【摘要】：近年來,隨著經(jīng)濟發(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營養(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)使其具有較強的吸附性能,常被用做吸附材料。本文以凹凸棒土為研究對象,目的是篩選出一種經(jīng)濟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,試驗了不同條件制備下對于填料去除總磷效果的影響;然后設(shè)計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態(tài)吸附實驗,并加入聚磷菌進(jìn)行比對吸附效果;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,在實際應(yīng)用中可能會造成二次污染;天然凹凸棒土對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,理論計算凹凸棒土填料最大吸附量為1.733mg/g,在實際實驗中測得對于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)器模擬動態(tài)吸附實驗,鑭改性凹凸棒土填料對低中高含磷廢水都有較好的去除效果,對0.5mg/L的含磷廢水運行5天去除率達(dá)到97%,對5mg/L的含磷廢水運行5天去除率達(dá)到77%,對50mg/L的含磷廢水運行5天去除率達(dá)到42.2%。同時加入聚磷菌聯(lián)合處理后在相同條件下磷的去除效果能明顯提高,對0.5mg/L的含磷廢水運行5天去除率達(dá)到98%,對5mg/L的含磷廢水運行5天去除率達(dá)到87%,對50mg/L的含磷廢水運行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底泥中總磷的抑制效果從高到低順序為:鑭改性凹凸棒土凹凸棒土沸石方解石,鑭改性凹凸棒土對抑制底泥總磷效果最好;抑制底泥總氮釋放從高到低順序為:沸石鑭改性凹凸棒土方解石凹凸棒土,沸石對抑制底泥總氮效果最好;抑制底泥氨氮釋放從高到低順序為:沸石方解石凹凸棒土鑭改性凹凸棒土,沸石對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,當(dāng)鑭改性凹凸棒土覆蓋越多,試驗中除磷效果越佳,當(dāng)鑭改性凹凸棒土覆蓋量為50g時,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,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,上覆水體的磷含量為0.051mg/L。鑭改性凹凸棒土對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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：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，從而會影響粉煤灰的吸附能力。不同溫度熱改性粉煤灰對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：2713636