紫色母巖復(fù)合聚合硫酸鐵去除景觀水體氮磷研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高，供人類娛樂及美化居住環(huán)境的景觀水體越來越多。然而，由于大部分景觀水體屬于封閉或半封閉排水系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)污染廢水、漁業(yè)污水、生活污水以及大氣污染降水等污染源流入其中后易造成景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化，甚至出現(xiàn)發(fā)“綠”、發(fā)“臭”等不良現(xiàn)象，嚴(yán)重影響周邊居民的生活及城市環(huán)境。因此，研發(fā)行之有效的景觀水體處理技術(shù)已成為目前急需解決的問題。
　　眾多研究表明，城市景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化的根本原因是由于氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽含量超標(biāo)。因

2、此，削減水體中氮磷含量是景觀水體富營(yíng)養(yǎng)化治理的重點(diǎn)，尤其是作為水體富營(yíng)養(yǎng)化控制性因素的磷元素。目前，景觀水體治理最常用的方法是吸附法和絮凝法，而吸附劑及絮凝劑的選擇對(duì)去除效果具有重大影響。傳統(tǒng)吸附劑鋼渣、粉煤灰、沸石等具有來源廣、價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)景觀水體的治理效果較差。對(duì)傳統(tǒng)吸附劑進(jìn)行改性可顯著提高其對(duì)景觀水體的凈化效果，但改性具有成本高，易造成二次污染的缺點(diǎn)。因此，研究髙效、廉價(jià)、環(huán)境友好型吸附劑已成為景觀水體處理的重要工作。紫色母

3、巖是廣泛分布于西南地區(qū)的一種沉積巖，其礦物成分比礫石復(fù)雜，含有較多的黏粒礦物，能夠吸附水體中的磷素。本課題組已有研究表明利用紫色母巖作為基質(zhì)或覆蓋材料均可有效治理景觀水體氮磷污染。作為一種無機(jī)髙效絮凝劑，聚合硫酸鐵（PFS)具有絮凝速度快、絮凝效果好等優(yōu)點(diǎn)。本課題組通過預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)將紫色母巖與PFS復(fù)合使用，可有效去除景觀水體總氮(TN)及總磷（TP)。因而，本研究選擇PFS作為絮凝劑，西南地區(qū)典型的4種紫色母巖作為吸附劑，研究PFS與不

4、同種類紫色母巖復(fù)合對(duì)西南大學(xué)崇德湖景觀水體TN及TP的去除效果，并深入探討其去除機(jī)理，為景觀水體的治理提供一種髙效低成本的方法。獲得主要結(jié)果如下：
　　(1)在相同實(shí)驗(yàn)條件（反應(yīng)體系：1L。攪拌參數(shù)：380 rm in_1下攪拌2 min;100 rm in_1下攪拌l O m i n;靜置時(shí)間3 h)下比較4種紫色母巖（J3p、J2 S、TJ、J3s)、PFS單獨(dú)處理以及4種紫色母巖（J3p、J2s、Tif,J3s)分別和PFS

5、復(fù)合處理對(duì)景觀水體TN及TP的去除效果。結(jié)果表明，PFS對(duì)水體TN、TP的去除率分別為15.11％、62.83%；4種紫色母巖中J3p對(duì)TN、TP的吸附效果最好，對(duì)水體TN、TP的吸附率分別為42.56%、20.35%;4種復(fù)合處理劑中J3p+PFS復(fù)合處理劑對(duì)TN、TP的去除效果最好，對(duì)TN、TP的去除率分別為50.84%、81.41%。復(fù)合處理劑對(duì)水體TN、TP的去除效果均比單一處理劑好，說明復(fù)合使用時(shí)，PFS發(fā)揮了可髙效去除TP的

6、優(yōu)點(diǎn)，而紫色母巖發(fā)揮了可髙效去除TN的優(yōu)點(diǎn)，因此復(fù)合使用可高效去除水體中的TN、TP。為最終能夠確定一種優(yōu)化處理方法，選擇J3P+PFS最優(yōu)復(fù)合處理劑進(jìn)行下一步的條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。
　　(2)復(fù)合處理劑去除景觀水體TN、TP的影響因素研究表明，J3p+PFS復(fù)合處理劑的最優(yōu)投加量、最優(yōu)處理溫度以及最優(yōu)初始水樣pH值分別為J3p6 g-L\PFS SOmg-L1,30℃,9。通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，可以提髙J3p+PFS復(fù)合處理劑對(duì)水體TN、

7、TP的去除效果。在最優(yōu)條件下，J3p+PFS復(fù)合處理劑對(duì)水體TN、TP的去除率最髙，分別為54.10%、86.48%，表明J3p+PFS復(fù)合處理劑是一種新型復(fù)合處理劑，可應(yīng)用于景觀微污染水體的治理。
　　(3)優(yōu)化復(fù)合處理劑對(duì)景觀水體TN、TP去除研究表明：處理后景觀水體Zeta電位顯著上升，但仍小于0;葉綠素a含量顯著下降；水體微生物的種類及含量均顯著下降；X-射線衍射分析發(fā)現(xiàn)處理景觀水體時(shí)，J3P+PFS復(fù)合處理劑與水體中的污

8、染物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，其內(nèi)部的方解石（CaC03)以及赤鐵礦(Fe203)被活化，移動(dòng)到絮體表面；紅外光譜分析得出J3p+PFS復(fù)合處理劑去除水體TN、TP時(shí)，起主要作用的是-OH、-O C、Fe-OH-Fe以及Fe-O基團(tuán)和離子吸附作用；電鏡掃描及能譜分析發(fā)現(xiàn)Jsp+PFS復(fù)合處理劑與景觀水體中污染物質(zhì)反應(yīng)形成的絮體表面更加緊實(shí)，大部分金屬元素含量下降，且出現(xiàn)P元素的能譜峰。綜合分析可知，J3p+PFS復(fù)合處理劑在去除水體TN、TP過程中既