浅谈自来水厂脱水铝污泥对水中磷的吸附去除

摘 要：选用两类自来水厂的铝污泥，用配制好的含磷水与实际的污水来当做研究的对象，对铝污泥对于磷所吸附去除的效果还有吸附的特征进行相关的考察。其结果表明出，铝污泥的投量增大导致对磷去除的效果变得更加明显，铝污泥其吸附磷其机理主要为配体离子的交换反应，伴随着其溶液pH值上升，该铝污泥对于磷吸附的容量将会降低。运用铝污泥来对实际的污水进行相关的处理，其出水总磷的浓度达到一级A排放的标准。这样做不但只是提供出一类新的除磷办法，而且还对自来水厂的铝污泥方面资源化应用提供出一个新途径。

关键词：自来水厂；脱水铝污泥；水中磷；吸附去除

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0331-02

1 引 言

为对水体的富营养化进行控制，国家对于污水厂的出水当中磷浓度方面控制的标准逐渐变得更加严格，这对城镇中污水的处理单位提出一些更新的挑战。当前所经常用到的除磷办法主要是有化学沉淀法以及生物法等多种方法，但是其成本比较高，磷吸附去除的方法由于操作比较简单而且效果比较好等多种优点，这就逐渐引起了研究人员对他的关注，低廉的吸附材料方面的开发工作被当成是一类有着前途“环境友好的技术”。

2 试验材料和方法

2.1 试验所用的材料

两类铝污泥其分别是来自于某省两个不同的自来水厂，将其分别记成1与2。在铝污泥被取来之后于105℃的烘箱当中烘到质量保持恒定，在进行研磨处理，然后用筛网来进行过筛处理（脱水的铝污泥其粒径要比0.25mm小），最后保存起来作为备用。

对铝污泥的吸附能力以及吸附的特征进行相关的考察，所用到磷溶液是把一定质量KHPO给溶进去离子水当中来配制得到；实际的污水是取自于某城市的污水处理部门，COD是680mL，其磷是1.21rag/L。

硫酸、氢氧化钠、重络酸钾、过硫酸钾、磷酸二氢钾、硫酸银都是分析纯，其中相关的试剂要用到去离子水来进行配制。其试验的设备有着：COD智能的消解仪、pH计、水质多参数的速测仪、恒温振荡机、电热恒温鼓风的干燥箱还有台式的离心机等多个设备。

2.2 试验的方法

分别来称取出一定质量1～2的铝污泥放到250mL锥形瓶当中去，再分别加上100mL不一样浓度的kH：PO试液，在把pH值调节变成6之后再置放在恒温的振荡仪之中，用120r/min以及25℃来振荡一段固定的时间，运用着离心机来进行高速的离心工作，取用一定量的上清液来对总磷的浓度进行测定，然后再计算获得不一样平衡浓度之下吸附的容量（q）。

2.3 分析所用的方法

在溶液当中的磷用“总磷”来进行表示，运用该过硫酸钾来进行消解工作，运用一分光光度的方法来进行测定；该水样在经过消解器进行消解之后运用着分光光度的方法来对COD的浓度进行测量；铝污泥元素成分经过其等离子体的发射光谱仪剖析确定；运用着傅里叶的红外光谱仪以及扫描电子的显微镜来对于脱水铝污泥其表面的形态以及结构实行相关的表征。

2.4 吸附等温线的模型与吸附动力学的模型

分别运用Langm uir的模型以及Freundlich的模型来对铝污泥去吸附的特征进行分析；为探究其吸附的机理与可能的控制流程（涵盖传质与化学反应的过程），来分别运用拟一级的动力学模型以及拟二级动力学的模型来对数据进行拟合。

3 结果和讨论

3.1 铝污泥的投加量对于除磷效果方面的影响

分别称出0.125、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0g的铝污泥给加进KH：PO的溶液当中（其浓度为0.5mg/L，其pH值为6，体积为100mL），在25℃下的恒温中振荡1h，在离心之后取其上清液来对总磷浓度进行测定，对铝污泥的投加量对于除磷效果影响进行相关的考察，结果如图1所示。

在图1中我们能够得到，伴随铝污泥的投量逐渐增大，溶液之中总磷的浓度在逐渐降低。2号铝污泥对于磷吸附的能力要比1号铝污泥强，在投量是2.0mg/L的时候，其剩余的总磷浓度是0.009m/L，其去除率高达98.1%。一般认为，该铝污泥对水中磷吸附其主要的机理为配体离子的交换，就是指铝污泥当中的铝氧化物其表面配位体和溶液之中配位体有交换反应发生。铝污泥在投加至水当中之后，首先是有水解反应出现，导致铝污泥的颗粒表面有着众多的-0H与-Cl以及-SO等活性的官能团（其中是主要是-OH），这些活性的官能团于铝污泥对磷配体离子吸附的交换反应当中发挥到极其关键的影响，就是经配体离子的交换反应把磷吸附至铝污泥的颗粒表面。

3.2 pH值对于除磷效果方面的影响

称0.5g铝污泥放到锥形瓶当中，再加上pH值分别是2、3、4、5、6、7、8、9的KHPO4的溶液（体积为100mL、密度为0.5mg/L），在恒温条件下进行振荡，对pH值对于铝污泥的吸附效果产生的影响进行考察。其结果表示，酸性的条件对于磷的吸附是有利的，在pH值是4的时候其吸附容量为最大，在此后伴随pH值不断地增大，其吸附的容量会逐渐降低下来，这就说明了pH值对于铝污泥吸附的容量具有比较大的作用，其他的研究人员也有相似的发现。

伴随pH值不断地升高，在溶液当中-OH的浓度得到增大，进而对铝污泥其表面静电特征造成影响，使得铝污泥的表面电荷从正变为负，这对于带负电磷酸根的离子吸附是非常不利的；而且pH值提升会使得-OH占据到更多的铝污泥颗粒表面的活性位，这也会造成铝污泥对于磷酸根离子方面吸附的能力降低。除此之外，依照配体离子的吸附机理，在铝污泥对磷酸根离子吸附过程中会释放-OH，所以pH值偏低对吸附是有利的，但是pH值的升高会对吸附的过程有抑制作用。

3.3 对于实际污水当中磷吸附去除

称2.0g的2铝污泥放进锥形瓶之中，再加上污水处理单位的原水100mL，经过1h的恒温振荡，从而测定水总磷于COD的浓度，其结果如表1。

由表1能夠得到，通过该2铝污泥吸附处理之后，对于磷去除率达到60.3%，出水的总磷浓度要满足一级A的排放标准需要。除此之外，该铝污泥对于COD也具有一定去除率，因为铝污泥之中包含着丰富铝盐，可以提升吸附与化学沉淀的过程，对去除污水之中有机的污染物是有利的。

4 结束语

（1）增大铝污泥的投量可以使得除磷的效果得到提升，铝污泥对磷吸附其主要的机理为配体离子的交换反应，该铝污泥的颗粒表面其活性官能团于吸附过程当中有着重关键的作用。

（2）其铝污泥对于磷吸附的容量随着溶液pH值的不断升高而逐渐降低，这是由于OH的浓度在增大，使得铝污泥的表面静电特征得到改变，占据更加多活性的吸附位，对磷吸附有着抑制的作用；此外吸附的过程当中会释放出OH，较低的pH对吸附反应进行是有利的。

参考文献

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收稿日期：2018-6-3

作者简介：董淑福（1980-），男，高级工程师，硕士，主要从事给排水设计工作。