摘要：用浓硫酸改性净水污泥，与外加添加剂混合,焙烧制备成陶粒用于含磷废水的吸附特性的研究。通过静态实验考察了投加量、吸附时间、pH值、浓度等因素对除磷效果的影响。研究结果表明：硫酸改性净水污泥制备的陶粒比未改性前对除磷效果好，故可以作为吸附材料吸收污水中磷。

　　关键词：改性;吸附;含磷废水

　　中图分类号：X832 文献标识码:A

　　目前，除磷的方法主要有化学除磷、生物除磷、吸附与离子交换等，但生物除磷过程不稳定，还会受到pH、DO含量等因素的影响，一般单独采用生物除磷工艺很难满足出水的要求[1];化学除磷又会加大药剂的投加量，致使污泥产量增多，导致污水处理成本太高而受限[2];吸附与离子交换发法除磷，工艺简单，占地面积小，效率高而被较多采用[3-4]。本文采用吸附法除磷，将净水厂废气的污泥通过外加添加剂制备成陶粒，用于含磷废水的去除，达到了变废为宝，为净水厂污泥的处理开辟了一条新的途径。

　　1材料与方法

　　1.1 污泥

　　试验用的净水污泥取自自来水厂，经实验仪器测得净水污泥的化学成分见表1。

　　表1 净水污泥的主要化学成分

　　Table1 Main chemic composition of purified water’ssludge W/% Si2O3 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 烧失量 42.5 18.6 9.4 6.3 1.7 1.2 1.0 19.3 1.2 主要试剂与仪器

　　试剂：KH2PO4(南京化学试剂有限公司);Na2SiO3(吴江市今日化工有限公司);NaOH(江苏南新助剂厂);浓H2SO4(南京化学试剂有限公司);抗坏血酸(上海试四赫维化工有限公司);钼酸铵(合肥工业大学化学试剂厂);聚乙烯纤维(国药集团化学试剂有限公司)等。试验用水为超纯水。

　　仪器：101A型电热恒温干燥箱(上海泸司实验仪器有限公司);HY-1往返式振荡仪(江苏省盐城市科学仪器厂);TU-1901双光束紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器公司);RX(JN)-8-13箱式节能电阻炉(配三相人工智能温度程序精密控制仪)(宜兴市环宇炉业有限公司);FA2004型电子天平(上海良平仪器仪表有限公司);pHs-3c精密pH计(上海精密化学仪器有限公司)等。

　　1.3 试验方法

　　1.3.1 处理净水污泥试验

　　净水污泥经过100目的筛子过筛后，用分析天平称其40g，再分别用浓度为0mol/L、0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L及3.0mol/L 的H2SO4、NaCl、NaOH、HCl四种试剂混均制成陶粒，并用制粒机控制其粒径在3～5mm，放在105℃下干燥2h，然后用RX(JN)-8-13箱式节能电阻炉烧结成陶粒，再分别投入到配置好的模拟含磷废水中，经振荡器振荡静置后，参照国家环境保护局发布的标准方法测定总磷，然后推算出磷的去除率。

　　1.3.2 吸附试验

　　在100ml闭塞管中加入50ml浓度为50mg/L的模拟含磷废水，再在其中加入一定量的配置好的改性污泥，在常温常压下用转速为150r/min振荡器进行振荡，每隔30min在振荡器上取一只样，然后让其静置并取上清液用0.45μm混合纤维微孔滤膜过滤，取适量过滤液参照国家环境保护局发布的标准方法测定总磷的浓度。计算磷去除率的公式如下：

磷的去除率(%)

其中：为溶液中磷的初始浓度，mg/L;为污泥吸附后水样含磷的浓度，mg/L。

　　2 结果与讨论

　　2.1 净水污泥的改性工艺

　　按照1.3.1的试验方法，推算出磷的去除率结果如图1所示。用确定的改性剂与不同质量比的净水污泥对水中磷的去除率的影响，结果如图2所示。

　　图1 不同浓度的改性剂处理净水污泥去除水中磷的效果

由图1可见，用同样一种方法，对磷去除效果最好的是由H2SO4处理的净水污泥。并由图中曲线可以看出随着处理剂浓度的升高，NaOH处理的对磷的去除效果越来越差，NaCl处理的对磷的去除变化不大，HCl处理的对磷的去除率先增后减，而H2SO4处理的对磷的去除效果明显增加。

　　图2硫酸与不同质量比的净水污泥对去除磷的影响

　　Fig.2Influence of phosphate on concentrated sulfuric acid at different purified water’s sludge molar

　　由图2可以看出，1 mol/L的H2SO4与净水污泥粉末的质量比为1：80时，处理后的净水污泥对磷的去除效果最好，故本实验采用处理剂与净水污泥的质量比为1:80作为最终的样品。

　　2.2 吸附剂用量对除磷效果的影响

一般来说，总的吸附能力与改性污泥的用量成正比例关系，其吸附磷的效果就越好，但考虑到经济的因素，需要用试验的方法找出改性净水污泥最佳投加量，以最低的成本达到最佳的效果。用改性污泥和原污泥各0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0g投入到100mL闭塞管中的模拟含磷水样浓度为10 mg/L，按照1.3.2的方法进行试验，其结果如图3所示。

　　图3 投加量对水中磷去除率的影响

　　Fig.3 Effect of adsorption dose removal of phosphate

　　由图3可看出，随着处理后净水污泥陶粒投加量的增加，对含磷水样的去除率迅速提高，投加量与含磷水样的去除率基本成正相关。当处理后的净水污泥陶粒投加量达到2.0g以上时，水中磷的去除率基本保持不变，这是由于溶液中磷离子与原污泥陶粒和改性污泥陶粒表面的磷离子达到了动态平衡。经处理后净水污泥陶粒吸附能力比原污泥陶粒的吸附能力较强，可能是其表面发挥吸附作用的官能团比原污泥陶粒较多，所以经处理后净水污泥陶粒吸附的速度比原污泥陶粒快。

　　2.3 吸附时间对除磷效果的影响

　　取未经处理的净水污泥陶粒和除磷效果最好的处理后净水污泥陶粒2.0g，加入到50ml浓度为10mg/L的模拟含磷废水中，在常温下置于振荡器上，设置转速150r/min进行振荡，然后按1.3.2的试验方法每隔30min在振荡器上取一个样后进行试验，其结果如图4所示。

图4 吸附时间对去除水中磷的影响

　　Fig.4 The effect of adsorption time on removal of phosphate

　　由图4可看出，随着吸附时间的延长，对磷的去除率也增大。吸附时间在90～240min的范围内，对磷的去除率增长最快，当吸附时间达到240min后，对磷的吸附基本达到最大值，之后就没有明显变化，甚至出现略有下降的现象，可能原因是吸附不牢固，磷被解吸出来。原污泥陶粒的吸附平衡时间与处理后净水污泥陶粒的吸附平衡时间相差不大，可能是因为经过硫酸的处理，使其酸性增强，不利于较快的吸附。

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