改性粉煤灰去除城市景观水中磷的试验研究

利用硫酸改性的粉煤灰对模拟城市景观水体中磷的吸附特性进行了试验,并获得了相应的技术参数,在此基础上对实际城市景观水体进行了除磷试验研究.结果表明:改性粉煤灰在5min之内可基本达到磷吸附平衡,吸附反应符合Langmuir方程,相关系数:0.998,最大吸附容量达到9.19 mg/g.搅拌强度G值大于49.7s-1、pH值分别为6 和12 左右时具有良好的吸附效果;磷浓度分别为1 mg/L、0.2 mg/L、0.04 mg/L的模拟景观水体,相应改性粉煤灰投加量分别为670 mg/L、220 mg/L和100 mg/L时,出水磷浓度≤0.02 mg/L;当投加量分别提高到1 000 mg/L、250 mg/L和125 mg/L时,三种水体的出水磷浓度都检测不出.对实际城市景观水体除磷试验表明,总磷(TP) 为0.254 3 mg/L、可溶性磷酸盐(DP) 为0.026 3 mg/L和TP 为0.112 2 mg/L、DP 为0.016 3 mg/L 的两种景观水体粉煤灰投加量为250 mg/L时,具有较好的除磷效果,出水TP和DP分别降到了0.02 mg/L和0.01 mg/L的水平,且出水pH值均呈中性.     

稻秆生物炭负载Fe/Ca对化粪池中磷的吸附特性

实现磷资源的高效回收和农业废弃物的资源化利用具有重要意义。采用氯化铁、硫酸铁、氯化钙对水稻秸秆生物炭（RSB）进行改性，得到3种改性稻秆生物炭（PRSB-Fe、PRSB-FS和PRSB-Ca），采用SEM、XPS、FTIR和BET对其进行表征，并通过批量实验探究其对模拟废水和化粪池粪污分离液中磷酸盐的吸附特性。模拟废水实验结果表明：伪二级动力学方程能更好地描述改性生物炭对磷的吸附过程（R²>0.99），吸附机制以化学吸附为主，吸附等温线均更符合Freundlich方程（20 ℃），表明多层吸附可能起主导作用。共存的Cl^-基本不会影响3种改性生物炭对磷的吸附效果；对于初始磷浓度为（12.94±1.51） mg/g、pH值为7.4±0.2的化粪池粪污分离液，PRSB-Fe-5、PRSB-FS-5和PRSB-Ca-5对磷的吸附量分别是10.77、23.35、0.85 mg/g，其中PRSB-FS-5对磷的吸附效果最好，去除率高达97.31%，剩余磷浓度仅有0.37 mg/L，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。     

FeSO4应用于SBBF强化除磷

序批式生物膜滤池(SBBF)是基于序批式生物膜法的改进污水处理新型工艺,针对SBBF处理城市污水的除磷的效果较差的弊端,通过直接投加FeSO₄ 7H₂O到反应体系实现协同除磷,使得该工艺能够较好地应用于污水脱氮除磷。Fe(Ⅱ)的投加量从0.03~0.3 mM进行协同除磷试验,结果表明0.2 mM的Fe(Ⅱ)投加可为有效投加量。进一步将0.2 mM的Fe(Ⅱ)在进水阶段后投加到反应体系,稳定运行1个月,发现出水的TP稳定保持在0.5 mg/L以下,而COD和氮的去除基本不受影响。COD、NH₄⁺-N、TN和TP的平均去除率分别为84.9%、83.2%、46.3%和88.2%。反应器出水的各项指标均稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A排放标准。     

二级生化出水化学法深度除磷实验

以二级生化出水为对象,采用4种常规除磷剂开展了化学法深度除磷和投药量经验系数法研究.研究结果表明,FeCl3在pH为7.5、投加量为6.5 mg/L条件下,Al2（SO4）3在pH为6、投加量为3.75 mg/L条件下,可使出水总磷小于0.5 mg/L,且处理费用低廉,是生化出水深度除磷的适宜药剂.FeCl3在除磷的同时,对COD也具有较好的去除效果,可作为总磷和COD均超标的二级生化出水深度处理的有效途径.投药量经验系数法可根据原水和出水的磷质量浓度,估算出除磷剂投加量,在工程实践中具有较大的参考价值.     

热改性铁污泥除磷特性研究

对自来水厂含铁污泥进行高温热改性，得到热改性铁污泥（Thermally modified iron sludge:TMIS）吸附材料。试验研究了TMIS的最佳改性温度、吸附除磷最佳参数及其吸附除磷的动力学、等温线和热力学，进一步利用浸渍试验考察了吸附磷后TMIS对污染物的溶出效果。结果表明，TMIS最佳改性温度为400℃，在投加量为10 g/L，初始磷浓度为15 mg/L,pH为5，反应100 min时的条件下，磷去除率最佳，达到99.68%，吸附量为1.495 mg/g。TMIS对磷的吸附数据值符合Lagergren拟二级动力学模型与Langmuir等温吸附线模型，表明吸附是以化学过程为主的单层吸附。热力学分析表明此吸附为可自发进行的吸热反应。30 d浸渍试验结果表明，吸附磷后的TMIS体系中COD、氨氮及铁释放量均低于原污泥体系，磷释放量高于原污泥体系，但小于0.02 mg/L。     

β-FeOOH Modified Sludge Biochar as Efficient Adsorbent for Phosphate Removal

β-FeOOH改性污泥生物炭吸附除磷研究

张彦平^1*, 裴佳华¹, 李芬², 李凌冲¹, 田家宇^1*

（1.河北工业大学 土木与交通学院,天津 300401;

2.哈尔滨理工大学 土木与环境工程系,哈尔滨 150040）

摘要：

采用β-FeOOH改性污泥生物炭（FSBC）,研究了其吸附除磷的效果。结果表明：FSBC对磷具有较好的吸附效果,25°C时最大吸附量为27.17 mg/g。在初始pH 5,初始磷浓度为10mg/L时,FSBC的吸附能力比商用活性炭高57.8%。溶液中共存阴离子能抑制磷的吸附,但是阳离子（Cr(VI)和Cd²⁺）能促进吸附除磷效果。吸附动力学、吸附等温线及表征分析综合表明化学吸附,如静电引力、金属磷酸盐沉淀和氢键,在吸附过程中起主要作用。磷在FSBC表面的吸附为单分子层吸附,吸附过程为吸热反应。FSBC经过四次循环后吸附能力仅降低36.4%,而污泥炭降低了57.5%。

关键词：污泥生物炭,β-FeOOH,磷,吸附

     

镁铝双氢氧化物改性D331树脂对磷的吸附性能研究

采用共沉淀法制备的镁铝双氢氧化物(Mg-Al-LDH)改性D331 树脂(大孔丙烯酸系弱碱阴离子交换树 脂)制备了一种磷吸附材料,考察了磷初始浓度、pH、共存离子、温度等因素对改性树脂吸附磷的影响。结果 表明溶液pH 值从2.56 升高到5.71 时,改性树脂对磷的吸附能力逐渐提升,最大吸附量为42.51 mg/g;随着 吸附剂投加量的增加,当吸附剂投加量由0.7 g/L 增加到2 g/L 时,改性树脂对水中磷的去除率,由62.46% 逐 渐增加到92.34%;温度的升高,有利于改性树脂对水中磷的吸附,ΔG<0,说明吸附过程自发进行,吸附等温 线符合Freundlich 模型;吸附时间在前9h 内,吸附量从8.38 mg/g 升高到36.63 mg/g,增加了337.1%,吸附 动力学可用准二级动力学方程来描述。溶液中的阴离子对改性树脂的吸附有一定的影响,其影响顺序为, CO3 2－>SO4 2－>NO3 －;通过表征分析,改性树脂对磷酸盐的吸附机理,可能是树脂与磷酸根之间的化学吸附, 形成了内层络合物。     

锰氧化物改性硅藻土对水中As(V)的吸附性能

以硅藻土精土为基体,用锰氧化物作为改性剂制备了改性硅藻土。采用SEM、FT-IR、XRD对锰氧化物改性的硅藻土进行表征。采用静态吸附试验考查了吸附剂用量、溶液初始浓度、反应温度、溶液初始p H值、反应时间等因素对改性硅藻土吸附模拟废水中As(V)的影响。结果表明:环境温度为25℃、溶液p H为2、投加量为5 g/L时,改性硅藻土对2 mg/L的As(V)吸附效果最佳,去除率可达到98.5%以上,处理后的废水中As(V)浓度小于30μg/L,低于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中总砷的排放标准。吸附过程符合Langmuir等温模型和伪二阶动力学模型。     

硫酸改性粉煤灰/炉渣混合物处理含磷废水的工艺研究

利用化学沉淀及吸附的方法,研究硫酸改性粉煤灰/炉渣混合物对含磷废水的去除效果。通过单因素对比试验考察粉煤灰/炉渣混合物投加量、p H值、反应温度、搅拌时间、静置时间对除磷效果的影响,并确定最佳工艺条件。实验结果表明:处理10 mg/L模拟含磷废水,硫酸改性粉煤灰/炉渣混合物(质量比1∶1)投加量为2 g/L、反应温度25℃、p H值为8、搅拌时间10 min、静置时间2 h为最佳工艺条件,除磷率在93%以上,符合国家污水排放一级标准。     

微生物改性钢渣去除废水中砷(Ⅲ)的性能研究

以固体废弃物钢渣为原始材料,通过微生物浸泡侵蚀进行改性,对其除砷(Ⅲ)影响因素、吸附等温线及动力学进行考察。结果表明:改性钢渣在pH=7时对砷(Ⅲ)吸附效果最佳,且在一定范围内吸附量与温度成正比例关系,同时吸附量随着投加量的增加而增大。改性后的钢渣对砷(Ⅲ)的静态吸附效果更符合Langmuir等温吸附模型(R2=0.981 8),最大拟合吸附量为2 500μg/g。动力学模型符合准二级动力学拟合方程(R2=0.999 8),并对材料进行XRF(X射线荧光光谱分析)、SEM(扫描电子显微镜)分析,探索其除砷机理。     

钢渣和γ-Al2O3对水溶液中磷的吸附特性比较

研究了钢渣和γ-Al2O3对水溶液中磷素的等温吸附特征和吸附动力学过程。考察了初始溶液质量浓度和温度对吸附作用的影响,计算了钢渣和γ-Al2O3对磷素的吸附速率。结果表明：两者均符合Langmuir等温吸附模型,对磷素的最大吸附量：钢渣（0．3055mg／g）〈γ-Al2O3（0．6868mg／g）;但缓冲容量：钢渣（0．8719L／mg）〉,γ-Al2O3（0．6131L／mg）,钢渣具有较高的除磷性价比。随着初始溶液质量浓度的增大,钢渣和γ-Al2O3对磷素的平衡吸附量均增大,并显著延长了钢渣达到吸附平衡的时间。温度升高对两者的影响不大,只是显著延长了钢渣达到吸附平衡的时间。温度较高,初始溶液质量浓度较高的条件下,γ-Al2O3的吸附速率较大,有利于吸附作用的进行;相反的条件下,则有利于钢渣吸附作用的进行。钢渣和γ-Al2O3吸附除磷的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,由该模型可以估算出其对水溶液中磷素的平衡吸附量,误差基本在7％以内。     

氢氧化镁处理含磷废水

为了研究氢氧化镁对磷的吸附能力,考查了氢氧化镁用量,吸附时间,废水初始pH以及温度等因素对磷的去除率的影响,同时测定了氢氧化镁吸附磷时的吸附等温线.结果表明,氢氧化镁吸附磷符合Langmuir模型,并得出了其Langmuir吸附等温方程,属于典型的单分子层吸附;氢氧化镁处理含磷4 mg/L的废水时,氢氧化镁的最佳投入量为0.6 g/L,反应时间仅为5 min,可使得磷的去除率达到95％以上;温度对磷去除率的影响并不明显,可在室温下进行;且实验表明氢氧化镁具有较强的缓冲能力,此吸附可在较宽pH范围内进行;处理含磷废水后的氢氧化镁可循环使用.     

钢渣去除可溶性淀粉及其动力学过程研究

为了开发利用钢渣的吸附性能,研究了钢渣细度、用量、溶液温度、pH值对钢渣吸附去除淀粉的影响以及钢渣吸附淀粉的动力学曲线和等温吸附方程,试验结果表明,钢渣对可溶性淀粉的吸附速度快,吸附容量大,吸附过程符合Langmuir等温吸附方程,动力学过程可用Langergen准一级反应动力学方程描述。     

生物炭对亚甲基蓝的吸附动力学

采用静态吸附试验确定生物炭吸附的最适宜温度、振荡速度、亚甲基蓝初始浓度、生物炭投加量及吸附时间的范围,选择吸附温度、亚甲基蓝初始浓度、生物炭的投加量进行正交实验,得到最优吸附工艺条件:反应温度35℃,生物炭的投加量0.4g,亚甲基蓝的浓度45mg/L,生物炭对亚甲基蓝的去除率98.6%,吸附量5.54mg/g.最优条件下的动力学研究表明亚甲基蓝溶质分子在两相界面上进行的吸附达到平衡时,亚甲基蓝浓度与生物炭的吸附量之间符合Freundlich吸附等温线.吸附动力学特性符合准二级吸附动力学,生物炭对于亚甲基蓝的吸附以化学吸附为速率控制步骤.     

二氧化锰改性多壁碳纳米管吸附水中Sb(Ⅲ)

采用液相氧化还原法制备二氧化锰/多壁碳纳米管（MnO2/MWNTs）复合材料,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、激光粒度仪和N2吸附-脱附对改性前后MWNTs的物化性能进行表征.通过对水中Sb(Ⅲ)的静态吸附试验考察改性碳纳米管的吸附容量,同时还考察pH值、锑的初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间和温度对吸附效果的影响.结果表明,在Sb(Ⅲ)初始浓度为1.5 mg/L、吸附剂投加量为0.5 g/L、温度为298 K、pH值为2.00的条件下,二氧化锰改性后的碳纳米管对锑的去除率可达到97.72%,比未改性碳纳米管的去除率提高51.29%,吸附容量也从原始CNT的3.01 mg/g增大到6.00 mg/g.最后发现该吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温线,pH值对吸附效果的影响较大.     

活性氧化铝除磷吸附剂的试验研究

本研究以活性氧化铝为吸附剂,用静态实验方法,对活性氧化铝进行吸附除磷性能评价。实验结果表明,r=Al2O3最佳投加量为0．5mg／50mL,最适宜的pH值是2.8～3．8,吸附平衡时间为2h,最大吸附容量为9．4mg／g,当磷的初始浓度为10mg／L时去除率最高。     

铁改性锰矿对砷的吸附性能研究

研究了影响铁改性锰矿除砷效果的各种因素,并对改性前后锰矿的吸附等温线进行了研究。结果表明,铁改性的最佳浓度为20g/L。在改性锰矿投加量为0.100 0g、反应温度为20℃、反应时间为60min、pH为3.0的条件下,对质量浓度为200μg/L的含砷水样,改性锰矿对As(Ⅴ)的去除率高达98.34%,而对As(Ⅲ)的去除率只有85.11%。水中Ca2+、Fe3+有增强砷的去除效果的趋势;SiO23-、CO23-和HCO3-能明显降低其去除效果。正交实验表明,SiO23-对改性锰矿除砷效果的影响大于CO23-,反应温度和时间对其影响则较小。改性前后锰矿的吸附等温线表明,在反应温度为20℃、改性锰矿投加量为0.100 0g的条件下,改性锰矿对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的饱和吸附量分别为1.701 5mg/g和2.112 0mg/g,分别比改性前提高了96.77%、87.23%。     

聚合氯化铝对A-BAF工艺运行特性的影响

为解决曝气生物滤池(biological aerated filter,BAF)工艺不能有效除磷的问题,采用向缺氧-曝气生物滤池工艺(anoxic-biological aerated filter,A-BAF)缺氧段投加聚合氯化铝的方法以提高除磷效果.通过小试试验考察聚合氯化铝(poly aluminum chloride,PAC)对A-BAF工艺运行特性的影响.结果表明:投加PAC能有效提高A-BAF工艺的除磷效果,对有机物的去除、硝化和反硝化均无明显影响.在进水TP为3.5 mg/L、PAC投加量为100 mg/L的条件下,出水TP由2.57 mg/L降至0.34 mg/L;而出水COD、NH4+-N和TN质量浓度均在30、1和11 mg/L左右.同时,投加PAC有利于延长BAF滤柱的反冲洗周期,反冲洗周期由原来的4 d提高到10 d,剩余污泥的比阻也由未投加药剂时的210×1012m/kg降至125×1012m/kg.     

钢渣处理汞污染海水的研究

选取一种钢铁工业废物——钢渣处理含汞海水,探讨了钢渣含量、钢渣粒径和汞初始浓度对除汞效果的影响.研究结果表明：钢渣对汞具有较好的去除效果,投加5 g/L 80目（粒径〈0.18 mm）钢渣处理0.5μg/L的含汞海水,汞的去除率达到90.6%.钢渣对汞的去除主要是吸附作用,通过钢渣处理能够显著降低污染海水中汞浓度,为解决海洋汞污染提出了一种有效途径.     

硫酸亚铁改性粉煤灰处理含磷废水

利用硫酸亚铁改性粉煤灰进行含磷废水的处理,探讨了pH值、粉煤灰投加量和吸附平衡时间对除磷效率的影响以及改性粉煤灰除磷的机理。实验结果表明,对于100mL含磷质量浓度为30.0 mg.L-1的溶液,改性粉煤灰除磷的最佳条件:pH 10,粉煤灰吸附容量1.0 mg.g-1,吸附平衡时间25 min;改性后的粉煤灰对磷的吸附符合Freundl-ich等温吸附公式。