基于给水污泥基持的人工湿地去除水中磷的试验研究

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1、公开Ｘ７０３．１中图分类号；密级：ＵＤＣ：本校编号：萄Ｗ交適乂聲硕±学位论文Ｉ化一于给水織祖工湿地去瞭水中麟的试验研究；■研究生姓名：马宏林学号．０２１２０７７学校指导教师姓名：孙王祥李杰职称：教授工学硕去专业市政工程申请学位等级：；２０１５２０１５０４，０８．０６．０６论文提交日期．；论义答辩円撕：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中巧别加ｔｕ示注和致谢么处外，论文

2、中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材一料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。０／／占日学位论文作者签名：签字日期；＞揮月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可＾＾１将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存ｙＡ、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或

3、机构送交论文的复印件和磁盘。＇（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）＜签学位论文作者签名：＿＾菱未导师签名：？、ｖｃｉＪ乂奇字日期：玄年谷月／矣日签字日期：＜月日＾＂Ｉ硕士学位论文基于给水污泥基质的人工湿地去除水中磷的试验研究Testofconstructedwetlandsbasedonthematrixofwaterplantsludgeremovedphosphorus作者姓名：马宏林学科、专业：市政工程学号：0212077指导教师：孙三祥完成日期：2015.4.08兰州交通大学

4、LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学硕士学位论文摘要伴随社会经济发展，保护资源环境和保障生产生活安全的公益性需要社会化治理，实现废弃物的减量化、无害化、资源化和能源化已成为许多国家努力的目标，给水污泥作为自来水厂絮凝剂沉淀形成的产物，存在产生数量庞大、处理处置不够完善等问题，对生态环境与人群健康造成潜在危害，因此探讨给水污泥的资源化利用成为目前自来水厂亟待解决的问题之一。本研究以给水污泥为研究对象，根据其物化性质开展给水污泥对磷的静态吸附特性研究，探讨了溶液初始浓度、粒径、pH、投加量等

5、因素对吸附的影响，通过基础实验研究，将给水污泥制备成复合填料用于人工湿地，进行基于给水污泥基质的人工湿地处理农村生活污水的生产性试验，结果表明：1、给水污泥表征实验采用SEM/XRD和EDS等表征方法，对给水污泥的表面形貌和结构特征进行表征和分析。分析结果表明，基质表面粗糙，表面是由许多片状形态构成且结构组成碎裂松散；主要元素组成为O、Si、C、Al，质量分数约占基质组成的90%，其次，Fe、Ca的含量也较高；主要成分为SiO2晶体，有少量的AlPO4晶体存在，主要成分为SiO2、Al2SiO5(OH)2、Fe3

6、FeSiO4(OH)5，表明基质里的铁、铝等元素主要是以非晶态形式存在。2、给水污泥吸附试验给水污泥吸附材料，对模拟含磷废水进行了吸附研究。在单因素实验基础上，采用4因素4水平的正交实验设计方法，研究了材料的粒径、投加量和溶液pH以及吸附时间对除磷效果的影响。正交实验与单因素实验结果表明最佳实验方案为：pH为3，粒径1.98mm，投加量8.0g/L，吸附时间24h。基于单因素和正交实验结果，选取投加量、pH和粒径3种影响因素为影响因子，以磷的去除率为响应值，采用Box-Behnken响应面分析法(BBD)研究了3

7、种因素对磷去除率的影响以及各因素间的交互作用。建立了二次多项式回归方程预测模型，成功预测出最佳除磷工艺条件为污泥投加量3.88g/L，pH=3.00，粒径1.00mm，该条件下磷的去除率可达95.13%。因此，响应面分析法是优化给水污泥吸附除磷工艺的可行方法。3、动力学热力学实验对给水污泥基质进行等温吸附、吸附动力学和热力学实验，研究基质对磷的吸附机理。Langmuir、Freundlich和D-R方程均能较好的拟合基质对磷的吸附特征，从相关系数来看，Freundlich方程的描述更准确。在298K、308K、3

8、18KI基于给水污泥基质的人工湿地去除水中磷的试验研究温度下，Langmuir拟合得到的理论饱和吸附量分别为3.47mg/g，3.84mg/g，4.39mg/g。由D-R方程计算的吸附自由能E为10.77-10.83kJ/mol，表明吸附过程为离子交换吸附。准二级动力学方程能更准确的反应基质对磷的吸附动力学特征；颗粒内扩散方程表明，吸附过程受两个步骤控制：液膜扩散和孔道内