粉末狀除磷材料的固定化成型及除磷性能的研究.pdf

1、目前，根據(jù)住建部統(tǒng)計我國城鎮(zhèn)污水處理率已達到91％，但水體的富營養(yǎng)化問題依然嚴重，面對改善環(huán)境質(zhì)量的壓力，污水廠的提標改造已迫在眉睫、大勢所趨，尤其是在黑臭水體整治流域，對磷的排放要求更加嚴格，執(zhí)行Ⅳ類甚至Ⅲ類水體質(zhì)量標準的趨勢也愈加明顯，在這種情況下開發(fā)磷的深度去除技術(shù)意義重大。
　　作者結(jié)合化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)理論分析發(fā)現(xiàn)，為滿足越來越嚴格的環(huán)保要求，進一步提高現(xiàn)有污水廠末端化學(xué)除磷的程度，不僅會增加污水處理的藥劑成本，還會伴隨

2、除磷要求的提高，增加尾水中Al3+或Fe3+等除磷劑的平衡濃度，進而增加污水廠排放尾水的生態(tài)風(fēng)險。根據(jù)吸附作用原理，吸附除磷是把水溶液中低濃度磷吸附于固體表面而實現(xiàn)磷去除的過程。在吸附過程中，不會增加水溶液中的金屬離子濃度，避免了提高除磷要求而潛在的生態(tài)風(fēng)險。但是，在查閱資料和前期試驗中發(fā)現(xiàn)，大顆粒吸附材料的除磷能力通常較低，而粉末吸附材料在水處理過程中容易流失、不易回收。為此，論文擬以具有良好吸附除磷能力的粉末材料為基礎(chǔ)，通過固定化技

3、術(shù)，構(gòu)建一種新型的固定化粉末除磷材料，期望獲得優(yōu)越的吸附除磷效果。主要研究內(nèi)容包括：篩選具有良好除磷性能的粉末狀除磷材料、粉末狀除磷材料的固定化及影響因素研究以及固定化除磷材料的吸附除磷性能研究，得到以下結(jié)論：
　?、偻ㄟ^序批式試驗和連續(xù)流濾柱試驗，考察了方解石、活化方解石、水化硅酸鈣、酸性氧化鋁、活性氧化鋁、納米氧化鋁六種粉體材料的除磷性能，結(jié)果表明：水化硅酸鈣（CSH）是這批材料中除磷性能最好的材料，不僅在序批試驗中去除低濃度

4、磷（TP<2mg/L）時，去除率可達100%，且在連續(xù)流濾柱試驗中運行時長最久，但粉末流失明顯。
　?、谘芯苛怂杷徕}粉末（CSH）除磷材料的固定化成型方法，研究表明采用聚乙烯醇固定化機理可以實現(xiàn)CSH粉末的固定化成型，通過單因素試驗及正交試驗優(yōu)選出最佳固定成型制備方案：PVA濃度為8%；NaNO3濃度為25%（w/v）；CSH與PVA溶液質(zhì)量比為1:10；交聯(lián)時間為2h。
　?、弁ㄟ^FTIR、BET及SEM對固定化PVA

5、-CSH材料的理化特性進行分析，結(jié)果表明：固定前后，CSH基團種類不發(fā)生改變；固定化材料孔徑較大（平均孔徑為249.370?），且由SEM掃描電鏡可直觀看到PVA-CSH表面及截面含有大量的孔隙，成網(wǎng)狀，有利于離子的自由進出，能譜分析表明反應(yīng)后P元素吸附于材料之上。
　?、芡ㄟ^序批式試驗分別研究了CSH粉體材料和PVA-CSH固定化材料的吸附等溫過程及動力學(xué)過程，結(jié)果表明：這兩種材料的吸附等溫曲線均符合Langmuir等溫方程，C

6、SH和PVA-CSH的理論最大吸附量分別為31.06mg/g和28.15mg/g， CSH固定化成型后的理論最大吸附量略有減少。當用于深度處理低濃度（TP<2mg/L）含磷尾水時，CSH粉體材料系統(tǒng)120min基本達到平衡，PVA-CSH材料系統(tǒng)的平衡時間為240min，平衡吸附量分別為0.96mg/g和0.95mg/g，符合準二級動力學(xué)模型。
　?、菀苑垠w材料和固定化粉體材料構(gòu)建了CSH和PVA-CSH連續(xù)流吸附濾柱，在裝填40

7、gCSH和含40gCSH的PVA-CSH除磷材料，水力停留時間為20min的情況下，分別連續(xù)運行5天和7天均能保證出水TP<0.5mg/L，其中，PVA-CSH濾柱出水COD始終小于10mg/L，NO3--N的出水濃度值小于2mg/L，PVA-CSH濾柱出水濁度接近0NTU，顯著優(yōu)于CSH粉末濾柱系統(tǒng)。
　?、扪芯苛诉B續(xù)流吸附濾柱中PVA-CSH材料的氣水反沖洗及酸沖洗的解吸再生性能，結(jié)果表明：氣水反沖洗的方式難以使磷解吸出來，酸