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排放到河流和湖泊中的氮和磷大多來源于生活污水、工廠和畜牧業(yè)廢水、山林耕地肥料流失以及降雨降雪等，水中氮和磷的含量與水體的富營養(yǎng)化有直接關系，當水體中的無機氮大于0.3mg.L-1，總磷濃度大于0.02mg.L-1，該水體即處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，不僅會導致水中藻類瘋長，而且會使水體含氧量急劇下降，影響魚類等水生生物的生存，從而破壞水體的生態(tài)平衡。

粉煤灰又稱飛灰，是燃煤電廠粉煤燃燒排放的廢棄物。粉煤灰粒徑在1～500μm之間，由多種具有不同結構和形態(tài)的微粒組成，其主要成分是SiO2、A12O3、CaO、Fe2O3等物質。粉煤灰是一種固體廢物，排到環(huán)境中會污染大氣、污染地表水和地下水。但粉煤灰具有多孔結構，比表面積大強的吸附性等特點，目前在環(huán)保領域的應用研究己成為環(huán)境科學的一個熱點。利用粉煤灰處理水中的磷成本低，耗能少，在含磷廢水處理領域具有廣闊的應用。但原狀粉煤灰的凈化效率較低，污水中磷的去除率在40%～60%。粉煤灰改性處理后可以使吸附性能提高，減少處理流程中污泥的含量，并且改性過程簡單方便。本文采取高溫活化后再進行酸處理的方式對粉煤灰進行改性，可溶蝕鋁硅酸鹽玻璃微珠，提升微珠的比表面積和吸附能力，同時釋放出具有化學除磷功能的鋁鹽、鐵鹽和具有助凝功能的活化硅酸等物質，獲得成本較低，附加值較高的深度污水除磷劑，下面我們將探討這種深度污水除磷劑的制備方法，及其對二級出水中可溶性正磷酸鹽的去除效果。

1、粉煤灰的改性

1.1原粉煤灰成分如表1所示：

1.2改性工藝

將粉煤灰與堿性活化劑在高速混合機中混合均勻后投入焙燒爐中煅燒活化，再將焙燒后冷卻的物料投入耐酸反應罐中，添加酸改性劑后反應，將反應后的物料烘干磨細即制成粉末狀的深度污水除磷劑。由此可見深度污水除磷劑的制備過程包括活化劑投加、煅燒活化、酸處理等3個步驟。為優(yōu)化改性工藝，達到較好的除磷性能，進行正交試驗，考慮到成本問題，選用價格低廉的NaCl和15%H2SO4為活化劑和改性劑，考察鹽灰比(NaCl與粉煤灰的質量比)、煅燒溫度、酸灰比(酸溶液體積與粉煤灰質量之比)3因素對除磷效果的影響，每個因素取4水平。

1.3改性試驗結果

進行正交試驗，結果顯示：隨著鹽灰比的上升，K值先上升后下降，在鹽灰比為1:20時，K值較大;隨著煅燒溫度的上升，K值上升，在煅燒溫度為900℃時K值較大;隨著酸灰比的上升，K值先上升后下降，在酸灰比為3:1時，K值較大。由此確定優(yōu)化改性工藝參數(shù)為鹽灰比1:20，煅燒溫度900℃、酸灰比3:1。此后試驗所用AFA都采用此工藝制備。

2、深度污水除磷劑對二級出水中磷的去除

試驗用水取自上海閔行區(qū)污水處理廠二沉池出水，可溶性正磷酸鹽的質量濃度為0.5～2.5mg/L。準確稱取一定量的深度污水除磷劑置于1L燒杯中。加入二級出水1L，快速攪拌后取樣，采用鉬銻抗分光光度法測定可溶性正磷酸鹽濃度。

3、機理分析

普遍認為.粉煤灰主要通過物化吸附作用除磷，但單位除磷量較低，小于1mg/g，閻存仙等的試驗表明，在模擬廢水含磷的質量濃度為50～120mg/L，投加粉煤灰量400-500g/L時，單位除磷量僅為0.1～0.3mg/g;張警聲等的試驗結果也在0.017-0.02mg/g之間變動;另一方面，粉煤灰富含鋁、鐵、硅等元素。具有潛在的除磷性能.因而相會強等利用酸處理粉煤灰.在原水PO43-的質量濃度為8.38mg/L，投加改性粉煤灰量為5g/L時，去除率達到95.7%～98.2%，此時粉煤灰的吸附量提高為1.6mg/g，并認為改性粉煤灰的除磷機理是酸改性后溶出的鋁、鐵的混凝沉淀的作用、硅酸凝膠等高聚物的助凝作用以及粉煤灰顆粒的吸附、沉淀作用、改性后比表面積增加等效果的綜合效應。本文采取了高溫活化后再進行酸處理的方式對粉煤灰進行改性，可將單位除磷量大幅度提升到19mg/g，由圖4知，活化前粉煤灰的晶相成分主要有石英、莫來石、赤鐵礦，同時在22～35℃的區(qū)域出現(xiàn)寬大衍射特征峰，表明玻璃體的存在。這是因為粉煤灰主要由各種大小不一的顆粒構成.這些顆粒主要是玻璃微珠，含量達70%以上，它的成分主要是無定形的SiO2和Al2O3，因而它的化學活性較高;另外石英、莫來石、赤鐵礦的含量也占了整個粉煤灰的30%一40%，它們以晶體的形式存在，因而化學活性較低。為充分利用粉煤灰中的鋁化合物、鐵化合物和硅酸鹽，必須促使玻璃微珠溶解和破壞石英、莫來石、赤鐵礦的晶相結構.使其釋放出無定形的除磷物質。對比煅燒活化后的XRD圖譜可以發(fā)現(xiàn)，石英、莫來石的特征峰峰值下降，這說明在高溫和活化劑的作用下，使得Si02和Al2O3之間的結合鍵能大為減弱，從而破壞了它們的晶相結構。為除磷物質的釋出創(chuàng)造了條件。因此，初步認為經該工藝處理后，鋁硅酸鹽玻璃微珠被溶蝕，充分釋放出具有化學除磷功能的鋁鹽、鐵鹽和具有助凝功能的活化硅酸等物質是除磷性能提升的主要原因。另一方面，除磷試驗結果表明，深度污水除磷劑較佳除磷pH值為6.5，但已有的研究認為，硫酸鋁除磷的較佳pH值范圍在5-6；硫酸鐵除磷的較佳pH值為5，與之都略有差距，因此雖然可以確定深度污水除磷劑的除磷效應與改性后溶出的鐵鋁有關，但鐵鋁的具體反應形態(tài)有待進一步探索。

4結論

①以NaCl為活化劑，15%H2S04為改性劑制備深度污水除磷劑，優(yōu)化后的改性工藝參數(shù)為鹽灰比1:20、煅燒溫度900℃、酸灰比3:1。

②將深度污水除磷劑用于去除二級出水中的磷，15s后除磷過程基本完成，當投加量為80mg/L以上時，處理出水磷的質量濃度低于1mg/L，其除磷pH值范圍與實際污水相符，較佳除磷pH值為6.5。

③與粉煤灰相比，深度污水除磷劑的除磷性能顯著提升，約為粉煤灰投加量l/20時即可達到與之相當?shù)某仔Ч?/p>

④分析衍射圖譜表明，煅燒活化處理可破壞粉煤灰玻璃微珠的晶相結構，為鋁、鐵等除磷物質的釋放創(chuàng)造條件。