人工湿地填料对氮磷的静态吸附筛选实验_赵玉华

第38卷第11期辽宁化工Vol.38,No.112009年11月LiaoningChemicalIndustryNovember,2009科学研究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[1]。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[2]。人工湿地技术具有高效率、低投资、低运转费、低能耗等优点[3-4]。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[5]。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80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[6-7],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实验所用原水水质污染物CODTPNH+4-N质量浓度/(mg·L-1)125.8～346.23.1～3.832.1～38.6表2水质指标及分析方法[8]序号水质指标检测方法或仪器1NH+4-N纳氏试剂分光光度法法2TP钼锑抗分光光度法3pH自动电位滴定仪4COD重铬酸钾法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+4-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NH+4-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-),女,教授。条件:3种吸附剂投量均为50g/L,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NH+4-N、TP的去除效果。图1氨氮去除效果随时间的变化图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孔穴,骨架外的金属离子可被NH+4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,由于其多孔结构,孔隙率大,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