凈水廠污泥的磷吸附特性研究

1、凈水廠污泥的磷吸附特性研究-污泥處置摘 要：在對凈水廠進(jìn)行資源管理的過程中，要想將資源實現(xiàn)更加合 理的配置，同時確保能夠進(jìn)一步優(yōu)化發(fā)展，就需要對凈水廠的污泥開 展有效的處理。本文主要探討了采用磷吸附的方式，證實影響凈水廠 污泥磷吸附能力的影響因素與溫度與 pH值有關(guān)，希望在今后的研究 工作中有所幫助。關(guān)鍵詞：凈水廠污泥；磷；吸附在對凈水廠污泥進(jìn)行處理的過程中， 首先要明確其來源，凈水廠 的污泥大多是來自自來水在生產(chǎn)時遺留下來的剩余廢物，這些剩余廢物中包含了大量的雜質(zhì)，例如土壤顆粒以及膠質(zhì)物質(zhì)等，在生產(chǎn)自來 水的過程中，往往都會采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝進(jìn)行處理， 即混凝沉淀 -過濾-消毒，因此在這一過

2、程中難以避免的會產(chǎn)生污泥， 對自來水 的水質(zhì)造成不良影響。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，凈水廠在處理污泥過程 中采用了全新的解決辦法，希望能夠?qū)窈蟮馁Y源利用提供一定的幫 助。1準(zhǔn)備材料與方法1.1試驗材料首先選定一家凈水廠作為試驗對象，該廠主要水源來自黃河水， 絮凝劑主要采用聚合氯化鋁（PAC）,在黃河河道中選取試驗對照土 樣品若干，然后將兩種土風(fēng)干，放入溫度為110C的環(huán)境中進(jìn)行烘烤， 持續(xù)時間為2h,將土樣烘干后粉碎，準(zhǔn)備篩選。1.2 土樣的磷等溫吸附試驗分別配制不同磷濃度的KH2PO4溶液，將KOH以及HCI溶液中 的pH值調(diào)節(jié)至乙在容量為100mL的三角燒瓶中稱取適量的凈水廠 污泥，一般情況下

3、0.25g即可。隨即加入準(zhǔn)備好的溶液 25mL，然后 再滴入適量的氯仿，氯仿不宜過多，主要作用是為了防止微生物活動 過于活躍。對搖床進(jìn)行調(diào)節(jié)，在轉(zhuǎn)速為（180±2）r/min的前提下，進(jìn) 行反應(yīng)，反應(yīng)時間為24h，再取出溶液放入濾膜中進(jìn)行過濾，進(jìn)而在 濾液中將磷濃度測量出來，上述樣品中，每個樣品都要做三個平行， 以便更加準(zhǔn)確的測定磷含量。1.3 土樣的磷吸附動力學(xué)試驗緊接著需要進(jìn)行磷吸附的動力學(xué)試驗。 在該試驗中主要探究影響 磷吸附能力的因素有哪些。首先是探究溫度這一影響因素，先將pH值設(shè)定為7,在磷濃度為150mg/L的KH2PO4溶液中，加入1.0g的 凈水廠污泥，將其放入容量為

4、100mL的三角燒瓶中，然后仿照前文 中的試驗過程，置于恒溫?fù)u床中并且將轉(zhuǎn)速設(shè)置為（180±2）r/min， 分別在時間值為Omin至480min的時間段中進(jìn)行取樣，每次取樣后將 溶液過濾并且對其中所含有的濃度進(jìn)行分析。同樣是對每個樣品進(jìn)行三個平行，并觀察結(jié)果。在測定pH值對磷吸附能力的影響試驗中，首先要進(jìn)行 KH2PO4 溶液的配制，其磷濃度的含量為150mg/L，將pH值分別調(diào)節(jié)至五個 狀態(tài)中，即pH為3/5/7/9/11時，然后將搖床的溫度設(shè)定為 45C,根 據(jù)上文中對試驗的要求進(jìn)行測定，試驗順序相一致，對 pH值進(jìn)行分 析，探究其對磷吸附的影響程度。接下來要探究的內(nèi)容是初始濃

5、度對磷吸附能力是否會產(chǎn)生影響， 所以要將KH2PO4溶液中的初始濃度分別設(shè)為100mg/L、150mg/L以 及200mg/L三種類型，然后將搖床的溫度設(shè)為 45C，在試驗中的其 他條件與上文試驗相一致，探究是否初始濃度會對磷吸附能力產(chǎn)生影 響。1.4分析方法在該試驗中，主要研究了影響磷吸附能力的因素有哪些。采用X熒光光譜的方式對土樣中元素的組成進(jìn)行分析， 溶液磷的含量主要運(yùn) 用鉬銻抗分光光度法進(jìn)行測定，使用型號為PHS-25的pH計對pH值 進(jìn)行測定。2結(jié)果與探討在吸附等溫試驗中，主要對比了土樣以及凈水廠污泥中磷吸附能 力之間不同的差異性，因此進(jìn)行了吸附試驗。在該試驗中，運(yùn)用吸附 等溫方程進(jìn)

6、行分析，并將其與曲線作擬合處理，結(jié)果顯示磷吸附能力 達(dá)到了對照土樣的17倍以上，二者具有較大的差異性。在這種情況 下對差異性進(jìn)行分析得知，主要的影響因素是由于二者是由不同元素 組成的，其中凈水廠污泥中含有大量的鋁化物， 其含量是對照土樣的 7.1%。除了自身攜帶以外，在生產(chǎn)自來水的過程中所使用的PAC混凝劑也具有鋁化物這一成分，所以造成鋁化物的含量偏大，可以證實 這一因素對磷吸附能力會產(chǎn)生一定的影響。綜上，研究表明，材料對 磷的吸附能力與其鋁含量有關(guān)，鋁含量高的材料磷吸附性能強(qiáng)，凈水 廠污泥中所含的混凝劑在磷吸附中發(fā)揮重要作用。溫度對土樣磷吸附的影響如圖1所示從圖1中可以看出，凈水廠污泥對磷的

7、吸附量都隨時間延長而增 大，溫度為15C、30C和45C時，試驗結(jié)束時，凈水廠污泥磷的吸 附量占總量的76.7%、88.8%和97.5%。從圖1還可以看出，同一反 應(yīng)時間時，凈水廠污泥對磷的吸附量隨溫度的升高而增大， 原因是在 吸附的過程中，溶液中的磷酸根需要首先擴(kuò)散到顆粒表面， 然后進(jìn)入 顆粒內(nèi)部，溫度升高，磷酸根擴(kuò)散速度增加，同時克服污泥表面液膜 阻力的能力增強(qiáng)，使反應(yīng)進(jìn)行得更加迅速。pH值的改變可能影響吸附質(zhì)的存在狀態(tài)，還可能影響吸附劑表 面的電性或者吸附劑的結(jié)構(gòu)等，因此，pH是影響吸附效果的重要因 素。隨著pH的降低，凈水廠污泥對磷的吸附量增大，原因可能是在 溶液pH值較低時，水中的磷酸根與凈水廠污泥表面的羥基發(fā)生配位 體交換反應(yīng)。在同一反應(yīng)時間時，初始濃度越大，凈水廠污泥對磷的吸附量越 大。不同初始濃度的吸附過程也可以15min為界分為快速和慢速吸附 兩個階段，初始濃度越大，在慢速吸附階段吸附曲線相對較陡，這說 明初始濃度越高，吸附達(dá)到平衡所需時間越長。3結(jié)論在試驗條件下，凈水廠污泥對磷的吸附量隨溫度升高而增加；隨著溶液初始pH的增大逐漸降低，隨著初始濃度的增加增大。一級動 力學(xué)方程能夠很好的描述凈水廠污泥對磷的吸附過程。凈水廠污泥具有良好的磷吸附能力，具有作為污水磷吸附材料的巨大潛力。參考文獻(xiàn)1 董慶潔，邵仕香，李乃？ u,郭星，孟欣.凹凸棒土復(fù)合吸附劑