人工湿地填料对氮磷的静态吸附筛选实验

第38卷第11期2009年11月辽宁化工LiaoningChemicalIndustryV0J．38．No．11November，2009人工湿地填料对氮磷的静态吸附筛选实验赵玉华，邢国印，赵杰(沈阳建筑大学市政与环境学院，辽宁沈阳110168)摘要：通过考察填料对水中氮磷的吸附性能，为人工湿地填料的选择提供依据。在水中投加一定量填料，在不同条件下进行磁力搅拌，测定填料对氮磷的吸附性能。结果表明填料粒径为8～12目，固液比50mg／L，搅拌速率300r／min，搅拌时间3h，原水pH约为6．5，氨氮的初始质量浓度30mg／L左右、磷的初始质量浓度3mg／L左右时，煤灰渣对氨氮的去除率6．6％，对磷的去除率30％；沸石对氨氮的去除率40％，对磷的去除率22．8％；蛭石对氨氮的去除率28．5％，对磷的去除率9％。pH对氮磷吸附的影响较大，原水在碱性和中性的条件下，对氮磷的吸附性能要优于酸性条件。关键词：人工湿地；填料；吸附；除氮磷中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1004—0935(2009)11—0773—04目前，我国绝大部分城市污水厂均采用传统的二级活性污泥法处理工艺，这种工艺对氮、磷去除率不高，且投资高，能耗大，运行管理要求高J。因此，我国迫切需要开发具有高效、简易、低耗的污水处理技术。我国最新颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)对新建及已建污水处理厂提出了更高的要求，污水脱氮除磷技术在我国的发展前景将更加广阔J。人工湿地技术具有高效率、低投资、低运转费、低能耗等优点。人工湿地污水处理技术于20世纪80、90年代在欧洲、美国、加拿大、日本等地得到了广泛的应用。目前上述国家都有了一定规模的人工湿地系统，美国、丹麦、德国、英国等都有数百座人工湿地系统在运行，新西兰也有大约8O个人工湿地在使用。我国在此方面的研究较晚，直到”七五”期间才有了一定的规模J，大致落后发达国家十余年。而填料在人工湿地中发挥着重要的作用，对磷和氮的去除是人工湿地处理污染水体的重要因素，因此实验研究填料的性能、去污机理是十分必要的，这样可以更好的充分利用填料的特性，为人工湿地填料的选择提供依据。1实验部分1．1实验水质实验所用的污水是用自来水和硫酸氨、磷酸二氢钾、葡萄糖配制而成。实验所配污水的质量浓度见表1。1．2分析方法或仪器水质指标及分析方法见表2。表1实验所用原水水质表2水质指标及分析方法1．3填料的选择实验选择沸石、蛭石和煤灰渣这3种填料进行实验研究。沸石来自于朝阳市水泥厂，蛭石来自于某矿场，煤灰渣来自于某锅炉房。1．4实验方法取一定量填料投入200mL锥形瓶中，加入200mL一定浓度的污水。在磁力搅拌器上以转速300r／min、温度20℃，搅拌一定的时间，离心取上清液，分析其中NH；一N、TP的含量。由实验结果求得填料对污染物的吸附量。分别改变反应条件中的吸附时间、吸附剂投量、pH、原水浓度、粒径，分析这些条件对NH4*一N、TP吸附效果的影响。2实验结果与讨论2．1吸附时间对吸附效果的影响基金项目：辽宁省自然基金项目(20062004)。收稿日期：2009-07-25作者简介：赵玉华(1959一)，女，教授。774辽宁化工2009年11月条件：3种吸附剂投量均为50L，粒径为2．3～3．5mm。原水氨氮质量浓度为38．6mg／L，磷的质量浓度为3．5mg／L，pH为6．5。考察在不同吸附时间下，对NH4一N、TP的去除效果。●褂●斛篮时间／min图1氨氮去除效果随时间的变化时I'~／rni“图2磷去除效果随时间的变化从图1可以看出3种填料对氨氮的吸附随吸附时间的增长去除率有所提高，沸石是具有多空穴结构的硅铝酸盐，每个硅原子的周围有4个氧原子(铝原子)，分占四面体的4个角，硅原子处于四面体中心，形成硅铝酸盐骨架结构孔道和孑L穴，骨架外的金属离子可被NH4+所交换。蛭石次之，煤灰渣吸附效果最差，且吸附效果有所波动，可能是解吸造成的结果。从图2可以看出3种填料对TP的吸附随吸附时间的增长去除率有所提高，煤灰渣对TP的吸附效果较好，吸附容量大，由于其多孑L结构，孑L隙率大，更有利于溶液中磷均匀地吸附在基质表面，进而促进了铝离子与磷的物理化学作用，促进了钙与磷化学反应的完全进行。沸石次之，蛭石吸附效果最差，但沸石和煤灰渣在120min后吸附效果趋于平缓，蛭石在150min后趋于平缓。2．2吸附剂投量对吸附效果的影响条件：搅拌时间取2h，粒径为2．3～3．5mm。原水氨氮质量浓度为34．2mg／L，磷的质量浓度为3．1mg／L，pH为6．3。分别考察了不同吸附剂投量下，各填料对NH4一N、TP的去除效果。冰褂篮冰-斟投量／·L)图3氨氦去除效果随填料投量的变化投量／(g‘L)图4磷去除效果随填料投量的变化从图3可以看出3