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中图分类号:U284.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)01-0362-01
某制药厂合成磷霉素钠的生产工艺相对比较复杂,同时原材料和生产过程中所引入的物质及反应中所产生的中间物质的种类也相对比较多,在对物质进行分离和提纯的过程中也会融入一些有机溶剂,这样一来也就使得生产的过程中会产生非常多的废水,水中所含杂质复杂性较高,因此废水当中的毒性较大,可生化性也不强,对其处理的过程中有物化法、生化法等,在这些方法当中,生化法处理的细菌很难大量的培养,同时处理的过程中也不会产生较大的负荷,可以有效的减少水中的有机物,对有机磷作用非常明显,这样也就降低了废水中的毒性,确保后续生化处理工艺得以顺利的操作。
1、试验
1.1装置
试验装置主要有直流电源、电极、反应器主体和磁力加热搅拌器构成,反应器内的溶剂为500ml,其工作的电流主要是直流稳压电源供给,阳极是10cmx6cm的肽网电极和涂层电极,使用磁力加热搅拌器完成液体搅拌流程,在调节PH值的过程中主要采用的试剂是浓硫酸,同时在这一过程中还要使用专业的PH测试计对其进行检测。
1.2 方法
取500mL磷霉素钠制药废水于反应器中,加入适量支持电解质(NaCl),并搅拌溶解,加入电极进行试验,分别改变反应温度、电解质浓度、溶液初始pH和电流等参数,定时取样,分析测定废水中CODCr,总磷(TP),磷酸盐(PO43--P)的含量,总磷与磷酸盐的质量差即为有机磷的含量,按式(1)计算不同时间内CODCr和有机磷的去除率(η):
η=(1-CtC0)×100%(1)
其中,C0为废水中CODCr和有机磷初始浓度,mgL;Ct为t时刻废水中CODCr和有机磷浓度,mgL。
2、结果
2.1影响因素
2.1.1温度
磷霉素钠制药过程中所产生的废水是一种很难降解的水,如果在这一过程中只是采用电化学方法对其予以调整和处理,处理的效果是不尽人意的,在对其进行了一定的研究之后我们发现提高废水自身的温度可以使得电化学方法应用的效果更好,所以在试验的过程中首先我们要考虑到的一个因素就是温度因素。
在试验的过程中量取500ml的磷霉素钠废水,在电流为4.0A,氯化钠的浓度为0.2mol/L的时候将废水的PH值调节到7,电机的间距是0.5cm的情况下,通过磁力加热搅拌器对刚刚量取的废水进行加热处理,同时还要将废水的温度控制在50、55和80℃的时候对其进行试验,这样就可以得知反映温度对污染物处理的影响。
电化学法处理废水时,有机物的降解一般分为2个过程:1)大分子有机物被分解成小分子有机物;2)小分子有机物进一步被无机化,转变为CO2和其他无机物。反应温度升高,可降低各步反应的活化能,使得反应速率加快;同时温度升高,增加了溶液的电导率,在恒电流条件下,降低了极板两端电压,进而节约了能耗。电化学处理含氯离子废水,电化学原位生成活性氯是污染物降解的主要原因,但如果反应温度过高,活性氯的分解速率加快,反而造成污染物去除率降低;同时试验设备在高温下的腐蚀速率加剧。因此综合考虑,最终确定试验温度为80℃左右。
2.1.2电解质浓度
用量杯量取500毫升的磷霉素钠制药的废水,在电流为4A的时候对废水进行适当的调整,将其PH值调整到7.05,电极之间的距离为0.5厘米,将反应的温度控制在80℃,之后进行试验,试验的过程中要对电解质氯化钠的加入量对处理效果的影响进行详细的观察。
将电化学体系中引入的Cl-作为氧化剂的来源,当阳极电位大于其析出电位时,Cl-在阳极转化为Cl2,并进一步生成活性氯来氧化分解污染物。随着电解质NaCl浓度的增加,CODCr的去除率在90~180min内呈减缓趋势,这可能是由于过多的Cl-会影响CODCr的测定造成的。在30~150min内,有机磷去除率随着Cl-浓度的增大而增加;当处理180min后,在NaCl浓度为0.2和0.3mol/L条件下,电化学法对有机磷去除率相当,约为55%。由于NaCl投加量过大会使废水盐度升高,不利于后续处理,因而选定适宜的NaCl投加量为0.2mol/L。
2.1.3 初始pH
取500mL磷霉素钠废水,在电流为4.0A,反应温度为80℃,NaCl浓度为0.2molL,电极间距为0.5cm的试验条件下,对初始pH为10.62的废水,用浓硫酸调节废水pH,考察初始pH对处理效果的影响。
溶液的pH是影响电化学氧化法处理效果的一个重要因素。当废水初始pH为3.42时,对污染物的去除效果最佳,处理180min后,CODCr和有机磷的去除率分别达64.6%和62.7%。磷霉素钠废水中有机磷污染物均具有碱性的磷酸基基团,属于强Levis碱,电化学氧化作用可破坏磷霉素钠分子中的C―P键,无机态磷在酸性条件下以离子形式分布于水体中,可增大废水的导电性,有利于污染物的去除;而在碱性条件下,废水中的磷酸盐会在电极表面结垢,形成一层灰白色膜,降低传质效率和电流效率,影响污染物的去除效果。对于初始pH为3.42的废水,经过电化学处理后,出水pH为6.70左右,无需调节pH即可进入后续生化单元。综上所述,确定初始pH为3.42左右为宜。
2.1.4 电流
取500mL磷霉素钠废水,在反应温度为80℃,NaCl浓度为0.2molL,初始pH为3.42,电极间距为0.5cm的条件下,改变电流大小进行试验,考察不同电流大小对处理效果的影响。如图1所示。
由图1可知,CODCr和有机磷的去除率随着电流的增大而增加,当电流为4.0A时,在60min内,有机磷的去除率上升幅度较大,主要是因为电流较大,电极在单位时间内产生的活性氯数量多,对污染物的氧化速率较快。随着反应的进行,污染物去除速率的增加幅度逐渐趋于平缓。反应180min后,CODCr和有机磷浓度分别由12086mg/L和1375mg/L降低至4254mg/L和502mg/L,去除率达64.8%和63.5%。因此,选定适宜的电流为4.0A。
2.2可生化性的变化
为了更好的了解磷霉素钠制药废水在经过了电化学氧化处理之后的可生化效果,在最佳的实验条件下对电化学氧化过程中的磷霉素钠制药废水的可生化性进行了试验和研究。
3、结论
电化学氧化的方法在磷霉素钠制药废水处理的过程中,温度对化学反应的效果存在着非常显著的影响,处理的效果明显的得到了改善,如果将其和室温条件下的处理结果相比,高温下杂质的清除效果有了非常显著的改进。
参考文献:
[1]李淼,冯传平,胡伟武,张振亚,杉浦则夫.Ti/RuO2-Pt电极电化学降解苯酚废水研究[J].环境科学与技术.2008(08)
关键词:化学混凝处理;钙法;高浓度含磷废水
随着我国工厂的增多和人们不注重水资源保护,导致水质恶化。目前人们逐渐认识到水资源保护的重要性。工业、农业甚至人们日常生活中都会使废水的磷含量增高,高浓度含磷废水会给人类身体和自然环境带来重大的影响,因此人们对高浓度含磷废水处理措施越来越重视[1]。钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术能够有效进行废水处理,从而提高人们的生活环境[2]。
一、 高浓度含磷废水的来源及危害
(一) 含磷废水的产生
化学工厂和制药工厂是产生含磷废水的主要来源之一,化学工厂生产过程中,产生了对水体污染较大的总磷污染物,因此形成了高浓度含磷废水。制药工厂主要产生了有机磷和无机磷,因此造成水质污染。
此外农业、人们生活也会产生含磷废水,如田间的肥料,人体的排泄,洗涤的废水等。其中,含磷洗衣粉所造成的污染最高。
(二) 含磷废水所产生的危害
含磷废水流入河流、湖泊等水体中,会严重影响水资源。含磷废水可以加快水中藻类和浮游生物的生长和繁殖,同时河流、湖泊等水体含氧量会迅速降低,而且水中的生物也会出现大量死亡的现象。
由于藻类和浮游生物的生长和繁殖,从而降低水体的透明度,而且藻类死亡和有毒藻类都会导致水中生物的大量死亡。另外一些无法分解的有机物会加速河流、湖泊等水体的老化。
高浓度含磷废水流入河流、湖泊等水体中,会造成水体的颜色产生变化,对水质也会产生影响。海洋中的浮游生物还会出现爆发性繁殖现象,从而造成其他海中生物的死亡。
二、 处理高浓度含磷废水的现状
为了促进环境保护,我国对工业的污水排放量有较高的规定。规定的主要缘由是工业废水磷含量较高,而含磷量过高会造成藻类、浮游生物等加速繁殖生长,从而造成水质被破坏,出现水资源污染的现象[3]。因此我国采取相关规定以促进环境保护。目前国际上采用了处理含磷废水的技术主要有两种,其中生物处理技术无法处理高浓度含磷废水,因此运用较少。另外一种则是化学处理技术,而化学处理技术又分为几种不同的方法,其中运用比较普遍的是钙法化学混凝法,目前我国有多家公司都采用此种方法,且效果较好,成本偏低。另外还有一种流化床结晶法,但其管理不便,且成本高,因此运用的较少。
四、 钙法化学混凝处理高浓度含磷废水的具体过程
通过使磷酸钙沉淀是钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术处理废水的主要应用方式。其中铝盐、钙盐等都能够和磷酸盐反应,形成非溶解性、颗粒状的物质[5]。在处理过程中,铝盐、钙盐等都能够和磷酸盐发生反应时,反应中存在碳酸钙,碳酸钙可以起到增重剂的作用,利于沉淀,而氢氧化钙作为混凝剂,起到凝聚作用,从而促进废水处理。
在废水处理时,钙盐和磷酸盐的反应会逐渐增快。钙法化学混凝处理高浓度含磷废水主要可以分为三个阶段,第一个阶段加入晶体,可以缩短处理时间,在第二个阶段,晶体容易溶解,可以调节磷酸盐的浓度。
因此在钙法化学混凝处理高浓度含磷废水处理过程中,需要注意的问题有很多,在进行处理时要考虑全面,以提高含磷废水处理效果。
五、 钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术的实验研究
在某家汽车生产公司提取含磷废水1000ml,将含磷废水的PH值控制在8.5到9.0,再含磷废水中添加PAC,搅拌后静置30分钟,随后在含磷废水中提取清液,将PH值控制在11.0到11.5,再进行搅拌和静置,最后对清液进行分析。分析结果如表1所示。
六、 钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术的实际运用
目前我国有很多工业工厂都采用钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术,如合肥美菱集团、江淮汽车公司等,这些公司排出的废水的物质中主要含有锌离子磷酸根等,而且这些公司的废水排放量远远超过了国家制定的标准,达到了30m3/h.
一般工厂运用钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术,主要是将废水中的锌离子、磷酸根等去除,因此主要采用的通过将碱性物质与废水中的酸性物质混凝沉淀,也就是利用氢氧化钠进行混凝处理,使得固液分离,从而使废水减少含磷量,达到处理的效果。根据钙法化学混凝处理高浓度含磷废水的过程,主要有三个阶段,第一个阶段是将高浓度含磷废水引入到调节池中,并对废水进行处理和搅拌,使废水的PH值保持在8.5到9.0,然后在废水中添加聚合氯化钠。第二个阶段实在废水中加入氢氧化钠,并将PH值控制在11.0到11.5,随后利用二级涡流反应池进行相关处理,并经过沉淀池沉析,最后在进行中和。经过处理后的废水可以进行回收利用或直接排出。这些工厂采用钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术可以使废水中的含有锌离子物质去除率在93%到97%,含有磷盐物质的去除率则高达99%,因此钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术能够有效进行高浓度含磷废水的处理,从而使相应的公司提高经济效益。
通过实际运用可以看出,钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术无论是从操作、成本还是处理效果来说,都非常符合相应生产公司的需求。在处理废水时,石灰作为药剂,采用沉淀技术,从而控制PH值、搅拌程度等。此外,处理含锌物质有利于减少污泥产量。
结束语
综上所述,随着国家对环境的重视,相关工业工厂开始注重环境保护和应对国家的政策,实施高浓度含磷废水处理工作。通过上述分析可知,钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术能够有效去除废水中的含磷、含锌物质,使废水可以回收利用和直接排除,达到了环境保护的目的。
参考文献:
[1]杨红国,钱雍.钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术探索和研究[J].环境与生活,2014,10:61-62.
[2]陈小燕.钙法化学混凝处理高浓度含磷废水技术研究[J].科技展望,2015,12:43.
[3]赵利,李长春,相政乐,贾振,王铭浩.钙法化学混凝工艺处理海底钢管酸洗废水[J].工业用水与废水,2013,05:35-38.
关键词:ICP-AES,污水,总磷,测定。
1 引言
磷污染的主要来源于农药,化肥,洗涤剂,活性碳等行业的废水。水体中一部分还未降解的有机磷,经生物降解的过程中需要消耗水中的DO,因此提高了水的BOD。磷以PO43-的形态存于水中,容易被藻类吸收,造成藻类大量的繁殖;因此一遇到适宜的环境藻类就会爆发性的繁殖出现“水华”现象。死亡的水生生物在微生物作用下分解消耗氧,或在厌氧条件下分解,产生H2S使水质不断的恶化,而且分解后产生的磷沉积于水体底部,成为磷污染的内源。工业废水中磷的主要分析方法为离子色谱法,钼锑抗分光光度法与氯化亚锡还原光度法。离子色谱法存在检出限过高的缺陷。两种分光光度法具有灵敏度高的优点,因此最常被采用,同时该方法也存在着高压消解,进行浊度补偿,试剂需求种类多,容易于引起二次污染等不足的缺陷。引用ICP-AES测定污水中的总磷, 该法具有线性范围宽、精密度高、结果准确的特点,在方法选择中,对入射波长、雾化压力、入射功率、提升量等分析条件进行了优选。并且与其他方法相比具有便捷、测定速度快,较为适用于工业废水中总磷的测定。
2 实验部分
2.1 仪器与试剂
仪器: IRIS/AP全谱直读等离子(水平炬管)光谱仪(美国TJA公司);CID电荷注入式检测器; Digita1 486计算机 。
2.2 试剂及标准溶液
去离子水(电阻率>10MΩ・cm,20℃)
HCl(G R);HNO3(G R);HClO4(A R)
中国环境监测总站制备的4280413总磷标样(0.413±0.018mg/L)
磷酸盐标液(50.0μg/ml以P计):将优级纯磷酸二氢钾于110℃干燥2h,在干燥器中放冷。称取0.2197g溶于水,移入1000mL容量瓶,加(1+1)的盐酸10mL,用去离子水定容。
2.3 仪器工作条件
仪器最佳工作条件见下表(表1)
2.4 样品分析
2.4.1样品处理
取水样25mL于150mL锥形瓶,投入数粒玻璃珠,加入2mL硝酸,在电热板上加热浓缩至10mL,冷却。加入3mL硝酸,再加热浓缩至10mL,冷却。加入0.5mL高氯酸,加热至冒白烟取下,冷却。加入盐酸(1+1)1mL和去离子水5mL,微热溶解,冷却过滤,用去离子水少量多次洗涤,定容于25mL容量瓶。
2.4.2 校准曲线的制备
分别移取0.00、0.10、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00、20.00mL标液于锥形瓶中,添加去离子水至25mL,用与样品同样的方法处理后定容于25mL容量瓶,校准曲线浓度系列分别为:0.00、0.20、1.00、2.00、4.00、10.00、20.00、40.00mg/L。
3 结果与讨论
3.1分析线的选择
实验结果表明, 磷的213.6nm谱线在各分析线中发射强度最大,且无其他谱线的干扰,故选为分析线。
3.2 雾化压力的选择
在其它条件不变的情况下,随雾化压力的增大,谱线强度有所下降。为延长磷在通道中的电离,激发时间,提高分析灵敏度,选取1.66*105Pa较低雾化压力。
3.3 入射功率的影响
入射功率是ICP-AES分析中的重要条件之一,它直接影响分析谱线的信噪比和检出限。
磷213.6nm谱线随入射功率的增大,其信噪比有所下降。由于磷的激发能较高,故选取入射功率为1350W,以确保磷能被充分激发,同时又具有较佳的信噪比。
3.4 提升量的影响
实验表明,提升量低于1.48mL/min时,谱线强度随提升量的增加而增强。当大于1.48mL/min时,磷的谱线的强度基本保持不变,故选择提升量为1.48mL/min。
3.5 元素的线性范围
校准曲线的线性方程为y=0.0486+8.1652x(mg/L),r=0.9998,表明磷的213.6nm谱线在0―40mg/L的浓度范围具有良好的线性。
3.6 元素干扰
实验结果表明,样品中存在300.0mg/L K、Na;40.0mg/L Ca;20.0mg/L Mg; 10mg/L Cu、Fe; 1mg/L Pb、Cd、Ni时,对低于40mg/L磷测定的相对误差小于2%。
3.7方法的检出限、精密度
3.7.1检出限
在给定仪器工作条件下,对空白溶液及曲线低标溶液各进行10次测定,计算其标准偏差,检出限根据以下公式求出,为0.02mg/L。
其中:DML――检出限;Stdv――空白的标准偏差;MINcon――曲线低点的浓度值;Net intensity――曲线低点的谱线强度与空白样强度之差
3.7.2 精密度
精密度以电化口污水(1)及其加标样品进行10次测定,RSD分别为1.03%和1.48%。
3.8 方法的准确度
3.8.1标样对照
以中国环境监测总站标样4280413进行10次测定,其结果(均值)为0.420mg/L,在推荐值0.413±0.018mg/L置信区间范围内。
3.8.2 回收率
为了验证该方法的可靠性,我们进行了加标回收实验,元素的回收率都在91.3%―104.0%之间。通过10次平行测定,RSD分别为1.03%―1.48%之间,说明本法具有较好的准确度和精密度,符合分析要求。样品的回收率测定见表3。
表3 样品的回收率测定
3.9 方法要点
a.在测定前,应使光路系统处于全氩状态。
b.要适当地提高入射功率、降低雾化压力,确保磷能充分激发。
c.样品的介质应尽可能采用盐酸或硝酸,降低试液的粘滞系数,提高雾化效率。
4 结论
综上所述,可看出运用ICP-AES测定工业废水中的磷,介质干扰小、检出限能满足需求、操作简便、精密度高、结果准确,完全可适用于工业废水中总磷的测定。
参考文献
[1] 姚丽珠,吕振波,陈若梅.吸光光度法测定催化剂中磷含量.理化检验,1999,35(5):220,222
关键字:城市污水;污水处理;污水再生
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
0引言
污水资源化问题已引起我国有关部门的高度重视,我国已把污水回用列入了国家科技攻关计划,专家们呼吁加大污水处理力度,实现从源头控制,以治污为本,开辟城市第二水源。在城市污水再生回用中,针对不同的污水有不同的处理技术来进行处理,目前已被采用的方法大致可分为三类:生物处理法 ,包括好氧和厌氧生物处理;物理化学处理法;以混凝沉淀技术及活性炭吸附相组合为基本方式;膜处理,其采用超滤和反渗透膜处理。
1再生水处理系统工艺
再生水处理系统工艺包括预处理、主要处理、深度处理。预处理的主要任务是悬浮物截流、毛发截留、水质水量的调节、油水分离等,其设施有各种格栅、毛发过滤器、调节池、消化池。深度处理目的是使处理水达到回用所规定的各项指标。可利用深度过滤装置、电渗析、反渗透、超滤、混凝沉淀、吸附过滤、化学氧化和消毒等方法处理,以保证中水水质达标。
2城市污水再生回用深度处理技术
2.1电镀综合排放废水回用工艺
电镀工业是我国三大污染工业之一,每年向环境排放的废水多达4亿吨,随着国家可持续性发展宏观政策的推行、以及由于经济的持续增长、水资源的匮乏导致水价格的不断提高,要求电镀企业寻求一种符合国家环保政策要求的新工艺、新技术,来实现电镀废水的循环利用。电镀综合排放废水回用系统总回收率大于75%,废水通过废水回收系统实现了循环利用,因此可节约75%以上废水排污费用。本系统不仅能有效地节约有限的水资源,而且能减少污水的排放,减轻对周围水体的污染,改善人类居住环境。表1为经过处理后的出水达到电镀用水标准。
表1:经过处理后的出水达到电镀用水标准
2.2造纸工业废水回用工艺
造纸工业既是水污染大户又是用水大户。据不完全统计,其废水排放量达20多亿吨,占全国工业废水排放量的11%以上, COD排放量更是多达300多万吨,占全国COD排放量的42%,居第一位。造纸废水回用处理系统采用先进的浸没式或管式膜分离技术。该技术能够有效解决膜易堵塞等问题,保证系统的长期稳定的运行。同时,造纸综合排放废水回用系统总回收大于率60%,废水通过废水回收系统实现了循环利用,因此可节约60%以上废水排污费用。
2.3印染废水回用工艺
印染行业是用水大户,也是排污大户。无论从企业成本角度还是社会环保的发展要求,印染废水进行深度处理后回用已十分必要。印染废水回用工艺回用水水质好,不同工艺可以适用漂洗或可用于印染水整个工艺段。同时自动化程度高,出水水质稳定。印染废水既含有剩余染料,又含有相当量的助剂及纤维上被去除的各种天然有机污染物和人工合成的有机污染物。因此,印染废水总体上属于含有一定色度、一定量难生物降解物质的有机性废水。针对不同类型的印染废水,在实际中常用的处理方法有:物理法、化学法及生物处理技术。物理脱色法主要有吸附法、萃取法、膜分离法等。在物理方法中吸附脱色用的最多,即利用多孔性的固体介质,将染料分子吸附在其表面,从而达到脱色的效果。膜分离技术是近几十年来发展起来的一类新型分离技术,以选择透过性膜为分离介质,在膜两侧加以某种推动力时,原料侧的组分选择性的透过膜,从而达到分离或提纯的目的。
3城市污水再生回用处理新技术
曝气生物滤池,简称BAF,是近年来国际上兴起的污水处理新技术。目前在欧美和日本等国家已有上千座大小各异的污水处理厂应用了这种工艺。它可广泛应用于城市污水、小区生活污水、生活杂排水和食品加工废水、酿造等有机废水处理。
3.1BAF脱N
进水碳源充足:BIOFOR或BIOSTYR工艺前置脱N,这样既可以缩短流程(减少占地面积),同时又可节省投资。进水碳源不充分:将硝化/反硝化单独进行(后置脱N,需外加碳源以及如何投加适当剂量的碳源,出水需要进行曝气用于去除过量的碳。)
3.2BAF除磷
前置除磷和后置除磷(进水固体杂质较少,前置除磷;进水固体杂质较多,后置除磷),除磷剂一般用FeCl3。
3.2.1预处理
其目的主要是为了使滤池运行周期较长,减少反冲次数,降低能耗。一般用沉淀或水解作预处理,对工业废水还需在BAF滤池前加设调节池。如果用BAF处理微污染水,可直接将水进人BAF滤池。
3.2.2温度
进水水温影响硝化、反硝化进行(低温)。曝气生物滤池有足够的停留时间(1~2h),同时用80-100℃的工艺空气连续鼓入。由于在滤池中的微生物是固定在载体上,而不像活性污泥法悬浮在水中,因此,其单位体积内的生物量极大,提高了处理效率,故曝气生物滤池可在8~30℃的范围内正常运行。
3.2.3产泥量
由于停留时间较短,消化不充分。结果会造成曝气生物滤池产泥量相对活性污泥量稍大,稳定性稍差。因此,用于深度处理极合适。
结束语:
综合上述,当前所提出的通过污水治理,化污水为资源,将污水资源化,这对解决水源短缺问题具有重要意义。同时,水资源的循环利用和污水的资源化,是一种行之有效的节水措施,加快污水资源化进程,对贯彻落实可持续发展战略,妥善处理好经济发展同人口、资源、环境的关系,具有十分重要的意义。因此,必须把污水回用率作为城市环境综合整治定量考核指标,加强城市污水再生回用,谨防因盲目开源而陷入用水越多,浪费越大,污染越严重,直到破坏现有水源的恶性循环,从而确保资源的可持续发展。
参考文献:
[1]朱辉亚.探讨污水回用新技术概述[J].工程技术.2010,(14):78
关键词:磷酸盐;HFO复合树脂;吸附
中图分类号:X52 文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2017)2-0106-04
1 引言
随着经济的发展与人们生活水平的提高,越来越多的含磷污染物从工农业生产废水和生活污水中排入了自然水体,而水中过量的氮磷元素会造成水体的富营养化,引发水华和赤潮,破坏水生生态环境。因此,解决水体富营养化的问题关键在于控制水中磷的含量[1,2]。近年来,吸附法除磷受到学者的广泛关注[3,4]。水合氧化铁(HFO)对磷酸根有极强的吸附能力,且制备方法简单、材料价格低廉且无生态毒性[5]。项学敏等[6]以Fecl3为原料,制渌合氧化铁,并将此水合氧化铁作为吸附剂,以NaOH为解吸剂,研究其对废水中磷酸根的吸附-解吸性能。实验发现,吸附剂对磷的吸附量随着pH 的减小而增大,当pH
树脂作为吸附除磷法中的一种优良的吸附剂,被广泛应用于污水处理厂中,用来处理二级处理后水中的微量磷。由于不同种类的树脂对磷的去除能力各不相同,因此所采用树脂的种类对污水处理厂的处理效率能产生较大的影响。本实验采用静态实验的方法,在实验室中模拟实际情况下的温度、含磷废水浓度条件来比较加载HFO基团的复合树脂的除磷性能,研究其吸附等温线和吸附动力学。
2 试验材料和方法
2.1 试验器材
试验所用的仪器设备有FA1104N型电子天平(上海恒平精密仪器有限责任公司)、250mL索氏抽提器(东方科仪)、GZX-9240 MBE数显鼓风干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂)、THZ-82恒温振荡器(常州国华仪器厂)、TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)、PHS-25数显pH计(上海精密科学仪器有限公司)、BTM-100蠕动泵(河北保定兰格泵业有限公司)。
试验所用树脂为HFO-N(南京大学自制)与HFO-B(英国某公司产品),其具体结构参数如表1所示。
2.2 试验方法
准确称取两种树脂,每种树脂取0.100 g,转移到250 mL锥形瓶中,各加入200 mL一定浓度的含磷溶液,在一定温度下恒温振荡,间隔取样测定,第1 h每隔10 min取样分析P浓度,第2 h每隔15 min取样分析,第3 h以后每隔30 min取样分析,直至至少有4个点保持相对稳定,绘制吸附曲线。
2.3 分析方法
总磷的质量浓度,采用钼锑抗分光光度法(GB11893289)测定。树脂的单位吸附量(单位质量树脂所吸附的磷酸盐质量)的计算公式为原液的磷酸盐总量减去吸附后磷酸盐含量:
q=(co-ct)vw
其中: q为处理V体积模拟废水后的总单位吸附量(mg/g)
Co为模拟废水的起始浓度(mg/L);
Ct为模拟废水经过树脂吸附后的浓度(mg/L);
W为树脂的干重(mg)。
去除率计算公式为:η=Co-CeCo×100%
3 结果与讨论
3.1 初始浓度对吸附去除率的影响
试验研究了同种反应温度下,不同初始浓度对两种复合树脂吸附处理模拟含磷废水的影响。磷酸盐的初始浓度分别为5 mg/L,10 mg/L,16 mg/L。将实验结果以反应时间为横坐标,磷酸盐吸附去除率为纵坐标绘制曲线,实验结果分别如图1与图2所示。
由图1和图2可知,在同样的反应温度(313K)下,初始浓度对HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂吸附性能的影响程度不同。模拟含磷废水的初始浓度在实验范围内的波动对HFO-N复合树脂吸附效果的影响并不大,而对HFO-B复合树脂则有明显影响。对于HFO-B复合树脂吸附磷酸盐而言,目标污染物的初始浓度越高,其吸附去除率越低,到达吸附平衡所需的时间也越短。这意味着在实际应用过程中,HFO-N复合树脂对废水中磷含量的波动有较好的耐受性,处理性能稳定;而HFO-B复合树脂不能耐受废水浓度的变化,磷酸盐处理效率将会随浓度波动而波动。
3.2 静态平衡实验与吸附等温线
在同种磷酸盐母液浓度梯度、相同温度下,研究HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂对磷酸盐的平衡吸附量。以磷酸盐母液浓度为横坐标,复合树脂单位吸附量为纵坐标来绘制平衡吸附量曲线,实验结果如图3所示。
通过绘制平衡吸附量曲线,来对两种树脂的吸附性能进行比较。由图3可知,HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂对磷酸盐均有吸附作用。在相同温度和相同振摇速度下,HFO-N复合树脂的吸附性能远优于HFO-B复合树脂,其对磷酸盐的平衡吸附量远远大于HFO-B复合树脂的平衡吸附量。这可能与前者的骨架结构以及HFO负载的形式与位点有关[7]。
对于HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂在288K、298K、313K三种温度下的静态平衡数据分别用Freundlich吸附模型和以及Langmuir吸附模型进行拟合,公式分别如下:
Qe=kc1ne
Qe=Q0ceA+ce
式中Qe和Ce分e为平衡吸附量和平衡浓度,(3)式中k和n为一定温度下的常数,(4)式中Q0为饱和吸附量,A为常数,拟合结果如表2所示。由表2可以看出,HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂在不同反应温度下(288K,298K,313K)的相关系数R2均很好地符合Freundlich吸附模型。另一方面,HFO-N复合树脂同时能够较好地符合Langmuir吸附等温线模型,尤其在较低的实验温度下(288K)。而HFO-B复合树脂在相对低温下基本符合Langmuir吸附模型,提高实验的反应温度则对该模型的符合程度较差。
3.3 静态动力学实验结果
对于HFO-N与HFO-B两种复合树脂,用准一级动力学与准二级动力学反应方程进行拟合。其具体方程如下式所示:
log(qe-qt)=logqe-k12.303t
其中:qe为平衡吸附量;qt为t时刻的磷吸附量;k1为一级反应速率常数; t为反应进行的时间。
tqt=1k2q2e+1qet
其中:qe为平衡吸附量;qt为t时刻的磷吸附量;K2为二级反应速率常数; t为反应进行的时间。
准一级动力学与准二级动力学方程对两种树脂的拟合结果如表3所示。从表3中可以看出,在磷酸盐初始浓度为5 mg/L,10 mg/L,16 mg/L时,HFO-B型复合树脂吸附磷酸盐的准一级反应速率常数与准二级反应速率常数均要比HFO-N型复合树脂的大,而平衡吸附量要比HFO-N型树脂小。对于HFO-N型树脂,两种方程的相关系数均在0.99以上,都能较好的拟合其对磷酸盐的吸附行为。HFO-B型复合树脂吸附磷酸盐的拟合结果对准一级反应方程是基本符合,对准二级动力学反应方程能较好的拟合。
4 结论
(1)在同样的反应温度下,初始浓度对HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂吸附性能的影响程度不同。初始浓度越高,HFO-B复合树脂对磷酸盐的吸附去除率越低,到达吸附平衡所需的时间也越短。而初始浓度对HFO-N复合树脂吸附效果的影响并不大。
(2)HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂对磷酸盐均有吸附作用,而在相同试验条件下,HFO-N复合树脂的吸附性能远优于HFO-B复合树脂,其对磷酸盐的平衡吸附量远远大于HFO-B复合树脂的平衡吸附量。
(3)不同反应温度下,HFO-N复合树脂与HFO-B复合树脂均能很好地符合Freundlich吸附模型。此外,HFO-N复合树脂同时能够较好地符合Langmuir吸附等温线模型,尤其在较低试验温度下。而HFO-B复合树脂在相对低温下基本符合Langmuir吸附模型,提高反应温度则对该模型的符合程度较差。
(4)不同磷酸盐初始浓度时,HFO-B型复合树脂吸附磷酸盐的准一级反应速率常数与准二级反应速率常数均要比HFO-N型复合树脂的大,而平衡吸附量要比HFO-N型树脂小。准一级动力学与准二级动力学模型均能较好的拟合HFO-N型树脂对磷酸盐的吸附行为,而HFO-B型树脂吸附磷酸盐的行为对准一级反应方程基本符合,对准二级动力学反应方程能较好拟合。
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Research on Adsorption Isotherms and Kinetics of
Phosphate by HFO Composite Resin
Zhang Xiao1,Cheng Ting1,Chen Chen2, Xie Weifang1
(1.Jiangsu City Vocational College, Nanjing,Jiangsu 210036,China;
2. School of Environmental and Chemical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology,
Zhenjiang,Jiangsu 212018,China)
【关键词】分段进水;多级A/O;低C/N条件;脱氮除磷
目前,传统的同步脱氮除磷工艺主要有A/O工艺、SBR工艺等,但这些工艺都存在不能同时使脱氮和除磷达最佳效果的缺点[1-3]。为了达到较好的脱氮除磷效果,本人采用多点进水多级A/O工艺来进行铁路沿线各站污水的试验研究。
多点进水多级A/O工艺主要由三组合建式非曝气/曝气推流反应器和一个竖流式沉淀池组成。本反应器的总有效容积为360L。其中,三点进水量分别为总进水量的55%、30%、15%,采用进水量依次减小的方式。污水经初沉池沉淀后直接打入第一个A/O反应器的缺氧反应区,经缺氧反硝化后进入好氧反应区进行氨氧化和吸磷反应,随后进入第二个和第三个A/O反应器进行生物脱氮除磷,最后进入二沉池,二沉池中部分污泥经回流泵打入缺氧反应区。
1.材料与方法
1.1 原水水质
1.2 分析方法
本试验过程中将对多点进水多级A/O工艺反应器的进水、出水、回流液和反应器中各个缺氧区、好氧区各阶段的水质指标以及反应器中活性污泥的MLSS、 MLVSS以及SV进行测定,测定项目及其分析方法参照《水和废水监测分析方法》(第四版)[4]。
1.3试验装置
试验所采用的多级A/O工艺,实验装置如下图所示:
1. 原液水箱 2. 蠕动泵 3. 进水箱 4. 乙酸溶液 5. 反应器 6. 曝气设备7. 搅拌器8. 搅拌桨 9. 第一进水点 10. 第二进水点11. 第三进水点 12. 二沉池 13.剩余污泥14.回流污泥
多级A/O反应器材质是有机玻璃,由生化反应池和二沉池组成。生化反应池内好氧区段采用微孔曝气,前两级溶解氧浓度控制在2~3mg/L范围内,第三级溶解氧浓度控制在4mg/L左右。生化反应池的有效容积共约为0.36m3,沿宽度方向用有机玻璃板分隔为3个长方形形槽,沿长度方向设置插槽,以便在试验中用活动插板调整缺氧区与好氧区的容积比。二沉池直径为0.5m,污泥斗为截头倒锥体容积为60L,采用中心管进水、周边三角堰出水方式。
1.4 运行参数
缺氧区和好氧区的容积比为3:5,保持水力停留时间为20h,污泥浓度维持在2500mg/L~4000mg/L;污泥龄是8d;好氧区DO=2-4mg/L;污泥回流比R=100%;水温22-25℃。C/N分配方案:调节第一点进水的C/N分别为3、3.8、4、4.2、4.75。
2.结果与讨论
2.1低C/N比污水经过系统时各污染物去除情况
2.2第一个进水点调节C/N比的试验研究
通过前一阶段试验,可知:碳源是影响该工艺脱氮除磷效果的关键因素[8]。多点进水对解决碳源不足的问题有所缓解,但是在非曝气区并不能实现完全反硝化,所以就无法实现磷的有效释放。因此本节试验中采用在第一个进水点调节原水C/N比的方式观察试验效果。
2.2.1试验方法
本阶段试验选择在第一个进水点调节C/N比,即将已调节C/N比后的55%的原水和二沉池回流液同时引入反应池,考察连续流系统的脱氮除磷效果。调节后的C/N比分别为3.8、4、4.2、4.75。
试验进行期间是在2011年7月~8月份进行,原水水质为: NH4+-N为36mg/L~40mg/L,TN为40mg/L~45mg/L,TN在5mg/L左右。工艺运行参数如下:污泥浓度维持在2500mg/L~4000mg/L;污泥龄是8d;好氧区DO=2~4mg/L;污泥回流比R=100%;水温保持在25~28℃。
2.2.2试验结果与分析
试验期间每一种工况都要运行若干周期以上,跟踪检测整个反应过程的COD、总氮、总磷、硝酸盐氮、氨氮等参数变化趋势,取工艺稳定期间的平均数据为例说明。
3.结论
①试验初始阶段污水中的C/N比较低,将初沉池出水引入系统经过三级A/O处理后,出水效果不好,其中总磷的去除效果最差,出水总磷为4.8mg/L,在18mg/L左右。其原因主要是由于原水中碳源不足。
②试验第二节是在第一个进水点进行调节进水C/N比的试验研究。当进水C/N比增大到4.75的时候,COD为15mg/l,总氮为13mg/l,总磷为0.8mg/l,达到了国家一级A排放标准,为铁路沿线车站污水处理奠定良好的理论基础。
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近年来,地表水体富营养化的加剧已经成为全世界水质量最为关注的问题[1],中国水体富营养化问题尤为突出,已经威胁到人们引用水体的供应,即使在水源丰富的地区,也因为水质的下降导致淡水的缺乏。植物修复技术是处理富营养化水体最具前景的生物技术之一。生长快速并有较高去除养分能力的水生植物用于废水处理和资源化已经引起了研究者的关注。例如水生植物系统可以高效的去除畜禽废水[2]、生活废水[3]、工业废水[4]、水产养殖废水中的养分含量,并可用于处理土壤渗透液[5]。植物修复技术还用于处理太湖富营养化水体引用水源工程中[6]。因此本研究选择漂浮和沉水两种水生植物,采用漂浮式生长方式,研究它们在同一环境条件下对富营养化水体养分的去除效果,为确定有效的植物修复方式和富营养化水体植物深度修复技术提供基础依据。
1试验材料与方法
1.1试验材料
选择两种水生植物伊乐藻和黄花水龙作为试验材料。伊乐藻虽然是沉水植物,但是由于它可以直接从水体中吸收养分,因此可以以漂浮的方式进行培养,而且便于收获。伊乐藻不但生长较快,而且是水产养殖良好的饲料,水产养殖方面得到了广泛的应用[7]。黄花水龙是一种生长在浅水湖泊或河道中的漂浮水生植物。这两种水生植物在太湖流域分布较为广泛,将收集的两种植物于试验开始一周前驯养于温室中。
1.2试验处理和实施
试验包括3个处理,分别为对照(CK)、沉水植物和漂浮植物,每个处理设3次重复。培养容器体积约为60L,直径为0.6m,有效深度0.6m,表面积为0.28m2。试验设在温室内进行(其中气温为25~35℃,水温27~32℃)。采用人工模拟的富营养化水体,在试验处理前加入葡萄糖,NH4NO3和NaH2PO4,使得水体中总氮、总磷和氨态氮浓度分别为40.2,7.99,19.85mg/L;pH和COD分别调整至7.02,41.26mg/L;叶绿素a的浓度为75.46μg/L。第个处理中加入200g的水生植物,使得水体植物的覆盖率达到容器表面积的一半,空白处理在其上漂浮一个盖子以阻止藻类的生长。伊乐藻漂浮于水面下约0.2m处。每个处理中加入模拟的富营养化水60L,每隔一天用去离子水补足由于蒸发而损失的水量,植物生长的温室温度变化为22.4~35.3℃,水温为23.20~32.6℃,试验处理19d后结束。
1.3取样和分析
分别在0,2,6,12,19d进行水样采集,每次采样固定在上午8:00,用100ml的量筒在水面下0.35m处的3个地方进行采样。试验参数的测定根据水和废水的标准监测分析方法[8]。水生植物生物量和养分含量在试验开始和结束时分别进行测定,植物样品中的氮含量经消煮后用凯氏法测定,磷含量用比色法测定[9]。
2结果与分析
2.1重富营养化水体中总氮、氨态氮和硝态氮的变化
总氮浓度除了对照随试验处理的过程而降低外,其它处理呈波动变化。有水生植物的培养系统中,总氮在第6天时,由于此时培养的水生体植物部分碎屑腐烂呈现上升趋势;此后总氮在漂浮植物处理中呈下降趋势。在试验结束时总氮含量最低的出现在漂浮植物(F)处理中,此时总氮的水平为(2.59±0.88)mg/L,并且与其它处理呈显著性差异(P<0.05)(图1)。氨态氮浓度在试验中呈下降趋势,两种水生植物的氨态氮浓度都比对照低。有漂浮植物(F)处理要比有沉水植物(S)处理去除的氨态氮更多。培养结束时,3个处理氨态氮的浓度分别为(10.96±1.04)mg/L,(1.82±0.17)mg/L,(0.52±0.02)mg/L。硝态氮的变化与总氮的变化趋势相似,经过19d后3个处理的硝态氮浓度分别降低到(0.31±0.22)mg/L,(9.1±0.16)mg/L,(0.11±0.01)mg/L。与有沉生植物(S)的处理相比,对照总是可以减少更多的硝态氮。沉水植物处理中硝态氮的浓度与其它处理呈显著性差异。
2.2重富营养化水体中总磷的变化
各培养系统中TP的变化过程见图2。在第2天时,总磷在各处理中由于pH的上升导致TP的下降。而且总磷浓度在有漂浮植物的处理中要比沉水植物降低的快。试验结束时漂浮植物与其它两个处理相比较,总磷浓度的差异达到显著水平(P<0.05)。总磷在3个处理中的值分别为(3.94±0.71)mg/L,(2.30±0.15)mg/L,(0.81±0.13)mg/L。
2.3重富营养化水体中COD和叶绿素a的变化
试验结束时对照处理的COD降低了56.39%。沉水植物(S)处理对COD降低能力最低,其值为43.33%。COD的降低主要是依靠系统中微生物和藻类的生长对其中碳源的利用,还有植物根系对其颗粒有机物的过滤作用。水体中叶绿素a的含量与水体中藻类的含量成正相关,种植水生植物可以有效的抑制藻类的生长繁殖。对照与其它处理相比较水体中的叶绿素含量最高。试验结束时漂浮植物(F)对叶绿素a的降低最高为58.34%。类似于COD的变化,植物系统更有效的降低了叶绿素a的含量(图3)。
2.4各处理中养分去除效率
试验各处理在19d试验期间总氮、总磷和氨态氮的去除率见图4。在第19天时漂浮植物(F)处理中总氮去除率最高,沉水植物的处理对总氮的降低率最低。与伊乐藻相比较黄花水龙可以去除较多的氮素,在第19天时比沉水植物多去除31%。在试验结束时氨态氮在各处理都达到最低的水平,在F处理中氨态氮的降低量为97.38%。对照与其它处理相比,氨态氮降低效果不明显。然而沉水植物和漂浮植物对氨态氮的去除在第19天时为95%~100%。总磷的降低在有水生植物处理中与对照相比显著降低,在F处理达到了97.75%,比有沉水植物的处理要高出约25%。
2.5重富营养化水体中pH和DO的变化
pH在试验开始时约为7.0,试验结束时在各处理中都有不同程度的增加。有沉水植物(S)的处理与对照相比pH的增加约为两个单位(图5)。而有漂浮植物(F)的处理与对照相比变化较小,约增加了0.7个单位。较高的pH有利于降低磷的可溶性和生物有效性,同时也阻止了硝化和反硝化作用的进行。有漂浮植物(F)的处理,pH总是小于8.02,因此与有伊乐藻的处理相比较,在这样的pH范围内适合硝化和反硝化作用的进行。溶解氧的浓度在试验开始为2.64mg/L,有S的处理可以增加90%的水体溶解氧,S与漂浮植物(F)的处理相比,有较高浓度的溶解氧(图5)。这些结果表明,沉水植物在白天可以增加光合作用的产氧量。
3结论
该研究表明沉水植物伊乐藻不但可以漂浮生长在水面上,而且可以对水质起到一定的净化作用。因此在富营养化程度低的水体中可以尝试用漂浮栽培的方式进行,这样不但便于植物的收获,而且对养分去除和藻类的生长起到了抑制作用。就养分的去除而言,黄花水龙可以更好去除养分提高水质。在试验过程中黄花水龙要比伊乐藻生长快速,生长的根系较长较密。试验期间对总氮,氨态氮,硝态氮,总磷,COD,叶绿素a的去除分别达到了93.56%,97.38%,99.44%,97.74%,52.49%,58.34%。因此漂浮植物黄花水龙更适用于重富营养化水体中养分的去除,而伊乐藻更适合修复富营养化程度较低的污水水体并对其水质起到维持作用,而且收获的伊乐藻具有较高的营养价值可直接作为水产养殖的饲料使用。
[关键词]粉煤灰;机理;应用
中图分类号:X773 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)16-0003-01
1、粉煤灰的理化性质
粉煤灰通常是指燃煤电厂中磨细煤粉在锅炉中燃烧后从烟道排出被收集的物质。粉煤灰一般呈灰褐色,通常呈酸性,比表面积在2500―7000cm2/g,尺寸从几百微米到几微米,多为球状颗粒,主要成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,有时候还含有比较高的CaO,还含有未燃尽的碳、未发生变化的矿物如石英等和碎片等,而相当大比例通常大于是粒径小于10μm的球状铝硅颗粒。
1.1 物理特性
粉煤灰的物理性质包括密度、堆积密度、细度、比表面积、需水量等,这些性质是化学成分及矿物组成的宏观反映。由于粉煤灰的组成波动范围很大,这就决定了其物理性质的差异也很大。
粉煤灰的物理性质中,细度和粒度是比较重要的项目。它直接影响着粉煤灰的其他性质,粉煤灰越细,细粉占的比重越大,其活性也越大。粉煤灰的细度影响早期水化反应,而化学成分影响后期的反应。
1.2 化学特性
粉煤灰的主要化学成份为硅、铝和镁的氧化物,其中SiO2+Al2O3,在通常情况下的总含量超过70%以上,其次为钙、镁、硫及未燃烬的碳,钾、钠的含量都较小。虽然粉煤灰和土的化学成份很相似,但化学性质有明显差异性。前者具有火山灰特性,在碱性物质激发作用下,与SiO2、Al2O3等物质进行水化反应,生成农化产物发生凝固作用,使粉煤灰颗粒胶结固化成块体结构,提高了粉煤灰的强度.降低压缩性。在一般情况下,粉煤灰中的氧化钙或硫酸钙的含量越高,其凝固作用越大,高钙灰的自硬度很高。未燃烬的碳粒会提高粉煤灰的最优含水量和降低最大千密度,并使粉煤灰的凝固作用减弱。
2 粉煤灰在水处理中的应用
粉煤灰比表面积大,吸附性能好,是很好的吸附水处理材料。从目前的研究成果来看直接利用粉煤灰作为吸附剂可以对含磷废水、含重金属废水、生活废水等进行有效处理。
2.1 处理废水的原理
煤粉经过高温燃烧产生的粉煤灰经熔融、冷却等物理化学过程,粒度较细,粉煤灰表面积大、多孔、具有一定的活性基团,其吸附作用主要包括物理吸附和化学吸附两种。
2.1.1 物理吸附
粉煤灰与吸附质(污染物分子)间通过分子间引力产生吸附,这一作用受粉煤灰的多孔性及表面积决定。物理吸附特征主要是吸附时粉煤灰颗粒表面活性降低、放热,故在低温下可自发进行;对于低浓度废水,粉煤灰等温吸附可以用Freundlieh公式表示:
式中:qe为平衡吸附量,mg/g;Ce为平衡浓度,mg/g;k、n为经验常数。k值越大吸附性能越强,n在2―10时吸附易于进行。
其次是其无选择性,因而对各种污染物都有一定吸附去除能力。
2.1.2化学吸附
粉煤灰存在着大量的Si,Al等活性物,能与吸附质通过化学键发生结合。化学吸附特点是其选择性强,通常为不可逆反应。在通常情况下,两种吸附作用同时存在,但在不同条件下(pH、温度等)所体现出的优势不同,导致粉煤灰吸附性能变化。
2.2含磷废水
粉煤灰对污水中的磷有一定的去除作用,去除率达60 % - 70 %。粉煤灰对磷的吸附受pH 值的影响较大,中性条件下磷去除率最好。磷的初始质量浓度对磷的去除效果有很大影响,粉煤灰适合处理低浓度含磷废水。对含磷浓度5mg/L - 10mg/L 的废水,可直接处理。而粉煤灰粒度大小对磷的去除影响不大。
2.3含重金属废水
利用粉煤灰处理重金属废水,其工艺流程比较简单,如图2-1所示。
Ca(OH)2、Na2S、FeSO4
粉煤灰因对水中杂质具有较好的吸附性能,目前国内外不少学者都对粉煤灰及其改性产物处理含重金属废水进行了研究。Panday等应用粉煤灰处理含Cu2+、Zn2+ 的废水,去除效率分别为100%和93%,出水全部达到排放标准以下。G Steenbruggen,G GHollma利用粉煤灰合成沸石,通过沸石化过程,阳离子交换容量可大幅度增大。吸附实验表明,沸石化粉煤灰吸附重金属离子的能力大小为:Cu > Cd > Ni。国内郭永龙等利用粉煤灰合成沸石处理重金属污水,研究中利用粉煤灰合成沸石对含有Cu2+、Pb2+、Cd2+的水样进行振荡实验,达到平衡所需的时间约为3h,Cu2+吸附容量有9.56mg/L,且对污水中重金属离子的去除率随pH值降低而降低。在同等条件下,利用粉煤灰处理含Cu2+ 的污水,其吸附容量仅为6.49 mg/L,低于合成沸石。
2.4 生活废水
粉煤灰可去除生活废水中的COD、BOD、色度等。粉煤灰对生活污水中的COD有较强的吸附作用。陈荣平[2]研究发现,粉煤灰在处理生活废水中的主要影响因素:粉煤灰的投入量、搅拌时间、加热温度等。
2.4.1 粉煤灰的投入量对生活废水处理的影响
移取100.0 mL生活废水,放人400mL烧杯中,分别加入2.5,5.0,7.5,10.0,12.5,15.0g的粉煤灰,设定水浴温度2OoC,搅拌时问30min进行实验。依次测定处理后生活废水的COD。结果发现,开始阶段随着粉煤灰投入量的增加,COD的去除率增加,当投入的粉煤灰量为10.0g时,COD的去除率达到最大,之后随着粉煤灰质量的增加,COD去除率降低。
2.4.2 搅拌时间对生活废水处理的影响
移取100.0mL生活废水,放入400mL烧杯中,加入粉煤灰10.0g,设定水浴温度20o C,搅拌时间分别为0.5,1.0,1.5,2.0,3.0,4.0,8.0,12.0,24.0h进行实验。依次测定处理后生活废水的COD。在开始时随着搅拌时间增长,COD去除率显著增加,直到搅拌时间达到12h,COD去除率达到最大值;而在24h,COD去除率逐渐降低。虽然在12h时COD去除率达到最大值,但从4h以后,COD去除率增加缓慢,所以,确定4h为最佳搅拌时间。
2.5 处理其他废水
焦化废水主要是在焦化生产过程中产生的剩余氨水、粗苯终冷水和产品加工过程中的废水,水中含有酚、油、硫化氢、氰化物、硫氰化物、吡啶、苯等多种有害物质,COD一般在1200-1800mg/L之间。传统的焦化废水处理方法是生化处理如活性污泥法,外排水COD浓度在200-400mg/L,不符合国家有关废水排放标准的要求。采用粉煤灰净化生化出口水,可使污染物含量达到国家限值要求,同时有较好的脱色除臭效果。如对COD为1761.44mg/L的焦化废水进行试验,单独进行生化处理后COD降为218mg/L;按照15kg/m3添加粉煤灰与生化联合处理后COD为44.14 mg/L,粉煤灰对COD 的去除率达80%。
参考文献