铝矿赤泥强化聚合氯化铝混凝除磷试验研究_陈静

第26卷第5期2007年9月环境化学ENVIRONMENTALCHEMISTRYVo.l26,No.5September20072006年11月16日收稿.*国家“863”计划(2003AA601110)及国家自然科学基金(40273044)资助项目.**通讯联系人,Tel:010-62849198.铝矿赤泥强化聚合氯化铝混凝除磷试验研究*陈静1,2栾兆坤1**何绪文2(1中国科学院生态环境研究中心,北京,100085;2中国矿业大学化学与环境工程学院,北京,100083)摘要对聚合氯化铝(PAC)投加赤泥前后的除磷效果及絮体进行了研究.结果表明,赤泥对PO3-4有吸附作用;投加一定量赤泥,提高了实验室模拟废水和实际污水中磷的去除率;与单用PAC相比,赤泥的加入增强了絮体的持磷性,增加了絮体的密实度,缩小了底泥的体积,强化了PAC的除磷性能.关键词聚合氯化铝,赤泥,混凝,磷.近年来,污水除磷技术主要有生物法和化学法[1,2],生物除磷运行费用低,操作要求严格,但稳定性差,很难达到国家规定的一级排放标准,即磷酸盐(以P计)排放浓度低于0.5mgl-1.化学除磷工艺简单,运行可靠,并且能达到较高的出水要求.随着聚合氯化铝生产成本的降低和应用的推广,混凝除磷已成为当前污水除磷工艺中首选的单元技术.本文研究了赤泥对磷酸盐的吸附性和聚合氯化铝絮凝剂与赤泥复合前后混凝除磷性能的比较,从絮体对磷的再吸附性、不同pH值的持磷性及絮体的密实性进一步研究了投加赤泥对聚合氯化铝除磷效果的影响,为污水除磷和赤泥的利用提供理论研究依据.1材料与方法1.1试验材料赤泥为山东铝业公司烧结法氧化铝冶炼过程中排出的固体废渣.赤泥经研磨,过180目筛分,在700℃下灼烧2h后,置于干燥器内冷却备用.将磷酸二氢钾于110℃干燥2h,在干燥器中冷却.准确称取干燥后的样品,用去离子水配制成含PO3-4-P浓度为1.00mgml-1的标液待用.实验所用的模拟废水由以上含P标液和北京市自来水配制,最终P含量为1.0mgl-1.聚合氯化铝(PAC)絮凝剂为市售(南宁化工集团有限责任公司)的粉末状产品,根据碱化度不同,划分为高碱化度B=80%聚合氯化铝(简称H-PAC),低碱化度B=48%聚合氯化铝(简称L-PAC),二者Al2O3含量均为30%,第三种为复合聚合氯化铝絮凝剂(简称C-PAC),由Al2O3含量为16%的硫酸铝和L-PAC按一定比例复合所得.所用的PAC溶液于每批实验前1d由去离子水配制成质量分数为5%的溶液,以避免老化现象[3].1.2赤泥吸附实验分别取1.0mgl-1的PO3-4-P溶液20,50,100,150,200,250和300ml置于锥形瓶中,各加入50mg赤泥,于空气浴振荡器中以400rmin-1转速下振荡4h,用中速滤纸过滤(经实验测定已排除滤纸对磷吸附作用的影响),用钼锑抗分光光度法测定滤液中剩余磷含量,计算赤泥对磷的吸附量.调节溶液pH值分别为3,5,7,9和11,考察pH值对赤泥吸附磷的影响.1.3混凝实验JTY-4型混凝实验搅拌器(北京岱远测控技术开发中心),搅拌桶的内径为105mm,有效容积为1L.所有混凝实验均在初始pH8.0的条件下进行,搅拌过程先以300rmin-1快速搅拌2min后,再以50rmin-1慢速搅拌10min,沉淀30min,取液面下2cm处上清液测定P含量.絮凝剂在快速搅拌开始时投加,对于赤泥强化混凝实验,先投加一定量的赤泥,后投加聚合氯化铝絮凝剂.5期陈静等:铝矿赤泥强化聚合氯化铝混凝除磷试验研究6391.4絮体持磷性实验将四次同一混凝条件下的絮体收集在一个搅拌桶内,调节溶液体积为1L,并测量滤液中磷含量,然后置于搅拌机下搅拌30min,转速20rmin-1.在搅拌初始时加入1.00mgml-1含磷标液1ml,在30s,15min,30min,1h,2h,4h,24h分别从搅拌桶中部取样30ml过滤,测定滤液中剩余磷含量.以24h后溶液的pH值为初始值,逐步降低溶液的pH值,直至吸附在絮体中的磷开始释放,考察不同pH条件下絮体的持磷性.2结果与讨论2.1赤泥对磷的吸附性能由于赤泥具有多孔结构和较大的比表面积(15—20m2g-1),对溶液中的PO3-4具有吸附作用[4,5].在初始PO3-4-P的浓度为1.0mgl-1,赤泥投加量为50mg的条件下,考察了不同液固比时赤泥对磷的吸附性.由图1可以看出,磷的去除率随着溶液体积的增加而降低,但赤泥对PO3-4的吸附量却逐渐增大.溶液体积大于200ml后,吸附量曲线趋于平缓,当溶液的体积增至300ml时,赤泥对磷的吸附量为3.87mgPg-1.溶液的pH值一方面影响P的存在形式,另一方面影响赤泥表面电荷的电性及吸附结构,从pH值在2.95,5.04,6.98,9.0