以粉煤灰和沸石作為吸附材料,研究了兩者在靜態吸附、動態吸附及流化吸附3種運行狀態下,對模擬污泥回流液中磷的吸附情況。試驗結果表明,粉煤灰及沸石在3種吸附狀態下,達到吸附平衡時TP去除率大小為靜態吸附>流化吸附>動態吸附。靜態吸附效果最好,但達到吸附平衡所需時間最長,相對效率較低;動態吸附吸附平衡時間短,但TP去除率較低。通過對比粉煤灰及沸石在3種不同吸附狀態下的吸附特點及效果,得出宜采用中等粒級的沸石顆粒流化吸附處理污泥回流液。
一、背景闡述
沸石是火山熔巖形成的一種架狀結構的鋁硅酸鹽礦物,其三維硅氧四面體和三維鋁氧四面體結構形成很多大小均一的通道和空腔,這一多孔結構決定其獨特的吸附性。粉煤灰是從發電廠等煤燃燒的煙氣中收集下來的細灰,是一種大小不等、形狀不規則的粒狀體。粉煤灰顆粒呈多孔型蜂窩狀組織,比表面積較大,具有較高的吸附活性。
污泥回流液是市政污水處理廠污泥處理過程中產生的液體,含有高濃度的氨氮和磷,污泥回流液一般回流至污水處理廠進水口,造成進水的氮磷含量升高,影響出水氮磷達標。因此,在液體回流前必須對其進行預處理。目前污泥回流液的預處理主要采用沉淀—浮選法,但這種方法需要加入一定化學藥劑,容易造成二次污染。
二、試驗與結論
以實際污泥回流液的氨氮和TP含量為依據,分別以葡萄糖為碳源,氯化銨為氮源,磷酸二氫鉀為磷源,碳酸氫鈉為pH調節劑,及少量微量元素配制模擬污泥回流液,試驗所用藥劑均為分析純。
4個粒級的粉煤灰顆粒對TP去除率的差別相對較小。在吸附初始階段,粉煤灰顆粒對TP的去除率均快速增加,1.5h時取得較大值。此時,0.15~0.30mm粒級的粉煤灰顆粒對TP去除率最大,為34.69%。隨著吸附時間增加至3.0h,TP去除率呈下降趨勢。這可能是由于1.5h至3.0h時,部分被吸附在粉煤灰顆粒表面的TP又重新釋放到水中。當吸附時間大于3.0h時,TP去除率又開始增加,至6.0h時,增加趨勢變緩,可以認為達到靜態吸附平衡。當吸附時間為12.0h,0.10~0.15mm粒級的粉煤灰顆粒吸附效率最高,TP去除率為60.26%。
由圖3可知,隨著吸附時間增加,沸石顆粒對TP去除率增大,并且大部分的TP去除主要發生在吸附前3.0h內。不同粒級的沸石顆粒在吸附3.0h時TP去除率為30.29%~50.93%,吸附6.0h時TP去除率為43.66%~59.69%,吸附12.0h時TP去除率為56.46%~67.07%。在吸附12.0h時,0.15~0.30mm粒級的沸石顆粒TP去除率最大,為67.07%。
總之,粉煤灰及沸石在3種吸附狀態下,達到吸附平衡時TP去除率大小為靜態吸附>流化吸附>動態吸附。靜態吸附試驗達到TP吸附平衡所需時間最長,吸附效率相對較低。動態吸附過程中,由于沸石顆粒對氨氮具有優先吸附的作用,從而影響沸石顆粒對TP的去除。對于靜態吸附而言,粉煤灰和沸石的粒級越細越有利于TP的去除;在動態吸附試驗中,細粒級的粉煤灰或沸石顆粒的固定性難以控制,因此試驗不宜使用細粒級的粉煤灰和沸石顆粒;而在流化吸附中,細顆粒間發生碰撞后容易相互吸附,增大顆粒粒級減小比表面積,從而影響吸附效果。