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_第1頁
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文檔簡介

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,極易發(fā)生富營養(yǎng)化。本論文針對富營養(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選用60-100目粒徑的沸石、在pH在6-8之間、攪拌強度G值為126.2s-1、攪拌25min時可達(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表明,在不改變水箱水pH值和溫度的條件下,濾速對氨氮的擊除

3、率影響不大,當(dāng)濾速在8m/h以下時,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,沸石濾床對氨氮的去除率很高,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對磷吸附效果有很大影響,在pH值分別為6~7和12左右時改性灰有最好的吸附效果,但除磷的機理不同;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,但其除磷機理卻更有實際運用意義。
   模擬水體試驗中,pH在6-7之間、攪拌強度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,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,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,如果灰水比過低,出水磷濃度反而略微上升,因此在實際應(yīng)用中應(yīng)該避免這種情況的出現(xiàn)。實際景觀水體實驗中,不同富營養(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時都可將TP降至0.01 mg/L

7、的水平。出水pH都呈中性,對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%。實驗結(jié)果表明,改性粉煤灰在控制城市景觀水體的富營養(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,pH在6-8之間、攪拌強度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表明,在不改變水箱水pH值和溫度的條件下,濾速對氨氮的去除率影響不大,當(dāng)過濾速度小于或等于8m/h時的脫氮效果較

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