CN102531093A - 一种利用废弃砖块除磷的方法 - Google Patents

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吴振斌
梁威
贾陈蓉
代嫣然
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Abstract

本发明公开了一种利用废弃砖块除磷的方法，其步骤是：A、将废弃砖块粉碎磨细后过目筛，称取不同用量于锥形瓶中；B、添加不同磷浓度的模拟废水，并调节废水的pH值；C：在恒温振荡器上振荡一定时间之后离心测定上清液中磷的浓度；所述的磷浓度为25mg/L的废水，砖块的用量为20g/L，pH值为5，温度为25℃。材料廉价易得、工艺简单、操作方便、无二次污染、适用范围广，可以应用于含磷废水的处理以及富营养化水体磷含量的控制，同时提供了废弃建筑垃圾资源化利用的新途径。

Description

一种利用废弃砖块除磷的方法
技术领域
本发明属于水环境治理领域，更具体涉及一种利用废弃砖块除磷的方法，它适用于含磷废水的处理及富营养化水体磷负荷的削减。
背景技术
水体富营养化是一个全球性的问题，而高营养盐负荷是水体富营养化的主要成因之一。控制、降低水体营养盐质量浓度是国内外学者的共识。磷作为湖泊富营养化最常见的限制因子，控制水体磷负荷是富营养化治理的基本条件之一。大量含磷废水不断汇入湖泊、河流、水库等水体是造成纳污水体磷负荷偏高的主要原因。因此，如何有效去除外源污染中的磷以及降低富营化养水体中磷浓度显得至关重要。
目前，国内外常用的除磷方法有化学法、生物法等。化学法是通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物，进而把磷分离出去，同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除作用。化学法工艺简单，运行可靠。但是运行费用高，且产生大量的化学污泥，易造成二次污染(MorseG.K.Review：Phosphorus removal and recovery technologies[J].TheScience of the Total Environment.1998，212(1)：69-81.)。生物法是利用聚磷菌在厌氧状态下释磷，在好氧状态下过量吸磷，并通过最终排泥来实现生物除磷的目的。生物法能有效去除磷，运行费用低，并且能够在去除磷的同时完成对有机物的去除。但生物法除磷工艺运行的稳定性比较差，且易受温度，pH等多种因素的影响(Mino T.Microbiology andbiochemistry of the enhanced biological phosphate removal process[J].Water Research.1998，32(11)：3193-3207.)。
以上两种方法各有不足，而吸附法在一定程度上可以弥补以上方法的不足。吸附法除磷是利用吸附剂提供的大比表面积，通过磷在吸附剂表面的附着吸附、离子交换或表面沉淀过程，实现磷从污染水体中的分离，并可通过进一步解吸处理回收磷资源。吸附法除磷工艺简单，运行可靠，可以作为生物除磷法的必要补充，也可以作为单独的除磷手段(丁文明，黄霞.废水吸附法除磷的研究进展[J].环境污染治理技术与设备，2002，3(10)：23-27.)。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种利用废弃砖块除磷的方法，且具有廉价易得，使用操作简单，除磷效果好，能同时实现除磷和垃圾处置的双赢等优点。
为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
由于城市建设的飞速发展，大量房屋拆建导致建筑垃圾随处堆放，既浪费资源又占用土地。本发明将废弃的砖块磨成粉末作为磷吸附剂，废弃砖块粉末中含有Al3+、Fe3+、Ca2+和Mg2+等能和磷酸盐发生化学反应，可以利用砖块粉末颗粒表面的物理吸附达到除磷的目的。该吸附剂廉价易得，使用操作简单，除磷效果好，能同时实现除磷和垃圾处置的双赢。
一种利用废弃砖块除磷的方法，其步骤是：
A：将废弃砖块粉碎磨细后过90-120目筛，称取不同用量于250mL锥形瓶中；
B：添加100mL不同磷浓度(5-50mg/L)的模拟废水，并调节废水的pH值(2-12)；
C：在恒温(15-35℃)振荡器上振荡一定时间(2-48h)之后离心测定上清液中磷(TP)的浓度。
(1)以磷浓度为25mg/L的废水为例，砖块粉末的最佳用量为18-22g/L，最佳pH值为4.5-5.5，最佳温度为22-26℃，最佳振荡时间为2-3h。
(2)砖块粉末最佳用量与废水磷浓度之间呈线性关系y＝0.6776x+1.7551(相关系数R2＝0.9936)，式中x为磷浓度，单位为mg/L；y为砖块的最佳用量，单位为g/L。
本发明将废弃的砖块磨成粉末作为磷吸附剂用于对污染水体磷的去除。以磷浓度为25mg/L的废水为例，吸附剂红砖粉末用量为20g/L时，磷的去除率达到87.29％。pH值为5时TP去除率为96.65％。最佳温度为25℃时磷去除率为85.33％。振荡时间为2h时磷去除率为87.82％。而且该材料廉价易得、工艺简单、操作方便、无二次污染、适用范围广，可以应用于含磷废水的处理以及富营养化水体磷负荷的削减，同时提供了废弃建筑垃圾资源化利用的新途径。
附图说明
图1为一种处理磷浓度为25mg/L废水时，砖块粉末用量与磷去除关系的曲线示意图。
图2为一种处理磷浓度为25mg/L废水时，pH值与磷去除关系的曲线示意图。
图3为一种处理磷浓度为25mg/L废水时，温度与磷去除关系的曲线示意图。
图4为一种处理磷浓度为25mg/L废水时，振荡时间与磷去除关系的曲线示意图。
图5为一种与砖块粉末最佳用量与废水磷浓度之间关系的示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种利用废弃砖块除磷的方法，其步骤是：
A：称取不同用量(0.5g、1.0g、1.5g、2.0g、2.5g、3.0g)的砖块粉末于250mL锥形瓶中；
B：于各锥形瓶中加入100mL磷浓度为25mg/L的废水。将废水的pH值调为至6.95-7.05，将锥形瓶封口置于恒温振荡器中，温度设定为25±1℃；
C：振荡24±1h后离心测定上清液中磷浓度。
由图1可知，随着砖块粉末用量的增加，溶液中磷的浓度逐渐降低，去除率逐渐升高。当用量从5g/L增加到20g/L时磷去除率的上升极为明显，从14.70％升高至87.29％；随着用量继续增大磷去除率的上升缓慢。砖块粉末用量从20g/L至30g/L，磷去除率仅升高9.76％。因此，为了确保磷的高效去除和材料的有效利用，在处理磷浓度为25mg/L废水时，认为砖块粉末的最佳用量为18-22g/L。
实施例2：
与实施例1不同的是：称取2.0g的砖块粉末于250mL锥形瓶中，加入100mL的磷浓度约为25mg/L的废水。调节各体系的pH值(2或5或7或9或12)。pH值对废水中磷去除率的影响如图2。
由图2可知，废水的酸碱性对磷去除具有较大的影响。水体pH为2时，磷的去除率仅为8.05％。当pH高于2时，磷去除率开始显著增大，且在pH为5时磷的去除率最高，达96.65％。之后随着pH的升高，磷去除率又逐渐降低，在pH为7，9，12时分别为81.77％，58.45％，37.68％。由此可知废水处于强酸性和强碱性条件都不利于砖块粉末对磷的去除，认为最佳pH值为4.5-5.5。
实施例3：
与实施例1不同的是：称取2.0g的砖块粉末于250mL锥形瓶中，加入100mL磷浓度为25mg/L的废水。设置不同温度(15℃或20℃或25℃或30℃或35℃)，温度对磷去除影响如图3所示。
由图3可知，温度变化对砖块粉末去除水体磷的影响不很明显。当温度由15℃到25℃时，磷的去除率从78.92％升到85.33％。当温度继续升高时，去除率开始下降，35℃时降到83.02％。由此可见，22-26℃为最佳吸附温度。
实施例4：
与实施例1不同的是：称取2.0g的砖块粉末于250mL锥形瓶中，加入100mL的磷浓度为25mg/L的废水。设置不同振荡时间(2h或4h或8h或12h或18h或24h或36h或48h)后离心测定上清液中磷的浓度。振荡时间对磷吸附的影响如图4所示。
由图4可知，振荡时间对磷吸附影响很明显。加入砖块粉末2h后磷的去除率就已高达87.82％。随着振荡时间延长到8h，磷去除率下降到80.61％。在8h后去除率又开始逐渐上升，在18h时磷去除率为90.98％。之后随着时间的继续延长，去除率基本没有变化，达到吸附饱和阶段。因此，认为最佳振荡时间为2-3h。
实施例5：
与实施例1不同的是：加入磷浓度分别为5或10或25或50mg/L的废水。砖块粉末最佳用量与处理废水磷浓度之间的关系如图5所示。
由图5可知，磷浓度分别为5、10、25、50mg/L时，砖块粉末的最佳用量分别为4、9、20、35g/L。且砖块粉末最佳用量与废水磷浓度之间呈线性关系y＝0.6776x+1.7551(相关系数R2＝0.9936)，式中x为磷浓度，单位为mg/L；y为砖块粉末的最佳用量，单位为g/L。

Claims (1)

1.一种利用废弃砖块除磷的方法，其步骤是：
A、将废弃砖块粉碎磨细后过90-120目筛，称取不同用量于250mL锥形瓶中；
B、添加100mL不同磷浓度为5-50mg/L的模拟废水，并调节废水的pH值2-12；
C、在15-35℃振荡器上振荡2-48h之后离心测定上清液中磷的浓度；
所述的磷浓度为25mg/L的废水，砖块粉末用量为18-22g/L，体系pH值为4.5-5.5，温度为22-26℃，振荡时间为2-3h；
所述的砖块粉末用量与废水磷浓度之间呈线性关系y = 0.6776x + 1.7551；式中x为磷浓度，单位为mg/L；y为砖块的用量，单位为g/L。
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