10种人工湿地填料对磷的吸附特性比较

为筛选出更优质的人工湿地填料,采用等温吸附和动态吸附实验,测定了10种人工湿地填料火山石、砾石、碎石、碎砖、生物陶粒、无烟煤、高炉渣、活性炭和沸石的堆积密度和孔隙率以及各填料对磷的吸附特性。结果表明,火山石和活性炭的堆积密度较小分别为0.74 g/cm3和0.58 g/cm3,火山石的孔隙度最大为77%。Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对磷的吸附特征;通过Langmuir模型计算,各填料对磷的理论饱和吸附量大小依次为生物陶粒无烟煤碎石活性炭砾石沸石碎砖火山石高炉渣沙。无烟煤、生物陶粒、碎砖、活性炭、高炉渣的动态吸附特征可以用准2级动力学方程来进行描述。各填料对磷的吸附都包括快、中、慢3个阶段。火山石是湿地填料较好的选择之一;生物陶粒和无烟煤等除磷能力比较强的填料可以作为磷负荷比较大的湿地的填料。     

7种人工湿地填料对污水中营养盐吸附能力的评价

为筛选对污水中氮、磷吸附效果较好的填料,选取7种在污水处理中较常用到的填料(煤渣、火山岩、活性炭、沸石、牡蛎壳、钢渣和河沙)作为研究对象,考察其吸附、解吸特性。结果表明,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合填料对氨氮(NH_4~+-N)和磷酸盐(PO_4~(3-))的吸附特征。通过Langmuir模型计算,沸石、活性炭、火山岩和牡蛎壳对NH_4~+-N的理论饱和吸附量较大;钢渣、牡蛎壳、沸石和煤渣对PO_4~(3-)盐的理论饱和吸附量较大。在动力学特征研究中,沸石和钢渣分别对NH_4~+-N和PO_4~(3-)保持了较高的吸附速率,同时其解吸风险也较其他填料大。综合评价填料对NH_4~+-N与PO_4~(3-)的等温吸附过程、吸附动力学特征及解吸风险,发现沸石和钢渣分别对NH_4~+-N和PO_4~(3-)具有很强吸附能力,可针对不同浓度含氮、磷废水进行适当选择及搭配使用,牡蛎壳对NH_4~+-N和PO_4~(3-)同时具有较强的吸附能力,是作为人工湿地填料的较好选择。     

4种人工快速渗滤系统填料对氮磷的吸附和解吸特性研究

为筛选适合的人工快速渗滤系统填料,通过动态吸附、等温吸附和解吸实验,研究了黏土陶粒、页岩陶粒、细砂和粗砂的吸附和解吸特性。结果表明,Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对氨氮和磷的吸附特征,对氨氮和磷的饱和吸附量由大到小依次为:页岩陶粒细砂粗砂黏土陶粒,对氨氮和磷的解吸率由大到小依次为:黏土陶粒细砂粗砂页岩陶粒。对于人工快速渗滤系统而言,当其处理后的出水用于农灌时,为了提高其水力负荷、减少其堵塞的可能性,应该选择黏土陶粒和粗砂作为其填料。     

4种人工快速渗滤系统填料对氮磷的吸附和解吸特性研究

为筛选适合的人工快速渗滤系统填料,通过动态吸附、等温吸附和解吸实验,研究了黏土陶粒、页岩陶粒、细砂和粗砂的吸附和解吸特性。结果表明,Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对氨氮和磷的吸附特征,对氨氮和磷的饱和吸附量由大到小依次为:页岩陶粒>细砂>粗砂>黏土陶粒,对氨氮和磷的解吸率由大到小依次为:黏土陶粒>细砂>粗砂>页岩陶粒。对于人工快速渗滤系统而言,当其处理后的出水用于农灌时,为了提高其水力负荷、减少其堵塞的可能性,应该选择黏土陶粒和粗砂作为其填料。     

5种填料对污水中氮磷的吸附特性研究

针对富营养化水体,为筛选吸附氮磷效果较好的填料,选取5种人工湿地填料沸石、陶粒、轮胎颗粒、火山岩、蛭石,采用等温吸附和动态吸附,研究各填料的吸附特性,并模拟污水对5种填料的吸附效果进行分析。结果表明,Langmuir和Freundlich方程都能较好的描述各填料的吸附特征,通过Langmuir的拟合,理论上5种填料对氨氮的吸附量从大到小依次为沸石火山岩蛭石陶粒轮胎颗粒;对磷的吸附量从大到小依次为陶粒火山岩蛭石沸石轮胎颗粒;各填料对氮磷的吸附动力学特征可以用双常数方程和Elovich方程拟合,5种填料对污水进行处理时,沸石除氮能力较强,轮胎颗粒除磷能力较强;从吸附效果和经济适用的角度来看,5种填料中轮胎颗粒更适合作为人工湿地填料。     

5种填料对污水中氮磷的吸附特性研究

针对富营养化水体,为筛选吸附氮磷效果较好的填料,选取5种人工湿地填料沸石、陶粒、轮胎颗粒、火山岩、蛭石,采用等温吸附和动态吸附,研究各填料的吸附特性,并模拟污水对5种填料的吸附效果进行分析。结果表明,Langmuir和Freundlich方程都能较好的描述各填料的吸附特征,通过Langmuir的拟合,理论上5种填料对氨氮的吸附量从大到小依次为沸石>火山岩>蛭石>陶粒>轮胎颗粒;对磷的吸附量从大到小依次为陶粒>火山岩>蛭石>沸石>轮胎颗粒;各填料对氮磷的吸附动力学特征可以用双常数方程和Elovich方程拟合,5种填料对污水进行处理时,沸石除氮能力较强,轮胎颗粒除磷能力较强;从吸附效果和经济适用的角度来看,5种填料中轮胎颗粒更适合作为人工湿地填料。     

三种人工湿地填料对氨氮与磷的吸附特性

采用等温吸附、吸附动力学、填料饱和吸附后氨氮与磷解吸实验,研究了浮石、陶结和陶粒对氨氮和磷的吸附特征。结果表明,Langmuir和Freundlich等温吸附方程均能较好拟合各填料对氨氮和磷的吸附特征,各填料对氨氮的最大吸附量顺序依次为浮石(64.91 mg/kg)>陶结(36.11 mg/kg)>陶粒(22.23 mg/kg),对磷的最大吸附量顺序依次为浮石(127.77 mg/kg)>陶粒(15.38 mg/kg)>陶结(无吸附);各填料对氨氮与磷的全程平均吸附速率大小顺序与最大吸附量大小顺序一致;Bangham吸附速率方程能较好描述浮石与陶粒对氨氮与磷、陶结对氨氮的等温吸附动力学特征;氨氮解吸风险为陶粒>陶结>浮石,磷解吸风险为陶结>陶粒>浮石。综合考虑,浮石更适合作为去除污水中氨氮与磷的人工湿地填料。     

人工快速渗滤系统对降雨径流净化效果研究

为提高人工快速渗滤系统的净化效果,选取绿沸石、牡蛎壳、黏土陶粒三种填料对径流中COD、氨氮、总磷等污染物进行等温吸附、动力学吸附试验,并进行Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合。结果表明,Langmuir和Freundlich模型均能较好拟合各填料对径流中各污染物的吸附特征,对氨氮及COD饱和吸附量由大到小依次为：绿沸石>黏土陶粒>牡蛎壳;对总磷饱和吸附量由大到小依次为：牡蛎壳>黏土陶粒>绿沸石。并以牡蛎壳及黏土陶粒作为特殊填料进行小试试验。实验结果表明,新型填料的人工快速渗滤系统对COD、氨氮、总氮、总磷的去除率分别为92.5%、77.4%、77.0%、75.6%,相较于传统填料的人工快速渗滤系统有较好的去除效果,可将牡蛎壳及黏土陶粒作为人工快速渗滤系统的特殊填料。     

钢渣陶粒与钢渣的除磷性能对比

以钢渣为主要原料,添加少量黏土和造孔剂制备陶粒,对钢渣陶粒和钢渣的理化性能、除磷效果、等温吸附特征做了对比。结果发现,钢渣陶粒具有质轻、多孔等特征,除磷效果明显优于钢渣。在20 ℃条件下,两种材料对磷的等温吸附均符合Langmuir模型,钢渣陶粒的理论最大吸附量是钢渣的3.3倍。对除磷失效的钢渣陶粒和钢渣进行XRF检测和化学分析,结果表明,两种材料对磷的去除都以生成磷酸钙沉淀为主,前者所含的磷酸二钙型产物比例较高。     

钢渣陶粒对废水中磷的吸附特性

对钢渣进行粉碎和烧结造粒,通过批次试验考察了其吸附除磷的特性。结果表明:钢渣陶粒的除磷效果显著,且对进水pH有较好的适应性。与颗粒内扩散模型相比,准二级动力学方程能更好地描述钢渣陶粒对磷的吸附全过程;钢渣陶粒对磷的等温吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型,是自发、吸热的熵增型反应,升温有利于吸附的进行。     

不同填料组合对污水中氮磷去除效果的研究

选用陶粒、火山岩、沸石、轮胎颗粒4种填料,通过单一填料的动态吸附实验分析模拟污水下各填料对氮磷的吸附效果,并在此基础上进行不同填料组合的优化配比,考察不同填料组合对氮磷去除效果的差异。结果表明,在单一填料动态吸附实验中,沸石对氨氮的去除效果较好,吸附平衡时去除率为97.2%,吸附量为15.06 mg/kg;轮胎颗粒对磷的去除效果较好,吸附平衡时去除率为98.9%,吸附量为5.44 mg/kg。在不同填料组合优化配比实验中,当陶粒∶火山岩∶沸石∶轮胎颗粒=1∶1∶1∶1时对氮磷的去除效果较好,吸附平衡时对氨氮的去除率为92.6%,吸附量为13.70 mg/kg;对磷的去除率为96.1%,吸附量为5.36 mg/kg。     

基于保氮保磷理念下麦饭石填料在人工湿地的运用

通过比选麦饭石、沸石、磁铁矿和无烟煤4种填料,研究了对磷及氨氮的等温吸附性能,选择对氮磷吸附能力差的填料,装填在水平潜流人工湿地装置中,研究水平潜流人工湿地在水力停留时间分别为12、18、24 h工况下对污水中各项污染物的去除率。结果表明:4种填料对氮磷的吸附效果存在较大差异,对磷的吸附表现为无烟煤磁铁矿沸石麦饭石;对氨氮的吸附表现为沸石无烟煤磁铁矿麦饭石;水力停留时间从12 h增加到24 h的过程中,以麦饭石为水平潜流人工湿地填料对进水中COD、氨氮、TN及TP的去除率也增加。设置水力停留时间为12 h,能更大程度的保留氮磷素,去除有机物,处理后的出水用于农田灌溉。     

钢渣对废水中磷的吸附性能

通过批次振荡实验研究了钢渣吸附磷的特性.结果表明,钢渣对磷的吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程,理论饱和吸附量为0.33g/kg,为优惠型吸附.吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学方程,平衡吸附量随温度升高而增加,吸附速率主控步骤为液膜扩散和颗粒内扩散同时存在.吸附热力学参数ΔH0,ΔG0,ΔS0,钢渣对磷的吸附为吸热、自发的物理吸附过程,升高温度有利于吸附进行.     

钢渣对废水中磷的吸附行为

通过批次振荡实验研究了钢渣吸附磷的特性. 结果表明,钢渣对磷的吸附过程符合Langmuir和Freundlich方程,理论饱和吸附量为0.33 g/kg,为优惠型吸附. 吸附动力学过程符合Lagergren准二级动力学方程,平衡吸附量随温度升高而增加,吸附速率主控步骤为液膜扩散和颗粒内扩散同时存在. 吸附热力学参数DH>0, DG<0, DS>0,钢渣对磷的吸附为吸热、自发的物理吸附过程,升高温度有利于吸附进行.     

改性钢渣陶粒对低浓度磷的吸附特征

为了阐明改性钢渣陶粒应用于水体除磷的可行性,通过吸附实验研究了镧铁复合氧化物改性钢渣陶粒对低浓度磷的吸附特性,考察了投加量、pH、共存离子等因素对除磷率的影响,并研究其吸附动力学特性。采用NaOH作为再生剂,比较了吸附饱和的改性钢渣陶粒经不同条件再生处理后的除磷效果。结果表明,对于初始磷浓度1 mg/L的溶液,吸附剂投加量5 g/L,pH为7时,除磷率高达99.07%;HCO_3^-和SO_4-和SO_4^(2-)对除磷的抑制作用较强。吸附动力学过程符合准二级动力学模型。使用1.5 mol/L NaOH浸泡60 min是较为合理的再生条件,一次再生后的除磷率仍可达98.51%。     

改性钢渣陶粒对低浓度磷的吸附特征

为了阐明改性钢渣陶粒应用于水体除磷的可行性,通过吸附实验研究了镧铁复合氧化物改性钢渣陶粒对低浓度磷的吸附特性,考察了投加量、pH、共存离子等因素对除磷率的影响,并研究其吸附动力学特性。采用NaOH作为再生剂,比较了吸附饱和的改性钢渣陶粒经不同条件再生处理后的除磷效果。结果表明,对于初始磷浓度1 mg/L的溶液,吸附剂投加量5 g/L,pH为7时,除磷率高达99.07%;HCO_3~-和SO_4~(2-)对除磷的抑制作用较强。吸附动力学过程符合准二级动力学模型。使用1.5 mol/L NaOH浸泡60 min是较为合理的再生条件,一次再生后的除磷率仍可达98.51%。     

颗粒蛤蜊壳对污水中磷的吸附性能

选用生活中常见的厨余废弃物蛤蜊壳对污水中的磷进行吸附。分别采用linear、Langmuir、Freundlich等温吸附模型对反应吸附数据进行拟合,采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和Elovich模型描述颗粒蛤蜊壳对水中磷的吸附动力学过程,并对反应进行热力学研究。此外,研究温度、粒径、投加量和pH等因素对蛤蜊壳吸附磷的影响。试验结果表明:Langmuir方程更适合描述颗粒蛤蜊壳的吸附行为,相关性达到显著水平;准二级动力学方程更适用于描述颗粒蛤蜊壳对水中磷的吸附动力学过程。Gibbs自由能(ΔG)0,焓变(ΔH)0,说明颗粒蛤蜊壳对磷的吸附是自发的吸热反应。蛤蜊壳粒径越小对磷的吸附量越大;蛤蜊壳投加量越大,磷去除率越高而吸附量越低;酸性条件利于蛤蜊壳对磷的吸附。     

水体扰动对三峡库区泥沙磷吸附解吸特性的影响

选取三峡库区上游寸滩河段泥沙,研究在不同水体扰动强度下三峡库区泥沙对磷的吸附解吸特性。结果表明,泥沙对磷的吸附可分为快速和慢速两个阶段,符合准二级动力学模型,Langmuir能较好地描述三峡库区泥沙对磷的等温吸附行为。单位质量泥沙对磷的吸附量随着扰动强度增大而增大,250 r/min转速下单位质量泥沙对磷的平衡吸附量是静置(0 r/min)条件下的1.39倍。饱和吸附磷的污染泥沙对磷的解吸动力学过程也分为快、慢两个阶段,符合准二级动力学模型,在中等、较强强度的扰动下,污染泥沙对磷的解吸随着扰动强度增强而增加,但当扰动强度较小时(如100 r/min),泥沙对磷解吸量与静置时相近,说明泥沙对磷的吸附有一定的稳定性。     

曝气对水平潜流人工湿地填料吸附磷性能影响

为研究曝气对人工湿地填料吸附磷性能的影响,对运行近3 a的曝气及未曝气人工湿地填料进行直接解吸、直接吸附和吸附后再解吸能力的实验研究。结果表明,两人工湿地磷吸附量在床体中的分布由进水端到出水端、表层到底层呈逐渐降低的趋势。曝气对人工湿地磷的吸附具有促进作用,床体各处填料量有不同程度的吸附量,且相比未曝气人工湿地磷的吸附量增加了8.93%~18.15%。人工湿地填料对磷吸附的同时伴有解吸过程,解吸量占总吸附量的2%~10%。     

多级土壤渗滤系统填料的脱氮除磷性能研究

为筛选用于多级土壤渗滤系统的填料,选取活性炭、粉煤灰、膨润土、煤渣及红黏土作为土壤砖块材料,2种粒径(1～3 mm和3～5 mm)的生物陶粒和沸石作为渗滤层材料,进行渗透性、氮磷等温吸附以及硝化反硝化强度研究。结果表明,活性炭和煤渣的添加可以有效改良红黏土渗透性;Langmuir方程能更好地描述各填料对氮磷的吸附特征;通过拟合,红黏土、粉煤灰及活性炭对磷的理论饱和吸附量较大,沸石及红黏土对NH4+-N的吸附能力较强;室外接种2个月后,沸石的硝化能力明显高于其他填料,而活性炭、煤渣的反硝化能力显著高于其他填料。综合考虑,2种粒径的沸石均适宜作为多级土壤渗滤系统渗滤层材料,红黏土混合质量分数20%～40%的活性炭或煤渣更适合作为土壤砖块层填料。