以粉煤灰和沸石作为吸附材料,研究了两者在静态吸附、动态吸附及流化吸附3种运行状态下,对模拟污泥回流液中磷的吸附情况。试验结果表明,粉煤灰及沸石在3种吸附状态下,达到吸附平衡时TP去除率大小为静态吸附>流化吸附>动态吸附。静态吸附效果最好,但达到吸附平衡所需时间最长,相对效率较低;动态吸附吸附平衡时间短,但TP去除率较低。通过对比粉煤灰及沸石在3种不同吸附状态下的吸附特点及效果,得出宜采用中等粒级的沸石颗粒流化吸附处理污泥回流液。

一、背景阐述

沸石是火山熔岩形成的一种架状结构的铝硅酸盐矿物,其三维硅氧四面体和三维铝氧四面体结构形成很多大小均一的通道和空腔,这一多孔结构决定其独特的吸附性。粉煤灰是从发电厂等煤燃烧的烟气中收集下来的细灰,是一种大小不等、形状不规则的粒状体。粉煤灰颗粒呈多孔型蜂窝状组织,比表面积较大,具有较高的吸附活性。

污泥回流液是市政污水处理厂污泥处理过程中产生的液体,含有高浓度的氨氮和磷,污泥回流液一般回流至污水处理厂进水口,造成进水的氮磷含量升高,影响出水氮磷达标。因此,在液体回流前必须对其进行预处理。目前污泥回流液的预处理主要采用沉淀—浮选法,但这种方法需要加入一定化学药剂,容易造成二次污染。

二、试验与结论

以实际污泥回流液的氨氮和TP含量为依据,分别以葡萄糖为碳源,氯化铵为氮源,磷酸二氢钾为磷源,碳酸氢钠为pH调节剂,及少量微量元素配制模拟污泥回流液,试验所用药剂均为分析纯。

4个粒级的粉煤灰颗粒对TP去除率的差别相对较小。在吸附初始阶段,粉煤灰颗粒对TP的去除率均快速增加,1.5h时取得较大值。此时,0.15~0.30mm粒级的粉煤灰颗粒对TP去除率最大,为34.69%。随着吸附时间增加至3.0h,TP去除率呈下降趋势。这可能是由于1.5h至3.0h时,部分被吸附在粉煤灰颗粒表面的TP又重新释放到水中。当吸附时间大于3.0h时,TP去除率又开始增加,至6.0h时,增加趋势变缓,可以认为达到静态吸附平衡。当吸附时间为12.0h,0.10~0.15mm粒级的粉煤灰颗粒吸附效率最高,TP去除率为60.26%。

由图3可知,随着吸附时间增加,沸石颗粒对TP去除率增大,并且大部分的TP去除主要发生在吸附前3.0h内。不同粒级的沸石颗粒在吸附3.0h时TP去除率为30.29%~50.93%,吸附6.0h时TP去除率为43.66%~59.69%,吸附12.0h时TP去除率为56.46%~67.07%。在吸附12.0h时,0.15~0.30mm粒级的沸石颗粒TP去除率最大,为67.07%。

总之,粉煤灰及沸石在3种吸附状态下,达到吸附平衡时TP去除率大小为静态吸附>流化吸附>动态吸附。静态吸附试验达到TP吸附平衡所需时间最长,吸附效率相对较低。动态吸附过程中,由于沸石颗粒对氨氮具有优先吸附的作用,从而影响沸石颗粒对TP的去除。对于静态吸附而言,粉煤灰和沸石的粒级越细越有利于TP的去除;在动态吸附试验中,细粒级的粉煤灰或沸石颗粒的固定性难以控制,因此试验不宜使用细粒级的粉煤灰和沸石颗粒;而在流化吸附中,细颗粒间发生碰撞后容易相互吸附,增大颗粒粒级减小比表面积,从而影响吸附效果。