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在我国,随着社会的发展,城市化程度越来越高,但随之而来引起的城市水体污染也越来越严重,外源磷和内源磷是主要的磷污染来源,当外源性磷得到治理后,内源性磷就是黑臭水体主要的控制重点,黑臭水体的治理应遵循适用性、综合性、经济性、长效性和安全性的技术路线。因此,控制内源磷释放对于根治黑臭水体、实现长治久清具有重要意义。
本研究基于钢渣富含钙元素和多孔吸附的特点,研究钢渣去除水中的磷和钝化底泥(控制底泥内源磷的释放)。首先选取钢渣粒径和投加量为影响因素,研究其对水中除磷和底泥控磷的影响,以水体pH范围为约束,确定最优工况和过程参数;然后对系统连续运行状态下的水质变化、底泥磷形态、Ca2+和Fe2+进行监测和分析;最后从钢渣等温吸附、动力学、浸出Ca2+规律、SEM-EDS、XRD来揭示钢渣结晶除磷的机理。
结果表明:钢渣投加量对除磷的影响强于粒径,最优工况下(1.5g20目)钢渣使上覆水的磷减少了54.7%,底泥Fe/Al-P减少了70.9%,底泥Ca-P减少了16.4%,底泥OP减少了56.2%,底泥的TP减少了40.4%,生物有效磷减少了65%,有效降低了底泥向上覆水释放磷的风险,且不影响水体DO,pH值上升了0.88个单位。钢渣向水中缓释Ca2+,界面处高浓度Ca2+和OH-为结晶除磷除提供了成核条件。钢渣通过钙磷结晶沉淀和单分子层化学吸附来除磷,其吸附特性符合准二级动力学和Langmuir吸附等温式,通过XRD和SEM-EDS分析可知,反应后钢渣中钙离子明显减少,除磷的产物主要为CaHPO4、Ca3(PO4)2、Ca10(OH)2(PO4)6、MgHPO4。采用高温法再生钢渣,再生钢渣的除磷率可以达到80%,重复利用5个周期后,除磷率仍保持在72%。钢渣采用磁性回收,减少污染。
本研究基于钢渣富含钙元素和多孔吸附的特点,研究钢渣去除水中的磷和钝化底泥(控制底泥内源磷的释放)。首先选取钢渣粒径和投加量为影响因素,研究其对水中除磷和底泥控磷的影响,以水体pH范围为约束,确定最优工况和过程参数;然后对系统连续运行状态下的水质变化、底泥磷形态、Ca2+和Fe2+进行监测和分析;最后从钢渣等温吸附、动力学、浸出Ca2+规律、SEM-EDS、XRD来揭示钢渣结晶除磷的机理。
结果表明:钢渣投加量对除磷的影响强于粒径,最优工况下(1.5g20目)钢渣使上覆水的磷减少了54.7%,底泥Fe/Al-P减少了70.9%,底泥Ca-P减少了16.4%,底泥OP减少了56.2%,底泥的TP减少了40.4%,生物有效磷减少了65%,有效降低了底泥向上覆水释放磷的风险,且不影响水体DO,pH值上升了0.88个单位。钢渣向水中缓释Ca2+,界面处高浓度Ca2+和OH-为结晶除磷除提供了成核条件。钢渣通过钙磷结晶沉淀和单分子层化学吸附来除磷,其吸附特性符合准二级动力学和Langmuir吸附等温式,通过XRD和SEM-EDS分析可知,反应后钢渣中钙离子明显减少,除磷的产物主要为CaHPO4、Ca3(PO4)2、Ca10(OH)2(PO4)6、MgHPO4。采用高温法再生钢渣,再生钢渣的除磷率可以达到80%,重复利用5个周期后,除磷率仍保持在72%。钢渣采用磁性回收,减少污染。