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火山岩人工湿地对氨氮和总磷去除作用

2018-01-23 09:55:15 巩义市益达滤材有限公司 阅读

火山岩人工湿地对氨氮和总磷去除作用

  与传统的污水处理系统比较,人工湿地具有出资、运转费用低,操作简便,抗污水负荷才能强和防止二次污染等长处.笔直流人工湿地因其在处理有机物和氮素方面的突出表现,在曩昔二三十年里发展迅速;但由于在潜流型湿地内未能得到足够的溶解氧(Vymazal,2002)以及基质简单吸附饱满等原因,其对氨氮和总磷的去除作用较差.很多学者对此进行了很多的研讨,如通过进步湿地床内基质对磷素的吸附容量,或延长磷素在多孔基质的湿地床中的水力停留时刻,或单独在结尾出水设置过滤设备而使其净化作用得到有用改进.近年来,无烟煤、粉煤灰、钢渣、矿渣、火山岩、活化赤泥、火山岩生物滤料等填料陆续被作为人工湿地除磷基质展开研讨,但大部分天然基质易吸附饱满,很难寻求到一种持久、、经济、稳定的基质.火山岩生物滤料作为填料的1种,兼具资料低廉易得、外表积大、孔隙率大、化学和物理稳定性好等长处,因而可测验对火山岩生物滤料基质进行覆膜改性,以强化和进步其对水体中磷素的净化作用.

  阴离子型层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs),又称为水滑石类化合物或阴离子粘土. LDHs由彼此平行的层板构成,层板上二价金属离子部分被三价金属离子同晶替代,其层间作用力较弱,因而具有捕获有机和无机阴离子的较强才能;LDHs比外表积大,具有比阴离子交流树脂更高的阴离子交流才能和热稳定性,因而近年来LDHs广泛使用在催化、光化学、电化学聚合、磁学、生物医药科学和水环境科学;其间在水处理领域中的使用首要集中于将制备好的LDHs固体直接用于水体中污染物的吸附.

  在前期实验研讨的基础上,本次实验选用笔直流人工湿地常用的火山岩生物滤料作为原始基质,选用Ca系、Zn系和Mg系二价金属化合物与Fe系、Co系与Al系三价金属化合物一一对应反响生成LDHs的办法,在碱性条件下以共沉淀的办法组成9种不同类型的LDHs,并将其分别覆膜于笔直流人工湿地火山岩生物滤料基质上,研讨改性基质对磷素净化作用的提高作用,以期筛选出净化磷素的金属化合物佳反响组合,为强化笔直流人工湿地除磷作用提供参阅.

  改性及净化磷素所用火山岩生物滤料基质为球形颗粒状,通过粗筛后粒径为1~3 mm,一切的基质均购自河南郑州.

  改性所选用二价金属化合物:CaCl2、MgCl2、ZnCl2;三价金属化合物:FeCl3、CoCl3、AlCl3,将上述两类金属化合物进行两两组合反响,构成9种不同类型的LDHs.

  取洗净的火山岩生物滤料基质若干置于装有2 L蒸馏水的烧杯中,加热使温度恒定在80℃.按二价和三价金属摩尔比(M2+ ∶ M3+)为2 ∶ 1的办法,装备0.2 mol · L-1的M2+和0.1 mol · L-1的M3+溶液,一起将两种化合物参加到装有火山岩生物滤料基质的烧杯中,并参加10% NaOH使上述溶液pH维持在11~12左右,剧烈拌和4h后,取出火山岩生物滤料基质置于1000~1500 r · min-1的离心机中离心10 min;将离心后火山岩生物滤料用蒸馏水洗刷至洗刷水呈中性,置于烘箱中16 h后取出,即得到用水热共沉淀法制备的LDHs覆膜改性火山岩生物滤料基质.

  基质表观特性:日本电子株式会社出产的JSM-5610LV扫描电子显微镜(SEM);基质化学成分:荷兰Panalysis公司出产的Axios advanced X荧光光谱仪.

  实验所用原水均取自污水处理厂和武汉市洪山区南湖湖水,两者按1 ∶ 2的份额进行混合配制成供试原水供试.

  实验设备由10根内径为8 cm、高为40 cm的PVC管组成,将9种改性火山岩生物滤料基质和一般火山岩生物滤料基质分别填充于10根实验柱中,每根实验柱中基质填充至35 cm高度左右;原水从管顶注入,由管底排出.

  模仿实验设备选用间歇运转的办法,其水力负荷(HLR)为250 L · m-2 · d-1,每个实验周期的水力停留时刻(HRT)为12 h.基质实验设备的运转时刻从2014年2月—2014年8月止,共历时7个月.

  CODCr为重铬酸钾法;总磷及溶解性总磷选用过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法;磷酸盐选用钼锑抗分光光度法.

  选用SPSS 19.0(SPSS Inc.,Chicago,USA)进行统计学剖析,包括单因素方差剖析(ANOVA)、Levene 齐次性查验和多重比较,其间多重比较选用Bonferroni查验法,当p<0.05时,差异显著; p<0.01时,差异极显著.

       9种改性火山岩生物滤料基质和一般火山岩生物滤料基质的SEM图.将不同改性办法的火山岩生物滤料基质(1~9)与一般火山岩生物滤料基质(10)SEM图谱比照剖析后发现,改性后的火山岩生物滤料基质外表散布着数量 不等的白色物质,且每种改性办法对应的LDHs改性基质外表呈现出不同的形状,其在基质上覆膜的作用也有所差异.其间,1号CaFe-LDHs、2号CaCo-LDHs、4号ZnFe-LDHs、5号ZnCo-LDHs和6号ZnAl-LDHs改性基质外表白色颗粒较多.

  为进一步验证LDHs的覆膜作用,选用X荧光光谱仪对改性前后基质的化学组分进行测定,首要成分如表 3所示.比照改性前后火山岩生物滤料的化学组分能够发现显着的改变:Ca系、Zn系和Mg系改性所构成的9种LDHs火山岩生物滤料基质,除9号MgAl-LDHs的Na元素质量分数有所下降外,其它改性基质的K、Na元素质量分数均有所添加;1号CaFe-LDHs中的Fe元素质量分数、2号CaCo-LDHs中的Co元素质量分数均有所添加;4号ZnFe-LDHs、5号ZnCo-LDHs和6号ZnAl-LDHs中Zn元素质量分数均大幅添加;而7号MgFe-LDHs、8号MgCo-LDHs和9号MgAl-LDHs中Mg元素质量分数均有所添加.归纳来看,Zn系改性的4、5、6号改性基质,其Zn元素质量分数添加显着;Mg系改性的7、8、9号改性基质,相对应的Mg元素质量分数有所添加.由此可见,选用不同的组合办法在碱性条件下共沉淀法制备LDHs并将其覆膜的火山岩生物滤料基质上,相对应的进步了改性基质中改性所用元素的化学组分百分比,然后达到改性的意图.