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近年来随着水体污染及水体富营养化程度的加剧,淡水湖泊、水库发生水华的频率和规模日益严重。水体富营养化是目前突出的水环境问题之一,而磷是水体富营养化的关键控制因素。
本研究选取了黄河泥沙及高岭土、钠基膨润土、钙基膨润土、活性白土、沸石、膨胀蛭石等材料,进行了对富营养化水体强化混凝除磷的研究,确定了混凝剂和吸附材料的最佳组合;(还)对黄河泥沙及粘土矿物和改性黄河泥沙、改性粘土对磷的吸附性能进行了研究。
黄河泥沙强化混凝除磷的试验结果表明:PAC、PFS、三氯化铁、硫酸铝四种混凝剂中PFS的除磷效果最好。聚合类混凝剂除磷效果要好于普通无机盐类混凝剂,而且聚合类混凝剂在较宽的pH范围内均对磷有较高的去除率。与普通化学混凝除磷相比,黄河泥沙强化混凝除磷有两方面优点:一、除磷率要比普通化学混凝高;二、絮体密实,沉降性能好。其中黄河泥沙强化混凝较合适为粒径为300目,最佳投加量为1.5g/L。黄河泥沙强化混凝除磷与黄河泥沙、PAM复合强化有相差不多的除磷效果。高岭土、钠基膨润土、钙基膨润土、活性白土、沸石、膨胀蛭石强化混凝除磷效果与黄河泥沙类似,但黄河泥沙具有价格上的优势。
在吸附试验所用九种材料中,活性白土、高岭土、钙基膨润土、膨胀蛭石、200目黄河泥沙对水体中P的吸附效果较好。在P浓度为1.0mg/L、粘土投加量为10g/L的条件下,这五种粘土在前30min内对P有着较快的吸附速度,在30min内对P的吸附已达平衡。各种粘土对P的去除能力大小顺序为:活性白土>钙基膨润土>膨胀蛭石>高岭土>200目黄河泥沙。振荡频率对粘土吸附P的性能有很大的影响,黏土矿物对P的吸附去除率随振荡频率增加呈现出逐渐上升的趋势,试验的最佳振荡频率为180r/min。pH值对粘土矿物的吸附性能有很大的影响,高岭土、钙基膨润土、膨胀蛭石、200目黄河泥沙、活性白土吸附磷的最佳pH值分别为:6、9、5、7、8。其中,活性白土在较宽的pH值范围对磷都有较好的吸附率。
酸改性后的高岭土、活性白土、200目黄河泥沙对磷的吸附性能均有不同程度的降低。10%和15%浓度的酸改性对325目沸石的吸附效果略有提高,但效果不明显。酸改性之后的钠基膨润土、钙基膨润土、膨胀蛭石对P的吸附率均有不同程度的提高,其中以5%浓度改性的膨胀蛭石效果最好,与改性前相比较,其对P的吸附率提高了44.29%。热改性对高岭土、325目沸石、活性白土、膨胀蛭石基本没有作用。热改性对钠基膨润土、钙基膨润土、黄河泥沙的除磷率有不同程度的提高,其最佳的热活化改性温度分别为:600℃、400℃、800℃。其中以800℃热活化的黄河泥沙效果最好,对P的吸附率比改性前提高了32.71%。