重力压缩纤维球处理黑臭水体氮/磷的应用效果研究

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随着我国城市化、工业化进程的加快,城市污水排放量不断增加,大量未经处理的生活污水以及工业废水排入环境中,导致水体受到严重污染,许多水体还出现了极为严重的黑臭现象,污水处理工艺仍需改进。黑臭水体中过量的氮磷是导致水体污染的重要原因。据此,本研究以黑臭水体中的氮/磷为处理对象,探索重力压缩纤维球吸附处理的效果与影响机制。研究主要以黑臭水体中随时间变化的氮磷含量为考察目标,辅以浊度、TDS、UV254、电导率等水质指标作为参考。在循环流通条件下研究pH值、纤维球投加量对氮/磷处理效果的影响,并与不循环流通的作用效果做对比,弄清最优运行条件。再进行污染物表征以及吸附动力学研究。主要结论如下:(1)探索和研究重力压缩吸附纤维球处理氮/磷污染物的影响机制。研究表明:弱酸性或强碱性条件下,黑臭水体中总磷、磷酸盐的处理效果优于弱碱性条件。在适宜的投药量控制条件下(20g/L)与pH=9.67,24小时黑臭水体的处理效果为:总磷去除率达到92.1%,磷酸盐去除率达到98.3%。在碱性条件下,氨氮的去除率显著高于酸性和中性条件。在适宜的投药量控制条件下(20g/L)与pH值9.67,24小时黑臭水体的处理效果为:总氮去除率达到92.8%,氨氮去除率达到94.2%。通过对比循环流通条件下的实验和不循环流通条件下的实验,结果表明,循环实验处理总磷的效果优于不循环流通的实验条件。(2)研究通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶转换红外光谱技术(FT-IR)、X射线电子能谱(XPS)表征处理前后纤维球的表面结构。SEM结果显示:改性纤维球处理前后的结构无显著变化,说明材料有很好的稳定性;FT-IR结果表明:红外光谱特征峰发生了显著的偏移现象,含氮、磷基团如C-N、P=O等官能团被成功吸附于纤维球表面;XPS结果显示,纤维球能够吸附亚胺、杂环C=N、芳香胺等化合物;磷酸盐能够被有效吸附于纤维球表面。(3)研究通过伪一级动力学和伪二级动力学模型探索了污染物的吸附过程。结果表明:在投加量为20g/L的条件下,当pH=5.67和pH=7.67时,氨氮的吸附符合伪二级动力学;当pH=9.67时,氨氮的吸附符合伪一级动力学。在pH=9.67的条件下,投加量为10g/L时,氨氮的吸附符合伪二级动力学;投加量为20g/L时,氨氮的吸附符合伪一级动力学;投加量为40g/L时,氨氮的吸附符合伪二级动力学。在投加量为20g/L的条件下,当pH=5.67、pH=7.67和pH=9.67时,总磷的吸附均符合伪二级动力学。在pH=9.67的条件下,投加量为20g/L时,总磷的吸附更符合伪二级动力学;投加量为40g/L时,总磷的吸附更符合伪一级动力学;在投加量为20g/L的条件下,当pH=5.67和pH=9.67时,磷酸盐的吸附更符合伪一级动力学;当pH=7.67时,磷酸盐的吸附更符合伪二级动力学。在pH=9.67的条件下,投加量为20g/L时,磷酸盐的吸附更符合伪一级动力学;投加量为40g/L时,磷酸盐的吸附更符合伪二级动力学。
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