【摘要】：近年來,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)飛速發(fā)展,工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,使得大量的氮磷等植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)元素排入到河流、湖泊等地表水體,引發(fā)了嚴(yán)重的水體富營(yíng)養(yǎng)化。隨著排污治理力度不斷加大,進(jìn)入水體的外源性污染物有所減少,但底泥向上覆水體持續(xù)釋放的污染物給水質(zhì)帶來巨大影響。凹凸棒土是一種含水鎂鋁硅酸鹽天然粘土礦物,其特殊的內(nèi)部孔道結(jié)構(gòu)使其具有較強(qiáng)的吸附性能,常被用做吸附材料。本文以凹凸棒土為研究對(duì)象,目的是篩選出一種經(jīng)濟(jì)有效的凹凸棒土改性方法,研制出一種既可以用于生物反應(yīng)器中的填料吸附除磷的吸附劑,又用于底泥覆蓋材料控制底泥中污染物質(zhì)向上覆水體釋放。首先對(duì)沸石、粉煤灰和凹凸棒土進(jìn)行了熱改性、酸改性、堿改性、鹽改性和稀土改性,篩選并明確凹凸棒土為最佳吸附材料。在比對(duì)傳統(tǒng)改性方法的基礎(chǔ)上,研制了一種球形鑭改性凹凸棒土填料,試驗(yàn)了不同條件制備下對(duì)于填料去除總磷效果的影響;然后設(shè)計(jì)一種裝填球形鑭改性凹凸棒土填料的生物反應(yīng)器,開展低中高濃度含磷廢水動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn),并加入聚磷菌進(jìn)行比對(duì)吸附效果;最后用鑭改性凹凸棒土和天然粘土礦物以及組合覆蓋的方式,研究不同覆蓋材料對(duì)底泥中氮磷釋放的抑制效果。研究結(jié)果表明:沸石通過酸、堿、鹽、稀土和熱改性后對(duì)于總磷幾乎沒有去除效果,不適合作為除磷吸附劑;經(jīng)過NaOH改性的粉煤灰具有良好的除磷效果,2mol/LNaOH改性后的粉煤灰對(duì)于模擬廢水中總磷的去除率高達(dá)95%;但是粉煤灰含有大量重金屬等污染物,在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)造成二次污染;天然凹凸棒土對(duì)于總磷有一定的吸附效果,經(jīng)過熱改性、酸改性、堿改性、鹽改性、稀土改性后凹凸棒土的除磷效果有明顯的提高,其中稀土鑭改性效果最佳。球形鑭改性凹凸棒土填料最佳制備條件為:焙燒溫度在500-600℃之間,焙燒時(shí)間為3h,粒徑大小10-12mm,凹凸棒土:核桃砂顆粒:硅酸鈉:氯化鑭比例為5:2:2:1。根據(jù)Langmuir理論,理論計(jì)算凹凸棒土填料最大吸附量為1.733mg/g,在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中測(cè)得對(duì)于100mL,10mg/L模擬含磷廢水最大去除率可達(dá)95%最大吸附量為2.316mg/g。球形鑭改性凹凸棒土進(jìn)行反應(yīng)器模擬動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn),鑭改性凹凸棒土填料對(duì)低中高含磷廢水都有較好的去除效果,對(duì)0.5mg/L的含磷廢水運(yùn)行5天去除率達(dá)到97%,對(duì)5mg/L的含磷廢水運(yùn)行5天去除率達(dá)到77%,對(duì)50mg/L的含磷廢水運(yùn)行5天去除率達(dá)到42.2%。同時(shí)加入聚磷菌聯(lián)合處理后在相同條件下磷的去除效果能明顯提高,對(duì)0.5mg/L的含磷廢水運(yùn)行5天去除率達(dá)到98%,對(duì)5mg/L的含磷廢水運(yùn)行5天去除率達(dá)到87%,對(duì)50mg/L的含磷廢水運(yùn)行5天去除率達(dá)到51.5%。沸石、方解石、凹凸棒土和鑭改性凹凸棒土等覆蓋底泥材料對(duì)底泥中總磷的抑制效果從高到低順序?yàn)?鑭改性凹凸棒土凹凸棒土沸石方解石,鑭改性凹凸棒土對(duì)抑制底泥總磷效果最好;抑制底泥總氮釋放從高到低順序?yàn)?沸石鑭改性凹凸棒土方解石凹凸棒土,沸石對(duì)抑制底泥總氮效果最好;抑制底泥氨氮釋放從高到低順序?yàn)?沸石方解石凹凸棒土鑭改性凹凸棒土,沸石對(duì)抑制底泥氨氮效果最好。鑭改性凹凸棒土以及聯(lián)合天然粘土覆蓋底泥時(shí),當(dāng)鑭改性凹凸棒土覆蓋越多,試驗(yàn)中除磷效果越佳,當(dāng)鑭改性凹凸棒土覆蓋量為50g時(shí),上覆水體的磷含量為0.177mg/L;當(dāng)鑭改性凹凸棒土覆蓋量為100g時(shí),上覆水體的磷含量為0.066mg/L;當(dāng)鑭改性凹凸棒土覆蓋量為150g時(shí),上覆水體的磷含量為0.051mg/L。鑭改性凹凸棒土對(duì)于總氮和氨氮處理效果不明顯。因此,將鑭改性凹凸棒土與沸石制成聯(lián)合覆蓋材料,可以提高底泥釋放抑制效果。
【學(xué)位授予單位】：杭州師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X52
【圖文】：

Bradley提出了凹凸棒土的 晶 體 結(jié) 構(gòu) 模 型 如 圖1.1， 并 得 到 其 理 論 化 學(xué) 式Mg5Si8O20(OH)2(OH2)4·4H2O(Bradley,1940)，其理論化學(xué)成分質(zhì)量分布為：SiO2為56.96%;MgO為23.83%;H2O為19.21%。

）粉煤灰的熱改性粉煤灰具有較大孔隙率，但是未改性的粉煤灰的孔隙中通常含有自由水，從而會(huì)影響粉煤灰的吸附能力。不同溫度熱改性粉煤灰對(duì)磷的吸附去除率如圖2.1所示。熱改性結(jié)果表明，在300℃、400℃和500℃煅燒條件下，改性粉煤灰的除磷能力有一定的提高，但是跟原樣相比并不顯著。在400℃下改性的粉煤灰除磷效果相對(duì)較好，超過400℃后其除磷效果降低。類似研究如苗文憑(2008)將粉煤灰在200-800℃下進(jìn)行熱改性，在300℃下除磷效果最好，超過300℃后除磷效果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2713636