錳砂、海綿鐵金屬多孔濾料除磷技術實驗研究
關鍵字:海綿鐵;海綿鐵多孔金屬濾料;海綿鐵濾料;錳砂;錳砂濾料;吸附;含磷廢水
錳砂、海綿鐵金屬多孔物質濾料對含磷廢水的處理結果表明:在最佳試驗條件下,海綿鐵濾料與錳砂濾料的混合物對磷的吸附容量>9.0mg/g,磷的去除率在89%以上。
1、試驗方法
1.1靜態法
量取一定量模擬廢水(用化學試劑KH2PO4配制而成)于三角燒瓶中,加入一定量的海綿鐵濾料及錳砂濾料,在室溫下以60r/min速度振蕩20min,然后靜置2h,取上清液用氯化亞錫法分析溶液中磷的含量,計算吸附容量及去除率。
錳砂濾料實物圖
1.2動態法
采用φ14的有機玻璃柱,內填充10;1海綿鐵濾料及錳砂混合物,填充物高為600mm,廢水以一定流速順流通過吸附柱。用氯化亞錫法分別分析流出液達不同體積時的磷含量,計算流出液體積和磷去除率,求出吸附劑的吸附容量。
2、試驗結果及討論
2.1靜態試驗
2.1.1海綿鐵濾料粒徑的影響
海綿鐵濾料粒徑直接影響磷的去除效果,選取不同粒徑海綿鐵濾料處理含磷廢水的試驗結果。隨著海綿鐵粒徑的減小,磷的去除率增加(由62.16%增加到81.48%),但海綿鐵濾料的粒徑越小其磨損率越大,水力阻力加大,成本增高。從水質要求、經濟成本綜合考慮,試驗時選取1.5 mm的粒徑。
2.1.2 海綿鐵與錳砂配比的影響
海綿鐵多孔金屬濾料實物圖
取5g海綿鐵濾料,加入不同配比的錳砂濾料,測定不同配比時海綿鐵濾料與錳砂濾料的處理效果。
當海綿鐵與錳砂的配比為10∶1,對磷的去除率最高,并且在動態試驗中加入適量的錳砂,可防止海綿鐵板結,減少水頭損失,因此試驗選用海綿鐵∶錳砂為10∶1。
2.1.3溶液pH值的影響
當模擬原水含磷濃度為50mg/L(以PO3-4計)時,吸附劑對磷的去除率與溶液pH值的關系。酸度越大,去除率越高;在中性范圍(pH值6~8)內吸附劑的吸附量基本保持不變且去除率較高,為81.12%;當pH>9時,由于濾料表面發生化學反應而使去除率迅速降低。因此該法適合于處理酸性及中性或弱堿性含磷廢水。試驗模擬廢水的pH為6~7。
2.1.4吸附時間的影響
試驗結果表明:吸附達80min以后,吸附劑的吸附容量基本不再變化而達到平衡,吸附量可達9.0mg/g,磷的去除率在89%以上,結果令人滿意。
2.2動態吸附試驗
2.2.1流速對磷去除率的影響
準確稱取200g海綿鐵濾料和20g錳砂濾料,混合均勻后填充在¢14的有機玻璃柱內,柱高為600mm,原液起始濃度為C0=50mg/L(以PO3-4計),以不同的流速通過吸附層,并計算不同流速下吸附劑對磷的去除效果,結果見圖。
錳砂,海綿鐵濾料除磷效果圖
用試驗結果可知,流速越小,去除率越高,但流速太小對實際處理工藝沒有意義,因而試驗選6m/h的流速做動態試驗。
2.2.2動態吸附試驗
原水濃度C0=100mg/L,流速為6m/h,自運行開始至濾料出現穿透,全部時間為10d,進水總磷酸根量為10479.34 mg,處理水量為115.7L,共吸附磷酸根量為1646.00mg,動態吸附容量為8.23mg/g,總去除率為15.7%。
3、含磷污水處理試驗
用海綿鐵濾料處理城市生活污水,在最佳吸附條件下,靜態試驗結果見表1。
表1城市生活污水處理結果
序號 |
吸附劑用量(g/L) |
進水PO3-4濃度(mg/L) |
殘余PO3-4濃度(mg/L) |
磷的去除率(%) |
1 |
4.0 |
78.32 |
36.26 |
53.70 |
2 |
8.0 |
78.32 |
8.78 |
88.29 |
3 |
12 |
78.32 |
5.42 |
92.10 |
可見,海綿鐵多孔濾料對城市生活污水中的磷有良好的去除效果,當投加量為10g/L時,磷的去除率可達90%以上,達到城市生活污水排放標準。
4、結語
海綿鐵濾料與錳砂是一種金屬多孔濾料,以它作為吸附劑處理含磷廢水的技術還未見報道。本研究結果表明:用粒徑為1.5 mm的海綿鐵與錳砂10;1混合,在中性、弱酸性條件下處理含磷廢水靜態吸附容量可達9.0 mg/g,去除率為89%以上;動態試驗在流速為6 m/h的條件下吸附容量可達8.23mg/g,可以滿足處理含磷廢水的要求。該法處理含磷廢水具有高效、快速、簡便易行等優點,值得進一步研究和推廣應用。
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