人工快速地下渗滤系统渗滤介质对磷的吸附特性

张卫民，马文洁，戴强，等．人工快速地下渗滤系统渗滤介质对磷的吸附特性［J］．江苏农业科学，2015，43(6):350－352．doi:10．15889/j．issn．1002－1302．2015．06．114人工快速地下渗滤系统渗滤介质对磷的吸附特性张卫民1，马文洁2，3，戴强4，陈井影1(1．东华理工大学省部共建核资源与环境国家重点实验室培育基地，江西南昌330013;2．核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学)，江西南昌330013;3．东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室，江西南昌330013;4．江西省南昌市青云谱区环境监测站，江西南昌330001)摘要:选取河沙、钢渣、粉煤灰、煤渣、砾石、活性炭为渗滤介质，通过静态吸附试验，系统开展了对磷吸附特性研究。研究结果表明，不同介质的理论吸附容量为钢渣＞活性炭＞粉煤灰＞煤渣＞河沙＞砾石，河沙、钢渣更符合Langmuir等温方程描述，其他4种都比较适合Freundlich等温方程描述;各种介质除磷速率Vmax依次为钢渣＞煤渣＞河沙＞活性炭＞粉煤灰＞砾石，钢渣在达到吸附饱和后的解吸率最小，其次是河沙、活性炭、煤渣、粉煤灰、砾石;钢渣、活性炭、河沙、粉煤灰、煤渣、砾石对磷达到吸附平衡的时间分别为8、8、16、16、24、24h。关键词:地下渗滤系统;渗滤介质;总磷;吸附中图分类号:X523文献标志码:A文章编号:1002－1302(2015)06－0350－03收稿日期:2015－02－10基金项目:江西省教育厅科技计划(编号:GJJ13451);核技术应用教育部工程研究中心(东华理工大学)开放基金(编号:HJSJYB2011－16);东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室开放基金(编号:ＲGET1408)。作者简介:张卫民(1965—)，男，浙江仙居人，博士，教授，主要从事地下水污染控制与修复研究。E－mail:wmzhang@ecit．cn。通信作者:马文洁，硕士研究生，助教，主要从事地下水污染控制研究。Tel:(0791)83897260;E－mail:wenjiema@ecit．cn。随着乡村城镇化和人民生活水平的提高，生活污水排放量随之增加，几乎是没有经过任何处理就直接排放，导致河流发黑发臭，水体富营养化严重，自然环境、生态环境以及饮用水安全遭到严重的破坏，严重威胁公众健康［1－4］。人工快速地下渗滤系统是一种适用于农村地区处理分散式生活污水的方法，可有效处理和回用生活污水，以达到节约用水的目的［5］。人工快速地下渗滤系统去除污染物的机制主要依靠渗滤介质。渗滤介质对污水的净化起着物理化学吸附、络合及离子交换等作用，同时还为微生物生存提供必要的生存环境［6－7］。选择合适的渗滤介质是地下渗滤系统成功的关键［8］。本研究选择河沙、粉煤灰、煤渣、钢渣、砾石、活性炭6种介质，其中主介质是易大量得到的河沙，而辅助介质粉煤灰、钢渣、煤渣是工业废料，可以达到以废治废、绿色环保、降低成本的目的。通过6种介质对磷的静态吸附试验，研究各渗滤介质对磷的吸附特性，以期为筛选出适合人工快速地下渗滤系统的介质提供科学依据。1材料与方法1．1试验材料试验用河沙、砾石取自江西抚河;粉煤灰、煤渣取自江西抚州医学院;钢渣取自江西钢铁安源分公司转炉渣;活性炭(含碳95%)购自苏州佳联活性炭有限公司。选取去除杂物后通过0．25mm的尼龙筛的样品进行试验，5种介质的化学组分见表1。表15种介质的化学组分介质种类化学组分(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaO其他河沙97．51．10．30．11．0粉煤灰47．822．613．72．913．0钢渣16．42．126．549．75．3煤渣46．633．58．73．57．7砾石95．20．80．42．11．51．2试验方法1．2．1渗滤介质投加量对磷吸附的影响试验取浓度为10mg/L(以磷计)磷酸二氢钾溶液100mL放置于已分别装有0．5、1．0、2．0、3．0、4．0、5．0g河沙、粉煤灰、煤渣、钢渣、砾石、活性炭的容量为250mL的锥形瓶中，并加入3滴氯仿以抑制微生物活动，放入恒温振荡器中振荡吸附36h。在4000r/min速度下离心30min后，取上清液，使用钼酸铵分光光度法测定磷浓度。1．2．2磷初始浓度对磷吸附的影响试验取浓度为2、4、6、8、10mg/L(以磷计)磷酸二氢钾溶液100mL分别放置于容量为250mL的锥形瓶中，再分别取试验“1．2．1”节确定的河沙、粉煤灰、煤渣、钢渣、砾石、活性炭的投加量放置于锥形瓶中，加入3滴氯仿抑制微生物活动，放入恒温振荡器中振荡吸附36h。在4000r/min速度下离心30min后，取上清液测定磷浓度。1．2．3介质类型对磷吸附平衡时间的影响试验取浓度为10mg/L(以磷计)磷酸二氢钾溶液