排放到河流和湖泊中的氮和磷大多來源於(yu) 生活汙水、工廠和畜牧業(ye) 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(yu) 水體(ti) 的富營養(yang) 化有直接關(guan) 係，當水體(ti) 中的無機氮大於(yu) 0.3mg.L-1，總磷濃度大於(yu) 0.02mg.L-1，該水體(ti) 即處於(yu) 富營養(yang) 化狀態，不僅(jin) 會(hui) 導致水中藻類瘋長，而且會(hui) 使水體(ti) 含氧量急劇下降，影響魚類等水生生物的生存，從(cong) 而破壞水體(ti) 的生態平衡。

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(ti) 廢物，排到環境中會(hui) 汙染大氣、汙染地表水和地下水。但粉煤灰具有多孔結構，比表麵積大強的吸附性等特點，目前在環保領域的應用研究己成為(wei) 環境科學的一個(ge) 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。但原狀粉煤灰的淨化效率較低，汙水中磷的去除率在40%～60%。粉煤灰改性處理後可以使吸附性能提高，減少處理流程中汙泥的含量，並且改性過程簡單方便。本文采取高溫活化後再進行酸處理的方式對粉煤灰進行改性，可溶蝕鋁矽酸鹽玻璃微珠，提升微珠的比表麵積和吸附能力，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矽酸等物質，獲得成本較低，附加值較高的深度汙水除磷劑，下麵我們(men) 將探討這種深度汙水除磷劑的製備方法，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(yu) 堿性活化劑在高速混合機中混合均勻後投入焙燒爐中煆燒活化，再將焙燒後冷卻的物料投入耐酸反應罐中，添加酸改性劑後反應，將反應後的物料烘幹磨細即製成粉末狀的深度汙水除磷劑。由此可見深度汙水除磷劑的製備過程包括活化劑投加、煆燒活化、酸處理等3個(ge) 步驟。為(wei) 優(you) 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(jia) 格低廉的NaCl和15%H2SO4為(wei) 活化劑和改性劑，考察鹽灰比(NaCl與(yu) 粉煤灰的質量比)、煆燒溫度、酸灰比(酸溶液體(ti) 積與(yu) 粉煤灰質量之比)3因素對除磷效果的影響，每個(ge) 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值先上升後下降，在鹽灰比為(wei) 1:20時，K值較大;隨著煆燒溫度的上升，K值上升，在煆燒溫度為(wei) 900℃時K值較大;隨著酸灰比的上升，K值先上升後下降，在酸灰比為(wei) 3:1時，K值較大。由此確定優(you) 化改性工藝參數為(wei) 鹽灰比1:20，煆燒溫度900℃、酸灰比3:1。此後試驗所用AFA都采用此工藝製備。

2、深度汙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汙水處理廠二沉池出水，可溶性正磷酸鹽的質量濃度為(wei) 0.5～2.5mg/L。準確稱取一定量的深度汙水除磷劑置於(yu) 1L燒杯中。加入二級出水1L，快速攪拌後取樣，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(wei) .粉煤灰主要通過物化吸附作用除磷，但單位除磷量較低，小於(yu) 1mg/g，閻存仙等的試驗表明，在模擬廢水含磷的質量濃度為(wei) 50～120mg/L，投加粉煤灰量400-500g/L時，單位除磷量僅(jin) 為(wei) 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;另一方麵，粉煤灰富含鋁、鐵、矽等元素。具有潛在的除磷性能.因而相會(hui) 強等利用酸處理粉煤灰.在原水PO43-的質量濃度為(wei) 8.38mg/L，投加改性粉煤灰量為(wei) 5g/L時，去除率達到95.7%～98.2%，此時粉煤灰的吸附量提高為(wei) 1.6mg/g，並認為(wei) 改性粉煤灰的除磷機理是酸改性後溶出的鋁、鐵的混凝沉澱的作用、矽酸凝膠等高聚物的助凝作用以及粉煤灰顆粒的吸附、沉澱作用、改性後比表麵積增加等效果的綜合效應。本文采取了高溫活化後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℃的區域出現寬大衍射特征峰，表明玻璃體(ti) 的存在。這是因為(wei) 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(ge) 粉煤灰的30%一40%，它們(men) 以晶體(ti) 的形式存在，因而化學活性較低。為(wei) 充分利用粉煤灰中的鋁化合物、鐵化合物和矽酸鹽，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。對比煆燒活化後的XRD圖譜可以發現，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(wei) 減弱，從(cong) 而破壞了它們(men) 的晶相結構。為(wei) 除磷物質的釋出創造了條件。因此，初步認為(wei) 經該工藝處理後，鋁矽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矽酸等物質是除磷性能提升的主要原因。另一方麵，除磷試驗結果表明，深度汙水除磷劑較佳除磷pH值為(wei) 6.5，但已有的研究認為(wei) ，硫酸鋁除磷的較佳pH值範圍在5-6；硫酸鐵除磷的較佳pH值為(wei) 5，與(yu) 之都略有差距，因此雖然可以確定深度汙水除磷劑的除磷效應與(yu) 改性後溶出的鐵鋁有關(guan) ，但鐵鋁的具體(ti) 反應形態有待進一步探索。

4結論

①以NaCl為(wei) 活化劑，15%H2S04為(wei) 改性劑製備深度汙水除磷劑，優(you) 化後的改性工藝參數為(wei) 鹽灰比1:20、煆燒溫度900℃、酸灰比3:1。

②將深度汙水除磷劑用於(yu) 去除二級出水中的磷，15s後除磷過程基本完成，當投加量為(wei) 80mg/L以上時，處理出水磷的質量濃度低於(yu) 1mg/L，其除磷pH值範圍與(yu) 實際汙水相符，較佳除磷pH值為(wei) 6.5。

③與(yu) 粉煤灰相比，深度汙水除磷劑的除磷性能顯著提升，約為(wei) 粉煤灰投加量l/20時即可達到與(yu) 之相當的除磷效果。

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