铁锰生物污泥吸附磷的试验研究

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磷是水体产生富营养化的主要诱发因子,过量的磷主要来自工业废水、城市生活污水、农业化学肥料流失。控制水体中磷的浓度是防止水体富营养化的重要手段。在各种除磷方法中,吸附法除磷工艺运行简单可靠,高效低耗。铁锰氧化物是常用的除磷吸附剂,对磷具有较强的吸附作用,由于其具有吸附容量高、对环境友好等除磷特性而受到广泛的关注。生物除铁除锰滤池的反冲洗废水中含有大量的铁锰生物污泥,经适当处理后可得到大量的铁锰氧化物,这些铁锰氧化物是否对磷具有吸附去除效果,能否将其应用于生活污水的除磷中目前还鲜有研究。  本研究将生物除铁除锰滤池的反冲洗铁锰生物污泥的资源化利用与含磷废水的净化结合起来,对由铁锰泥制得的铁锰氧化物除磷效果及影响因素进行分析研究,并探索了其在生活污水除磷应用中的可行性。  试验采用扫面电镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、比表面和孔隙度分析仪等检测技术,对由生物除铁除锰滤柱反冲洗铁锰生物污泥制得的含铁量不同的两种铁锰氧化物进行表征性状分析,结果得出它们是以球形颗粒聚合体形式存在的,微孔发达,比表面积分别达到285.6m2/g和269.3m2/g。  铁锰生物污泥吸附磷的试验研究表明:铁锰氧化物的磷吸附特性可用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,相关系数均大于0.9,达到极显著水平,单位铁锰氧化物的最大磷吸附量分别为39.06mg/g与29.94mg/g;吸附饱和后的铁锰氧化物在中性盐介质(KNO3)中对磷的解吸率依次为13.04%和15.87%,且在吸附饱和度为30%以下时,吸附的磷均不易解吸。研究两种铁锰氧化物对不同浓度水平磷的吸附效果得到,在初始磷溶液浓度为10mg/L时,5min内磷的去除率均达到95%以上,符合准二级动力学模型,吸附过程自发进行。  在吸附试验基础上,以除磷性能更为优异铁锰氧化物为研究对象,以含磷浓度为6.2-9.1mg/L的实际生活污水为原水进行磷的吸附去除试验。在铁锰氧化物投加量为3g/L,搅拌速度为200r/min,接触时间为10min的条件下,铁锰氧化物对于生活污水中的磷具有较好的去除效果,生活污水中的磷浓度降到0.294mg/L,去除率达到96.22%。脱附再生后的铁锰氧化物依然具有较好的除磷效果,可重复使用。正交试验表明,投加量、pH值、搅拌速度、接触时间对铁锰氧化物除磷效果的影响力依此递减。  利用生物除铁除锰滤池的反冲洗铁锰生物污泥吸附去除废水中的磷,不仅为低浓度含磷废水的深度处理提供了一种新的材料,也为生物除铁除锰滤池反冲洗废水的处理提供了一种废物利用的方法,达到了以废(铁锰生物污泥)治废(含磷废水)的目的,为实现可持续发展模式的生态环境保护与治理提供了新的思路。
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