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隨著社會(huì)發(fā)展，工業(yè)迅猛發(fā)展，人民生活水平日益提高。工業(yè)生活污水的排放量逐年增加，我國水質(zhì)問題愈加嚴(yán)峻。以渤海灣為例，1997~2010年，渤海的富營養(yǎng)化狀況逐漸惡化，總面積由110km2增至14080km²。遼東灣的富營養(yǎng)化程度和面積均呈加重趨勢，至2010年已有大面積區(qū)域處于重度富營養(yǎng)化狀態(tài);位于渤海灣底部的天津近岸海域自2000年以來始終處于重度富營養(yǎng)化狀態(tài);大連近岸海域2010年出現(xiàn)了較嚴(yán)重的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，尤其是復(fù)州灣和普蘭店灣呈現(xiàn)較大面積的重度富營養(yǎng)化區(qū)域。污水處理不善引起的水環(huán)境問題引起環(huán)境工作者的重視。就污水除磷而言，根據(jù)工作機(jī)理不同，對(duì)磷的去除主要有三種方法:分別是化學(xué)除磷、生物除磷、物理除磷。曝氣生物濾池具有同步去除懸浮物、有機(jī)物和脫氮除磷的功能，節(jié)省了后續(xù)沉淀池，具有容積負(fù)荷、水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，所需基建投資少，出水水質(zhì)好，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。而填料的選擇也很為重要，傳統(tǒng)的填料有陶粒、褐煤、砂、沸石、爐渣等。近年來貝類養(yǎng)殖業(yè)較為成熟發(fā)達(dá)，年產(chǎn)量巨大。有研究顯示牡蠣殼柱對(duì)磷具有很好的去除效果，HRT為12h時(shí)磷去除率達(dá)到了70%~80%。為了更好的發(fā)揮貝殼除磷的效果，控制好反應(yīng)條件是非常有必要的。本研究的主要目的是貝殼除磷的較適pH值。

1實(shí)驗(yàn)原理

本試驗(yàn)以貝殼粉作為污水除磷劑采用化學(xué)除磷方法去除污水中的磷。貝殼含有大量碳酸鈣，研磨成粉狀顆粒后在酸性條件下更容易參與反應(yīng)。CaCO₃在酸性條件下會(huì)溶解釋放出Ca2+并與污水中的PO43-結(jié)合形成磷酸鈣沉淀，同時(shí)PH值回升。

與此同時(shí)，PO43-和被酸溶出的Fe2+和Fe3+進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)Fe2+被氧化為Fe3+，產(chǎn)生不容沉淀。反應(yīng)過程中pH值是逐漸降低的。因而要適當(dāng)控制PH值提高反應(yīng)效率。不僅如此，副反應(yīng)生成的Fe(OH)₃具有絮凝作用，在沉淀的過程中能夠吸附不易沉淀的含磷的懸浮物，助于總磷的去除。

通過原理分析不難得知，貝殼除磷主要依靠沉淀和吸附兩種作用。一方面，聚磷酸鹽通過水解反應(yīng)生成正磷酸鹽，其中的磷酸根與Ca2+、Fe2+和Fe3+反應(yīng)生成非溶解性的沉淀;另一方面，生成的沉淀由于呈絮狀，又能吸附聚磷酸鹽而去除一部分磷。這樣再通過固液分離，就得到了凈化的污水和化學(xué)污泥。

2實(shí)驗(yàn)裝置與方法

實(shí)驗(yàn)裝置：100ml燒杯4個(gè)、玻璃棒、pH試紙、移液管、消解儀、比色皿、ＴＰ測定裝置。

實(shí)驗(yàn)藥品：自制貝殼除磷劑（含CaCO350ｇ／L）、氫氧化鈉溶液、過硫酸鉀溶液、含磷廢水（ＴＰ濃度為3－8mg／L）。

實(shí)驗(yàn)方法：用大燒杯量取500ml含磷廢水，測pH值，記錄。向廢水中加入20ml配置好的經(jīng)稀釋的貝殼除磷劑，攪拌后放置30min。取含磷廢水30ml于50ml燒杯標(biāo)為原水樣，測定pH并記錄。取3個(gè)50ml燒杯，將其編號(hào)，取上述水樣溶液30ml于1號(hào)燒杯中，往水樣中滴加NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，使pH分別為9；10min后再取30ml水樣于2號(hào)燒杯中，按上述步驟調(diào)節(jié)pH為10；10min后再取樣一次調(diào)節(jié)pH為11。從3個(gè)燒杯中取一定量溶液分別加入三個(gè)已編號(hào)的試管中，各加入一定量的過硫酸鉀溶液。連同原水樣放進(jìn)消解儀中消解30min。取出試管冷卻2min，分別加入Ｐ1、Ｐ2試劑，較后用ＴＰ測定裝置測定各燒杯中水樣的總磷含量，并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)上個(gè)實(shí)驗(yàn)確定污水除磷的較適pH。量取500ml含磷廢水平均分配到4個(gè)燒杯中，分別調(diào)節(jié)至較適pH。分別加入5ml、10ml、15ml、20ml稀釋后的貝殼除磷劑。用玻璃棒攪拌混勻后靜置3h，按3．1方法測定總磷含量。

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3．1pH值對(duì)貝殼除磷的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。次實(shí)驗(yàn)中pH對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。誤差分析：本次實(shí)驗(yàn)中我們加入的貝殼污水除磷劑為5ml，由于污水除磷劑投入的不足，同時(shí)加入貝殼污水除磷劑后等待其與廢水中磷反應(yīng)的時(shí)間太短，這使反應(yīng)后測得總磷的含量仍舊很高，沒有達(dá)到預(yù)期的除磷效果。進(jìn)而我們再次做了第二次實(shí)驗(yàn)。第二次實(shí)驗(yàn)中pH對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。誤差分析：第二次實(shí)驗(yàn)中我們吸取上一次實(shí)驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)加大了污水除磷劑的濃度以及投入量，由原來的5ml增至20ml，并延長了除磷劑與污水的反應(yīng)時(shí)間。但是從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，我們的數(shù)據(jù)相比加入40ml除磷劑的實(shí)驗(yàn)小組，總磷的含量相對(duì)要高，仍沒有達(dá)到理想的除磷效果。雖然如此，從本次實(shí)驗(yàn)中我們還是可以看到在pH為11時(shí)，污水除磷劑的效果更好。結(jié)果分析：在污水除磷劑加入含量的實(shí)驗(yàn)中首先將pH值調(diào)節(jié)至11，但是在反應(yīng)過程中pH減小，待取樣測定時(shí)pH為9左右。所以可認(rèn)定實(shí)驗(yàn)在pH為9的條件下發(fā)生反應(yīng)時(shí)導(dǎo)致除污效果減弱。應(yīng)該改進(jìn)在反應(yīng)期間每隔一定時(shí)間測定一次溶液的pH并及時(shí)調(diào)節(jié)。根據(jù)加入污水除磷劑量多少的表格來看，污水除磷劑加入量在20ml時(shí)除磷效果較好。除磷處理后的水中ＴＰ濃度＜0．5mg／L時(shí)說明除磷效果很好，但由于誤差分析中以及實(shí)驗(yàn)討論中的原因?qū)е聸]有達(dá)到預(yù)想的效果。

3．2貝殼投量對(duì)污水除磷效果的影響。加入污水除磷劑投量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。結(jié)果分析：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出同種濃度下污水除磷試劑的投量越大，總磷含量越低，除磷效果越好。

通過兩次實(shí)驗(yàn)我們可以得到在一定濃度下并反應(yīng)充分，當(dāng)pH值為11時(shí)，總磷含量較低，貝殼制備的污水除磷劑的除磷效果較好。在pH值以及反應(yīng)時(shí)長均一定時(shí)，貝殼污水除磷劑的投入量越大污水總磷的含量越低，污水除磷的效果越好。不僅如此，通過幾次不理想的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中我們可以得出，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的過程中一定要注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性以及實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)。比如時(shí)刻注意反應(yīng)過程中的pH變化，以及對(duì)反應(yīng)時(shí)間的控制。