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矿物及炉渣在水体除磷中的作用及其机理研究

许虹  
【摘要】:水体富营养化已造成严重的水污染。据统计世界上40%、我国65%的湖泊和水库已发生不同程度的富营养化。水体富营养化的重要控制因素是磷。目前,国内外对富营养化湖泊的治理方法主要有:工程措施、物理化学法、生物法等。然而,这些方法的除磷结果虽达到降磷效果,但磷含量仍然在爆发富营养化底线(0.01—0.02mg/l)以上,不能真正解决水体富营养化问题。 作者根据晶体生长和矿物学思想,在实验室利用蛭石、磷灰石、方解石和炉渣对人工配水和生活污水进行了除磷实验研究。研究结果表明,这些材料都对水体中的磷具有不同程度的去除作用,其中炉渣和磷灰石的除磷效果最好,降磷至水体富营养化临界值以下。 炉渣的除磷:对不同浓度的人工配水和校内的生活污水进行了批实验和柱实验,以及温度、pH影响的实验。结果表明除磷效果很好,一定条件下,出水磷含量可降至水体富营养化临界值以下。存在问题是出水pH值高。 蛭石的除磷:经过膨化的蛭石除磷效果明显,降磷可接近水体富营养化底线。但问题是,除磷后溶液pH值高,除磷效果不稳定。 方解石的除磷:初始含磷浓度和温度影响方解石除磷效果,当配水含磷浓度3mg/l以上、溶液含Ca、F、加热条件下,除磷后磷浓度可降至0.026mg/l,接近水体富营养化底线。问题是初始含磷浓度3mg/l以下除磷效果不明显。 磷灰石的除磷:在配水中加入Ca、F除磷效果明显且稳定,特别是对低浓度含磷(如1mg/l,0.5mg/l)配水除磷效果仍好,接近富营养化底线。加热后或溶液pH=10时,磷灰石降磷至富营养化临界值以下。根据资料,这是目前含磷污水处理含磷量最低值。除磷过程pH值基本不变。 对除磷产物进行了红外光谱、拉曼光谱、扫描电镜和透射电镜测试分析。认为其产物是类似于磷灰石的物质,但结晶程度不高。磷灰石起到晶芽的作用。方解石无晶芽作用。总之,碱性条件下在含磷溶液中有Ca、F离子,以及磷灰石晶芽存在时,除磷后使溶液磷含量降至富营养化底线以下,在实验室条件下基本解决了水体的富营养化问题。以上除磷原理,实质是Ca—P化学沉淀结晶的过程,而非物理吸附除磷。


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