用貝殼和矽藻土製備汙水除磷劑的方法及除磷效果研究

目前大量的水體(ti) 富營養(yang) 化問題頻發，主要的原因是含有過量的氮、磷等植物性營養(yang) 物質的廢水排入地表水體(ti) 造成的，其中磷對藻類的影響遠大於(yu) 氮。因此汙水的除磷成為(wei) 汙水處理的重中之重，如今較為(wei) 常用的汙水除磷方法主要有化學除磷和生物除磷兩(liang) 大類。化學除磷中多用鋁鹽、鐵鹽及石灰與(yu) 磷酸根發生沉澱反應，以去除水中的磷。這些方法不但成本高，而且會(hui) 產(chan) 生二次汙染。而我們(men) 實驗采用的是貝殼和矽藻土，貝殼是人們(men) 享用美食後留下的固體(ti) 殘殼，如果不加以處理還會(hui) 對我們(men) 的環境造成汙染，用於(yu) 除磷實驗中正好可以解決(jue) 固體(ti) 廢物的堆積，還實現了資源的回收利用。而矽藻土具有獨特的矽藻殼體(ti) 結構、強吸附性、大比表麵積、高孔隙度等優(you) 良性質，且資源豐(feng) 富，價(jia) 格低廉。這不但降低了成本，也解決(jue) 了二次汙染的問題。

實驗分為(wei) 兩(liang) 個(ge) 大組，大組另分3個(ge) 小組，每小組再分4組，大組由A-L12支試管組成，第二大組另分3個(ge) 小組，每個(ge) 小組再分3組，第二大組由A-I9支試管組成。經過兩(liang) 大組的數據對比找出去除總磷的貝殼粉溶液和矽藻土溶液的較佳濃度及較佳去除時間。實驗由14年9月開始進行，到l5年4月結束，每個(ge) 月的平均總磷濃度不相同，經過數據整理，找到適合這種方法去除總磷的總磷濃度。

一、貝殼和矽藻土的簡介及應用

貝殼主要由碳酸鈣組成，大約占貝殼的95%左右，其他為(wei) 少量的有機貝殼素以及微量元素鉀、鈉、鎂等。貝殼不但含有大量鈣鹽，還擁有天然多孔表麵，是微生物附著的理想載體(ti) 。矽藻土是一種矽質生物沉積岩，或者說是一種矽藻遺體(ti) 沉積物，其礦物成分主要是蛋白石SiO·H20及其變種。

1、材料與(yu) 方法

(1）貝殼的獲取及前期處理

實驗采用的貝殼原料是在當地海產(chan) 品加工廠獲得的，將貝殼用清水清洗後，在陽光下自然幹燥。將幹燥的貝殼處理成1era的小塊，用不鏽鋼研磨機將準備好的貝殼研成粉末狀待用。原水樣取自大連開發區大開汙水廠。

（2)貝殼粉溶液的配製

取濃度為(wei) 36%一38%的濃鹽酸溶液1.72ml，加入到70ml的蒸餾水中，緩慢加入貝殼粉，直至飽和。

(3)矽藻土溶液的配製

取2.5g矽藻土用容量瓶配成100ml的矽藻土溶液。

2、實驗過程

向組12支試管和第二組9支試管中分別加入100ml汙水。個(ge) 大組分為(wei) A、B、c、D、E、F、G、H、I、J、K、L12個(ge) 小組。大組中A-D試管均加0.1ml貝殼粉溶液，E-H試管均加lml貝殼粉溶液，I-L試管均加2ml貝殼粉溶液。A、E、I試管中均不加矽藻土溶液，B、F、J試管中均加入0.1ml矽藻土溶液，C、G、K試管中均加入lml矽藻土溶液，D、H、L試管中均加入2ml矽藻土溶液。吸取NaoH溶液調節pH值為(wei) 11-12，然後分別測定HRT為(wei) 1h、3h、5h、7h、9h的出水TP濃度，結果如圖1-3所示。

圖1顯示沒有加入矽藻土的A組，總磷濃度降低趨勢明顯低於(yu) 加矽藻土的其他組分，表明矽藻土對磷的去除有促進作用，加入2ml矽藻土的D組總磷濃度降低較高，很明顯的看出時間越長總磷濃度越低，但是3小時之後總磷濃度的下降趨勢並不明顯，已經趨於(yu) 平穩，所以三小時為(wei) 較佳時間。

圖2顯示沒有加入矽藻土的E組總磷濃度降低趨勢明顯低於(yu) 加矽藻土的其他組分，表明矽藻土對磷的去除有促進作用，加入2ml矽藻土的H組總磷濃度降低較高，很明顯的看出時間越長總磷濃度越低，但是3小時之後總磷濃度的下降趨勢並不明顯，已經趨於(yu) 平穩，所以三小時為(wei) 較佳時間。

圖3顯示沒有加入矽藻土的I組總磷濃度降低趨勢明顯低於(yu) 加矽藻土的其他組分，表明矽藻土對磷的去除有促進作用，加入2ml矽藻土的L組總磷濃度降低較高，很明顯地看出時間越長總磷濃度越低，但是3小時之後總磷濃度的下降趨勢並不明顯，已經趨於(yu) 平穩，所以三小時為(wei) 較佳時間。

綜合三個(ge) 圖來看，加人2ml貝殼粉溶液的E-H總磷降低濃度均高於(yu) A-D和I-L，每組圖均表示加入2ml矽藻土溶液總磷濃度降低較高，3小時為(wei) 較佳時間。由於(yu) 得出結論都是濃度較高的為(wei) 較佳濃度，設想更高的濃度會(hui) 不會(hui) 有更好的去除率，所以進行了第二組實驗。

第二大組中A試管加2.5ml貝殼粉溶液和2ml矽藻土溶液，B試管加3ml貝殼粉溶液和2ml矽藻土溶液，C試管加4ml貝殼粉溶液和2ml矽藻土溶液。D試管加2ml貝殼粉溶液和2.5ml矽藻土溶液，E試管加2ml貝殼粉溶液和3ml矽藻土溶液。F試管加2ml貝殼粉溶液和4ml矽藻土溶液。G試管加2.5ml貝殼粉溶液和2.5ml矽藻土溶液，H試管加3mI貝殼粉溶液和3ml矽藻土溶液。I試管加4ml貝殼粉溶液和4ml矽藻土溶液。吸取NaOH溶液調節pH值為(wei) 11-12，然後分別測定HRT為(wei) 3h的出水TP濃度，並與(yu) 大組中L組3小時的總磷降低濃度做對比，結果如圖4-6所示。

圖4顯示，隻增加貝殼粉溶液的濃度總磷濃度降低數沒有升高趨勢，反而稍有下降，所以再隻單獨增加貝殼粉溶液的濃度對實驗沒有促進作用。圖5顯示隻增加矽藻土溶液的濃度總磷濃度降低數有所升高，但升高趨勢不明顯降低數值基本不變，從(cong) 節約成本的角度來看隻增加矽藻土溶液的濃度對實驗沒有促進作用。圖6顯示，同時增加了貝殼粉和矽藻土溶液，總磷濃度降低數的升高趨勢也不明顯，從(cong) 節約成本的角度來看，同時增加貝殼粉和矽藻土溶液對於(yu) 實驗也沒有促進作用。

本實驗從(cong) 2014年8月開始準備，9月正式實驗，實驗經曆了9月到12月，3月到4月一共6各月，每個(ge) 月的平均總磷濃度各不相同，經過大量的數據整理與(yu) 對比繪製了圖7，探究更適合於(yu) 此方法去除總磷的總磷濃度區間。

經過圖7的對比可以看出，總磷初始濃度較高的9月和3月、4月的總磷去除率更高一些，所以認為(wei) 此方法去除總磷更適合於(yu) 總磷濃度在7-9mg/ml的情況。也許更高濃度的總磷用這種方法去除率會(hui) 更好，我們(men) 也會(hui) 就這一問題進行實驗總結。

二、結論

貝殼可以用作汙水除磷，並且與(yu) 矽藻土同時加入會(hui) 使磷的去除率升高，也就是矽藻土的加入可以優(you) 化貝殼除磷，3小時為(wei) 較佳時間，2ml貝殼粉溶液為(wei) 為(wei) 較佳投入量，2ml矽藻土溶液為(wei) 較佳投入量，經換算得知每100ml汙水中投入貝殼粉0.28g和矽藻土0.05g靜置3小時為(wei) 較優(you) 。此種方法更適合總磷濃度在7-9mg/ml之間的含磷廢水中磷的去除。