影響不大。在二沉池出水填料柱試驗(yàn)中，停留時(shí)間取8小時(shí)，在反應(yīng)的400小時(shí)內(nèi)出水TP基本在1mg/L以下，400小時(shí)后填料柱開(kāi)始穿透，550小時(shí)后徹底穿透。實(shí)際污水處理廠二沉池出水的填料柱試驗(yàn)結(jié)果表明，0.5cm和1cm粒徑材料的除磷效果比2cm的要好，出水pH相對(duì)較高。在動(dòng)態(tài)填料柱HRT為2h時(shí)，運(yùn)行最為經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定。
　　 5、通過(guò)太湖水源地磷削減試驗(yàn)，證明EPRC有很好的除磷效果。在投入初期的一周內(nèi)，入湖河道中

6、的總磷濃度由1.2mg/L降至0.2mg/L以下。實(shí)驗(yàn)室模擬取水口磷削減試驗(yàn)結(jié)果表明，在水體磷濃度為0.3mg/L、EPRC的投加量為5.13kg/m2、過(guò)水通量在30L/(d·m2)～35L/(d·m2)之間時(shí)，去除率在30％以上。
　　 6、研究了EPRC的使用安全性，并探討了材料的最終處置。結(jié)果表明，EPRC處理出水重金屬含量均在《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB-3838-2002)Ⅱ類(lèi)水質(zhì)以下；同時(shí)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(