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加气混凝土对废水中磷的性能研究 摘要：采用加气混凝土进行污水除磷试验，考察了用量、时间及原水浓度对除磷效果的影响，并将混凝土块用作浮岛填料，探究植物的除磷效果。结果表明：加气混凝土粉末的除磷反应的平衡时间为90min，粉末质量为7g，原水浓度在2~10mg/L时可获得显著的除磷效果。将加气混凝土废渣作为浮岛填料种植绿萝，绿萝明显增长，且废渣和绿萝持续处理含磷废水，获得了显著且稳定的效果。 关键词：加气混凝土；除磷；性能；绿萝 引言： 含有氮、磷元素的城市污水排入水体，并滞留于河流、湖泊和海湾等封闭或半封闭的水域中，会促进藻类和水生植物的异常生长，导致水质下降，引起水体的富营养化[1]。水体富营养化在我国和世界各地水域中频繁出现，引发了短期或长期的环境风险[2]。目前，这种危害已引起各国的关注。众所周知，控制水体富营养化的重要手段是减少磷元素进入周围水体，因此，关于污水处理厂出水中的磷浓度的要求变得越来越严格。目前，国内外常用的天然材料，铝化合物等吸附剂存在吸附量低、除磷设备运行时间短等问题[3]。因此，开发高效的吸附剂成为目前研究的重点。 以硅质材料（砂、粉煤灰和含硅尾矿等）和钙材料（石灰和水泥）为主要原料并通过蒸汽加压制成的加气混凝土（autoclaved aerated concrete，AAC）砌块（GB11968-2006）富含钙、铝、铁等碱性氧化物，且孔隙率大、广泛易得[4]。因此，近年来开始广泛应用在富营养化水体的治理中。本文的研究在对AAC砌块孔隙进行分析的基础上，对比研究了其碎料吸附磷的性能，以期更好地综合利用AAC这一新型的污水处理材料。 一、材料与方法 （一）试验材料 将加气混凝土块用粉碎机粉碎，过120目筛下粉末，40℃鼓风干燥一周后放于样品袋备用。含磷原水：以KH2PO4 (分析纯)为原料配制含磷原水。 （二）试验方法 1.反应时间的影响 取400mL浓度为10mg/L的含磷污水于1L烧杯中，加入7g混凝土粉末，每组3个平行。在室温、120r/min的磁力搅拌器中反应15、30、45、60、75、90、105、120min时取出，测定溶液中PO43--P浓度。 2.填料质量的影响 取400mL浓度为10mg/L的含磷污水于1L烧杯中，分别加入1、3、5、7、9、11g的混凝土粉末，同1.2.1条件下测定溶液中PO43--P浓度。 3.原水浓度的影响 取400mL溶液于1L具塞锥形瓶，加入7g混凝土粉末，控制原水的磷浓度为2.5、5、7.5、10、15、20、25、30mg/L，同1.2.1条件下测定溶液中PO43--P浓度。 4.构建人工浮岛 在10x10x14的水桶中注入3/4 的5mg∕L的溶液，在桶中安置混凝土块，在混凝土立方块上挖出一个3x3x3的小孔来，在这小孔里栽种植物。定期测量磷浓度和植物叶子的尺寸。 （三）分析方法 磷的测定采用钼酸盐比色法。 二、结果与讨论 （一）反应时间的影响： 将加气混凝土放入原水中，在不同时间段测量其吸附后的浓度，如图a。由图a可知，在吸附的前30min，混凝土粉末对磷的吸附量快速增加。在30min~90min内出现波动，此时吸附和解吸同时进行。而90min后的磷浓度基本保持不变，达到平衡，因此最佳的吸附时间为90min。上述结果表明：磷浓度较高时，磷酸根在溶液中快速扩散并被吸附到混凝土表面，随着时间增加，磷酸根与混凝土表面的吸附达到饱和。此后，时间持续增加，但是磷浓度已不再变化，这说明吸附在一定条件下会达到饱和。 （二）AAC粉末质量的影响： 由图b可知，随着加气混凝土质量的增加，去除率也在增加，在质量为7g时达到最大值，之后去除率减少。综合分析可知：加气混凝土的质量为7g时，其吸附除磷效果最佳。 （三）原水磷浓度的影响： 原水磷浓度对混凝土粉末除磷的影响见图c。由图可知，磷去除率随着原水浓度的增加呈现先降低后增加的趋势，原水浓度为15mg/L时去除率最低。综合生活污水中的磷含量一般小于10mg/L，因此由实验取2 mg/L ~10ug/ml mg/L的浓度。此外，液中的磷浓度随着原水浓度增加而逐渐增大，但处理后的磷浓度均高于《污水综合排放标准》的二级标准，因此需加大混凝土的质量，以降低磷浓度。 （四）AAC废渣作为浮岛填料对水生植物的影响： 绿萝对磷的吸收情况和叶子的生长状况如图d。由图可知：经过30天的试验，绿萝的叶子增加，且对除磷有促进作用。水葫芦处理的磷溶液的浓度呈现持续降低的趋势。加气混凝土的吸附使得反应前期的磷浓度减少，而在中后期，绿萝将磷元素吸收用于自身的生长造成磷浓度的持续降低。 三、结论 1.加气混凝土粉末对于废水中的磷酸盐有去除作用，能用作除磷剂。在反应时间为90min、AAC粉末质量为7g、原水浓度为2.5mg/L~10 mg/L时达到最佳的除磷效果。 2.绿萝对含磷溶液有很好的处理效果，可将加气混凝土废渣结合绿萝用于实际除磷。 参考文献 [1]王小敏, 齐泽宁, 谢光勇,等. 新型除磷药剂在污水处理厂的应用[J]. 中国给水排水, 2018(3):65-67. [2]由文辉，刘淑缓.利用人工基质无土栽培经济植物净化富营养化水体的研究[J].北京大学学报：自然科学版，1999，35（4）：518-522. [3]曹艳，任勇翔，黄廷林，等．水化普通硅酸盐水泥吸附水中氟化物的动力学与热力学解析[J].环境科学研究，2012，25（2）：200-206 . [4] 郭杏妹, 罗一帆, 李嘉明,等. 改性蒸压加气混凝土碎料深度除磷的机理研究[J]. 实验技术与管理, 2016, 33(6):59-62. 作者简介：袁丽南（1991-），女，汉，籍贯：河北省承德市，硕士在读，单位：华北理工大学，研究方向：市政工 本文来源：https://www.dywdw.cn/edecd5d75afafab069dc5022aaea998fcd2240fa.html
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2024-03-11
