用贝壳和硅藻土制备污水除磷剂的方法及除磷效果研究

用贝壳和硅藻土制备污水除磷剂的方法及除磷效果研究

目前，大量水体的富营养化问题频发，主要原因是含有超标氮、磷等植物养分的废水排入地表水体，磷对藻类的影响远大于氮。因此，污水的除磷成为污水处理的重中之重，比较常用的污水除磷方法主要有化学除磷和生物除磷。在化学除磷中，多用铝盐、铁盐和石灰与磷酸盐沉淀，以去除水中的磷。这些方法不仅成本高，而且会产生二次污染。我们实验中使用的贝壳是贝壳和硅藻土，贝壳是人们享用美食后留下的固体残留物，如果不加以处理，它们也会污染我们的环境。硅藻土具有独特的硅藻壳结构、吸附性强、比表面积大、孔隙率高等优良性能，资源丰富，价格低廉。这样不仅降低了成本，还解决了二次污染的问题。

将实验分为两大组，大组分为 3 组，每组分为 4 组，大组由 A-L12 试管组成，第二组分为 3 组，每组分为 3 组，第二组由 A-I9 试管组成。通过对两组数据的比较，发现壳粉溶液和硅藻土溶液去除总磷的最佳浓度和去除时间。实验于 9 月 14 日至 l5 年 4 月进行，每个月的平均总磷浓度不同，发现适合该方法的总磷浓度适合该方法去除总磷。

1. 壳与硅藻土的介绍及应用

壳主要由碳酸钙组成，约占壳的 95%，其余为少量有机甲壳素和钾、钠、镁等微量元素。壳不仅含有大量的钙盐，还具有天然多孔的表面，是微生物附着的理想载体。硅藻土是一种硅质生物沉积岩，或硅藻残骸矿床，其矿物成分主要是蛋白石 SiO ·H20 及其变体。

1. 材料和方法

（1） 壳体的获取和预处理

这

实验中使用的贝壳是从当地的海鲜加工厂获得的，用清水清洗，并在阳光下自然晾干。将干燥的贝壳加工成 1era 块，准备好的贝壳用不锈钢研磨机磨成粉末以备后用。原水样本取自大连开发区的大开污水处理厂。

（2） 壳粉溶液的制备

取浓度为36%-38%的浓盐酸溶液1.72ml，加入70ml蒸馏水中，缓缓加入贝壳粉至饱和。

（3） 硅藻土溶液的制备

取硅藻土 2.5g，用容量瓶配制硅藻土溶液 100ml。

2. 实验过程

向组中的 12 个试管和第二组中的 9 个试管中分别加入 100 ml 污水。将大组分为 12 组：A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K 和 L。大组加贝壳粉溶液0.1ml，E-H试管中加贝壳粉溶液1ml，I-L试管中加贝壳粉溶液2ml。试管A、E、I中不加硅藻土溶液，B、F、J试管中加硅藻土溶液0.1ml，C、G、K试管中加硅藻土溶液1ml，D试管中加硅藻土溶液2ml， H 和 L。用移液液将流出物的pH值调节至11-12，然后分别测定HRT为1h、3h、5h、7h、9h的流出物的TP浓度，结果如图1-3所示。

图 1 显示，无硅藻土的 A 组分的总磷浓度明显低于其他有硅藻土的组分，说明硅藻土对除磷有促进作用，2ml 硅藻土的 D 组总磷浓度较高，明显随着时间的延长，总磷浓度较低， 但 3 小时后总磷浓度下降趋势不明显，且已趋于稳定，因此 3 小时是最好的时间。

图 2 显示，无硅藻土的 E 组分的总磷浓度下降幅度明显低于其他有硅藻土的组分，表明硅藻土对除磷有促进作用，含 2ml 硅藻土的 H 组总磷浓度下降幅度较高，很明显，总磷浓度越长， 总磷浓度越低，但 3 h 后总磷浓度下降趋势不明显，且趋于稳定，因此 3 h 为最佳时间。

图 3 显示，无硅藻土的 I 组分的总磷浓度下降幅度明显低于其他有硅藻土的组分，表明硅藻土对磷的去除有促进作用，含 2ml 硅藻土的 L 组总磷浓度下降幅度较高，且明显随时间的延长而降低， 但 3 小时后总磷浓度下降趋势不明显，且已趋于稳定，因此 3 小时是最好的时间。

根据这三张图，2ml 壳粉溶液中 E-H 的总磷浓度高于 A-D 和 I-L，每组数字显示硅藻土溶液的总磷浓度高于 2ml 硅藻土溶液，3 小时为最佳时间。由于得出结论认为较高浓度是最好的浓度，并且假设较高的浓度将具有更好的去除率，因此进行了第二组实验。

第二组，试管A中加贝壳粉溶液2.5 ml和硅藻土溶液2 ml，试管B中加3 ml贝壳粉溶液和2 ml硅藻土溶液，试管C中加贝壳粉溶液4 ml和硅藻土溶液2 ml。加贝壳粉溶液2 ml和硅藻土2.5 ml溶液加入 D 管中，并向 E 管中加入 2 ml 壳粉溶液和 3 ml 硅藻土溶液。F 管加 2 ml 壳粉溶液和 4 ml 硅藻土溶液。G 管加 2.5 ml 壳粉溶液和 2.5 ml 硅藻土溶液，H 管加 3 mI 壳粉溶液和 3 ml 硅藻土溶液。I 试管加 4 ml 贝壳粉末溶液和 4 ml 硅藻土溶液。用移液管 NaOH 溶液将 pH 值调节至 11-12，然后分别测定含 HRT 3 h 的流出物中 TP 浓度，并与大组 L 组 3 h 的总磷浓度进行比较，结果如图 4-6 所示。

图 4 显示总磷浓度的降低没有增加，而是略有下降，因此单独增加壳粉溶液的浓度并不能促进实验。图 5 显示，仅硅藻土溶液浓度增加，但增加趋势不明显，下降值基本不变，仅从节省成本的角度增加硅藻土溶液浓度对实验没有影响。图 6 显示，当壳粉和硅藻土溶液同时加入时，总磷浓度的增加并不明显，从节省成本的角度来看，同时加入壳粉和硅藻土溶液并不促进实验。

本实验于2014年8月开始准备，9月正式进行实验，实验从9月到12月，3月到4月共经历了6个月，每个月的平均总磷浓度不同。

经过图 7 中的比较，可以看出，9 月、3 月和 4 月总磷的去除率较高，此时总磷的初始浓度较高，因此认为该方法更适合于 7-9mg/ml 的总磷去除。也许以这种方式去除更高浓度的总磷会更好，我们也将就此问题进行实验。

II. 结论

贝壳可以作为污水的除磷，同时加入硅藻土会增加磷的去除率，即加入硅藻土可以优化贝壳的除磷，3小时是最好的时间，2ml的壳粉溶液是最好的输入，2ml的硅藻土溶液是最好的输入， 转化后，最好将 0.28g 壳粉和 0.05g 硅藻土放入每 100ml 污水中，静置 3 小时。该方法更适合从总磷浓度在 7-9 mg/ml 之间的含磷废水中去除磷。