金屬多孔濾料除磷技術(shù)研究
1 試驗方法
1.1 靜態(tài)法
量取一定量模擬廢水(用化學試劑KH2PO4配制而成)于三角燒瓶中，加入一定量的海綿鐵及錳砂，在室溫下以60 r/min速度振蕩20 min，然后靜置2h，取上清液用氯化亞錫法分析溶液中磷的含量，計算吸附容量及去除率。
1.2 動態(tài)法
采用φ14的有機玻璃柱，內(nèi)填充10∶1海綿鐵及錳砂混合物，填充物高為600 mm，廢水以一定流速順流通過吸附柱。用氯化亞錫法分別分析流出液達不同體積時的磷含量，計算流出液體積和磷去除率，求出吸附劑的吸附容量。
2 試驗結(jié)果及討論
2.1 靜態(tài)試驗
2.1.1 海綿鐵粒徑的影響
海綿鐵粒徑直接影響磷的去除效果，選取不同粒徑海綿鐵處理含磷廢水的試驗結(jié)果如圖1所示。隨著海綿鐵粒徑的減小，磷的去除率增加(由62.16%增加到81.48%)，但海綿鐵的粒徑越小其磨損率越大，水力阻力加大，成本增高。從水質(zhì)要求、經(jīng)濟成本綜合考慮，試驗時選取1.5 mm的粒徑。
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2.1.2 海綿鐵與錳砂配比的影響
取5 g海綿鐵，加入不同配比的錳砂，測定不同配比時海綿鐵與錳砂的處理效果，結(jié)果見圖2。
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由圖2可知，當海綿鐵與錳砂的配比為10∶1，對磷的去除率最高，并且在動態(tài)試驗中加入適量的錳砂，可防止海綿鐵板結(jié)，減少水頭損失，因此試驗選用海綿鐵∶錳砂為10∶1。
2.1.3 溶液pH值的影響
當模擬原水含磷濃度為50 mg/L(以POPO43-計)時，吸附劑對磷的去除率與溶液pH值的關系如圖3所示。酸度越大，去除率越高；在中性范圍(pH值6～8)內(nèi)吸附劑的吸附量基本保持不變且去除率較高，為81.12%；當pH＞9時，由于濾料表面發(fā)生化學反應而使去除率迅速降低。因此該法適合于處理酸性及中性或弱堿性含磷廢水。試驗模擬廢水的pH為6～7。
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2.1.4 吸附時間的影響
試驗結(jié)果表明：吸附達80 min以后，吸附劑的吸附容量基本不再變化而達到平衡，吸附量可達9.0 mg/g，磷的去除率在89%以上，結(jié)果令人滿意。
2.2動態(tài)吸附試驗
2.2.1 流速對磷去除率的影響
準確稱取200g海綿鐵和20g錳砂，混合均勻后填充在￠14的有機玻璃柱內(nèi)，柱高為600 mm，原液起始濃度為C0＝50mg/L(以PO43-計)，以不同的流速通過吸附層，并計算不同流速下吸附劑對磷的去除效果，結(jié)果見圖4。由試驗結(jié)果可知，流速越小，去除率越高，但流速太小對實際處理工藝沒有意義，因而試驗選6 m/h的流速做動態(tài)試驗。
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2.2.2 動態(tài)吸附試驗
原水濃度C0＝100mg/L，流速為6m/h，自運行開始至濾料出現(xiàn)穿透，全部時間為10d，進水總磷酸根量為10479.34mg，處理水量為115.7L，共吸附磷酸根量為1 646.00mg，動態(tài)吸附容量為8.23mg/g，總?cè)コ蕿?5.7%，動態(tài)吸附曲線如圖5。
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3 含磷污水處理試驗
用海綿鐵處理城市生活污水，在最佳吸附條件下，靜態(tài)試驗結(jié)果見表1。
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可見，海綿鐵對城市生活污水中的磷有良好的去除效果，當投加量為10g/L時，磷的去除率可達90%以上，達到城市生活污水排放標準。
4 結(jié)語
海綿鐵與錳砂是一種金屬多孔濾料，以它作為吸附劑處理含磷廢水的技術(shù)還未見報道。本研究結(jié)果表明：用粒徑為1.5 mm的海綿鐵與錳砂10∶1混合，在中性、弱酸性條件下處理含磷廢水靜態(tài)吸附容量可達9.0 mg/g，去除率為89%以上；動態(tài)試驗在流速為6 m/h的條件下吸附容量可達8.23 mg/g，可以滿足處理含磷廢水的要求。該法處理含磷廢水具有高效、快速、簡便易行等優(yōu)點，值得進一步研究和推廣應用。
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