摘 要:在对净水厂进行资源管理的过程中,要想将资源实现更加合理的配置,同时确保能够进一步优化发展,就需要对净水厂的污泥开展有效的处理。本文主要探讨了采用磷吸附的方式,证实影响净水厂污泥磷吸附能力的影响因素与温度与pH值有关,希望在今后的研究工作中有所帮助。 

  关键词:净水厂污泥;磷;吸附 

  在对净水厂污泥进行处理的过程中,首先要明确其来源,净水厂的污泥大多是来自自来水在生产时遗留下来的剩余废物,这些剩余废物中包含了大量的杂质,例如土壤颗粒以及胶质物质等,在生产自来水的过程中,往往都会采用传统的生产工艺进行处理,即混凝→沉淀→过滤→消毒,因此在这一过程中难以避免的会产生污泥,对自来水的水质造成不良影响。随着科学技术的发展,净水厂在处理污泥过程中采用了全新的解决办法,希望能够对今后的资源利用提供一定的帮助。 

  1 准备材料与方法 

  1.1 试验材料 

  首先选定一家净水厂作为试验对象,该厂主要水源来自黄河水,絮凝剂主要采用聚合氯化铝(PAC),在黄河河道中选取试验对照土样品若干,然后将两种土风干,放入温度为110℃的环境中进行烘烤,持续时间为2h,将土样烘干后粉碎,准备筛选。 

  1.2 土样的磷等温吸附试验 

  分别配制不同磷浓度的KH2PO4溶液,将KOH以及HCl溶液中的pH值调节至7,在容量为100mL的三角烧瓶中称取适量的净水厂污泥,一般情况下0.25g即可。随即加入准备好的溶液25mL,然后再滴入适量的氯仿,氯仿不宜过多,主要作用是为了防止微生物活动过于活跃。对摇床进行调节,在转速为(180±2)r/min的前提下,进行反应,反应时间为24h,再取出溶液放入滤膜中进行过滤,进而在滤液中将磷浓度测量出来,上述样品中,每个样品都要做三个平行,以便更加准确的测定磷含量。 

  1.3 土样的磷吸附动力学试验 

  紧接着需要进行磷吸附的动力学试验。在该试验中主要探究影响磷吸附能力的因素有哪些。首先是探究温度这一影响因素,先将pH值设定为7,在磷浓度为150mg/L的KH2PO4溶液中,加入1.0g的净水厂污泥,将其放入容量为100mL的三角烧瓶中,然后仿照前文中的试验过程,置于恒温摇床中并且将转速设置为(180±2)r/min,分别在时间值为0min至480min的时间段中进行取样,每次取样后将溶液过滤并且对其中所含有的浓度进行分析。同样是对每个样品进行三个平行,并观察结果。 

  在测定pH值对磷吸附能力的影响试验中,首先要进行KH2PO4溶液的配制,其磷浓度的含量为150mg/L,将pH值分别调节至五个状态中,即pH为3/5/7/9/11时,然后将摇床的温度设定为45℃,根据上文中对试验的要求进行测定,试验顺序相一致,对pH值进行分析,探究其对磷吸附的影响程度。 

  接下来要探究的内容是初始浓度对磷吸附能力是否会产生影响,所以要将KH2PO4溶液中的初始浓度分别设为100mg/L、150mg/L以及200mg/L三种类型,然后将摇床的温度设为45℃,在试验中的其他条件与上文试验相一致,探究是否初始浓度会对磷吸附能力产生影响。 

  1.4 分析方法 

  在该试验中,主要研究了影响磷吸附能力的因素有哪些。采用X荧光光谱的方式对土样中元素的组成进行分析,溶液磷的含量主要运用钼锑抗分光光度法进行测定,使用型号为PHS-25的pH计对pH值进行测定。 

  2 结果与探讨 

  在吸附等温试验中,主要对比了土样以及净水厂污泥中磷吸附能力之间不同的差异性,因此进行了吸附试验。在该试验中,运用吸附等温方程进行分析,并将其与曲线作拟合处理,结果显示磷吸附能力达到了对照土样的17倍以上,二者具有较大的差异性。在这种情况下对差异性进行分析得知,主要的影响因素是由于二者是由不同元素组成的,其中净水厂污泥中含有大量的铝化物,其含量是对照土样的7.1%。除了自身携带以外,在生产自来水的过程中所使用的PAC混凝剂也具有铝化物这一成分,所以造成铝化物的含量偏大,可以证实这一因素对磷吸附能力会产生一定的影响。综上,研究表明,材料对磷的吸附能力与其铝含量有关,铝含量高的材料磷吸附性能强,净水厂污泥中所含的混凝剂在磷吸附中发挥重要作用。温度对土样磷吸附的影响如图1所示。 

  从图1中可以看出,净水厂污泥对磷的吸附量都随时间延长而增大,温度为l5℃、30℃和45℃时,试验结束时,净水厂污泥磷的吸附量占总量的76.7%、88.8%和97.5%。从图1还可以看出,同一反应时间时,净水厂污泥对磷的吸附量随温度的升高而增大,原因是在吸附的过程中,溶液中的磷酸根需要首先扩散到颗粒表面,然后进入颗粒内部,温度升高,磷酸根扩散速度增加,同时克服污泥表面液膜阻力的能力增强,使反应进行得更加迅速。 

  pH值的改变可能影响吸附质的存在状态,还可能影响吸附剂表面的电性或者吸附剂的结构等,因此,pH是影响吸附效果的重要因素。随着pH的降低,净水厂污泥对磷的吸附量增大,原因可能是在溶液pH值较低时,水中的磷酸根与净水厂污泥表面的羟基发生配位体交换反应。 

  在同一反应时间时,初始浓度越大,净水厂污泥对磷的吸附量越大。不同初始浓度的吸附过程也可以15min为界分为快速和慢速吸附两个阶段,初始浓度越大,在慢速吸附阶段吸附曲线相对较陡,这说明初始浓度越高,吸附达到平衡所需时间越长。 

  3 结论 

  在试验条件下,净水厂污泥对磷的吸附量随温度升高而增加;随着溶液初始pH的增大逐渐降低,随着初始浓度的增加增大。一级动力学方程能够很好的描述净水厂污泥对磷的吸附过程。净水厂污泥具有良好的磷吸附能力,具有作为污水磷吸附材料的巨大潜力。■ 

  参考文献 

  [1]董庆洁,邵仕香,李乃�u,郭星,孟欣.凹凸棒土复合吸附剂对磷酸根吸附行为的研究[J].硅酸盐通报,2006(2). 

  [2]熊飞,李文朝,潘继征,李爱权,夏天翔.人工湿地脱氮除磷的效果与机理研究进展[J].湿地科学,2005(3). 

  [3]刘帅霞.给水厂污泥的处理和存在问题[J].河南纺织高等专科学校学报,2005(3).