淺談自來水廠脫水鋁污泥對水中磷的吸附去除

摘 要：選用兩類自來水廠的鋁污泥，用配制好的含磷水與實際的污水來當做研究的對象，對鋁污泥對于磷所吸附去除的效果還有吸附的特征進行相關的考察。其結果表明出，鋁污泥的投量增大導致對磷去除的效果變得更加明顯，鋁污泥其吸附磷其機理主要為配體離子的交換反應，伴隨著其溶液pH值上升，該鋁污泥對于磷吸附的容量將會降低。運用鋁污泥來對實際的污水進行相關的處理，其出水總磷的濃度達到一級A排放的標準。這樣做不但只是提供出一類新的除磷辦法，而且還對自來水廠的鋁污泥方面資源化應用提供出一個新途徑。

關鍵詞：自來水廠；脫水鋁污泥；水中磷；吸附去除

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0331-02

1 引 言

為對水體的富營養(yǎng)化進行控制，國家對于污水廠的出水當中磷濃度方面控制的標準逐漸變得更加嚴格，這對城鎮(zhèn)中污水的處理單位提出一些更新的挑戰(zhàn)。當前所經常用到的除磷辦法主要是有化學沉淀法以及生物法等多種方法，但是其成本比較高，磷吸附去除的方法由于操作比較簡單而且效果比較好等多種優(yōu)點，這就逐漸引起了研究人員對他的關注，低廉的吸附材料方面的開發(fā)工作被當成是一類有著前途“環(huán)境友好的技術”。

2 試驗材料和方法

2.1 試驗所用的材料

兩類鋁污泥其分別是來自于某省兩個不同的自來水廠，將其分別記成1與2。在鋁污泥被取來之后于105℃的烘箱當中烘到質量保持恒定，在進行研磨處理，然后用篩網(wǎng)來進行過篩處理（脫水的鋁污泥其粒徑要比0.25mm小），最后保存起來作為備用。

對鋁污泥的吸附能力以及吸附的特征進行相關的考察，所用到磷溶液是把一定質量KHPO給溶進去離子水當中來配制得到；實際的污水是取自于某城市的污水處理部門，COD是680mL，其磷是1.21rag/L。

硫酸、氫氧化鈉、重絡酸鉀、過硫酸鉀、磷酸二氫鉀、硫酸銀都是分析純，其中相關的試劑要用到去離子水來進行配制。其試驗的設備有著：COD智能的消解儀、pH計、水質多參數(shù)的速測儀、恒溫振蕩機、電熱恒溫鼓風的干燥箱還有臺式的離心機等多個設備。

2.2 試驗的方法

分別來稱取出一定質量1～2的鋁污泥放到250mL錐形瓶當中去，再分別加上100mL不一樣濃度的kH：PO試液，在把pH值調節(jié)變成6之后再置放在恒溫的振蕩儀之中，用120r/min以及25℃來振蕩一段固定的時間，運用著離心機來進行高速的離心工作，取用一定量的上清液來對總磷的濃度進行測定，然后再計算獲得不一樣平衡濃度之下吸附的容量（q）。

2.3 分析所用的方法

在溶液當中的磷用“總磷”來進行表示，運用該過硫酸鉀來進行消解工作，運用一分光光度的方法來進行測定；該水樣在經過消解器進行消解之后運用著分光光度的方法來對COD的濃度進行測量；鋁污泥元素成分經過其等離子體的發(fā)射光譜儀剖析確定；運用著傅里葉的紅外光譜儀以及掃描電子的顯微鏡來對于脫水鋁污泥其表面的形態(tài)以及結構實行相關的表征。

2.4 吸附等溫線的模型與吸附動力學的模型

分別運用Langm uir的模型以及Freundlich的模型來對鋁污泥去吸附的特征進行分析；為探究其吸附的機理與可能的控制流程（涵蓋傳質與化學反應的過程），來分別運用擬一級的動力學模型以及擬二級動力學的模型來對數(shù)據(jù)進行擬合。

3 結果和討論

3.1 鋁污泥的投加量對于除磷效果方面的影響

分別稱出0.125、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0g的鋁污泥給加進KH：PO的溶液當中（其濃度為0.5mg/L，其pH值為6，體積為100mL），在25℃下的恒溫中振蕩1h，在離心之后取其上清液來對總磷濃度進行測定，對鋁污泥的投加量對于除磷效果影響進行相關的考察，結果如圖1所示。

在圖1中我們能夠得到，伴隨鋁污泥的投量逐漸增大，溶液之中總磷的濃度在逐漸降低。2號鋁污泥對于磷吸附的能力要比1號鋁污泥強，在投量是2.0mg/L的時候，其剩余的總磷濃度是0.009m/L，其去除率高達98.1%。一般認為，該鋁污泥對水中磷吸附其主要的機理為配體離子的交換，就是指鋁污泥當中的鋁氧化物其表面配位體和溶液之中配位體有交換反應發(fā)生。鋁污泥在投加至水當中之后，首先是有水解反應出現(xiàn)，導致鋁污泥的顆粒表面有著眾多的-0H與-Cl以及-SO等活性的官能團（其中是主要是-OH），這些活性的官能團于鋁污泥對磷配體離子吸附的交換反應當中發(fā)揮到極其關鍵的影響，就是經配體離子的交換反應把磷吸附至鋁污泥的顆粒表面。

3.2 pH值對于除磷效果方面的影響

稱0.5g鋁污泥放到錐形瓶當中，再加上pH值分別是2、3、4、5、6、7、8、9的KHPO4的溶液（體積為100mL、密度為0.5mg/L），在恒溫條件下進行振蕩，對pH值對于鋁污泥的吸附效果產生的影響進行考察。其結果表示，酸性的條件對于磷的吸附是有利的，在pH值是4的時候其吸附容量為最大，在此后伴隨pH值不斷地增大，其吸附的容量會逐漸降低下來，這就說明了pH值對于鋁污泥吸附的容量具有比較大的作用，其他的研究人員也有相似的發(fā)現(xiàn)。

伴隨pH值不斷地升高，在溶液當中-OH的濃度得到增大，進而對鋁污泥其表面靜電特征造成影響，使得鋁污泥的表面電荷從正變?yōu)樨?，這對于帶負電磷酸根的離子吸附是非常不利的；而且pH值提升會使得-OH占據(jù)到更多的鋁污泥顆粒表面的活性位，這也會造成鋁污泥對于磷酸根離子方面吸附的能力降低。除此之外，依照配體離子的吸附機理，在鋁污泥對磷酸根離子吸附過程中會釋放-OH，所以pH值偏低對吸附是有利的，但是pH值的升高會對吸附的過程有抑制作用。

3.3 對于實際污水當中磷吸附去除

稱2.0g的2鋁污泥放進錐形瓶之中，再加上污水處理單位的原水100mL，經過1h的恒溫振蕩，從而測定水總磷于COD的濃度，其結果如表1。

由表1能夠得到，通過該2鋁污泥吸附處理之后，對于磷去除率達到60.3%，出水的總磷濃度要滿足一級A的排放標準需要。除此之外，該鋁污泥對于COD也具有一定去除率，因為鋁污泥之中包含著豐富鋁鹽，可以提升吸附與化學沉淀的過程，對去除污水之中有機的污染物是有利的。

4 結束語

（1）增大鋁污泥的投量可以使得除磷的效果得到提升，鋁污泥對磷吸附其主要的機理為配體離子的交換反應，該鋁污泥的顆粒表面其活性官能團于吸附過程當中有著重關鍵的作用。

（2）其鋁污泥對于磷吸附的容量隨著溶液pH值的不斷升高而逐漸降低，這是由于OH的濃度在增大，使得鋁污泥的表面靜電特征得到改變，占據(jù)更加多活性的吸附位，對磷吸附有著抑制的作用；此外吸附的過程當中會釋放出OH，較低的pH對吸附反應進行是有利的。

參考文獻

[1]Babatunde A 0，Zhao Y Q.Equilibrium and kinetic anal-ysis of phosphorus adsorption from aqueous solution using waste alum sludge[J].J Hazar.d Mater，2010，184（1）：746～752.

[2]Babatunde AO，ZhaoYQ，Burke A M.Characterization of aluminium-based water treatment residual for potential phosphorus removal in engineered wetlands [J].EnvironPollut，2009，157（10）：2830～2836.

[3]"fang Y，Zhao Y Q，Babatunde A 0，et a1.Characteristic and mechanisms of phosphate adsorption [J]. SepPurif Technol，2006，51（2）：193～200.

收稿日期：2018-6-3

作者簡介：董淑福（1980-），男，高級工程師，碩士，主要從事給排水設計工作。