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隨著社會發展，工業迅猛發展，人民生活水平日益提高。工業生活污水的排放量逐年增加，我國水質問題愈加嚴峻。以渤海灣為例，1997~2010年，渤海的富營養化狀況逐漸惡化，總面積由110km2增至14080km²。遼東灣的富營養化程度和面積均呈加重趨勢，至2010年已有大面積區域處于重度富營養化狀態;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化狀態;大連近岸海域2010年出現了較嚴重的富營養化現象，尤其是復州灣和普蘭店灣呈現較大面積的重度富營養化區域。污水處理不善引起的水環境問題引起環境工作者的重視。就污水除磷而言，根據工作機理不同，對磷的去除主要有三種方法:分別是化學除磷、生物除磷、物理除磷。曝氣生物濾池具有同步去除懸浮物、有機物和脫氮除磷的功能，節省了后續沉淀池，具有容積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質好，運行能耗低，運行費用少等優點被廣泛應用。而填料的選擇也很為重要，傳統的填料有陶粒、褐煤、砂、沸石、爐渣等。近年來貝類養殖業較為成熟發達，年產量巨大。有研究顯示牡蠣殼柱對磷具有很好的去除效果，HRT為12h時磷去除率達到了70%~80%。為了更好的發揮貝殼除磷的效果，控制好反應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實驗原理

本試驗以貝殼粉作為污水除磷劑采用化學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。CaCO₃在酸性條件下會溶解釋放出Ca2+并與污水中的PO43-結合形成磷酸鈣沉淀，同時PH值回升。

與此同時，PO43-和被酸溶出的Fe2+和Fe3+進行化學反應，此時Fe2+被氧化為Fe3+，產生不容沉淀。反應過程中pH值是逐漸降低的。因而要適當控制PH值提高反應效率。不僅如此，副反應生成的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生成正磷酸鹽，其中的磷酸根與Ca2+、Fe2+和Fe3+反應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污泥。

2實驗裝置與方法

實驗裝置：100ml燒杯4個、玻璃棒、pH試紙、移液管、消解儀、比色皿、ＴＰ測定裝置。

實驗藥品：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）。

實驗方法：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燒杯標為原水樣，測定pH并記錄。取3個50ml燒杯，將其編號，取上述水樣溶液30ml于1號燒杯中，往水樣中滴加NaOH溶液調節pH值，使pH分別為9；10min后再取30ml水樣于2號燒杯中，按上述步驟調節pH為10；10min后再取樣一次調節pH為11。從3個燒杯中取一定量溶液分別加入三個已編號的試管中，各加入一定量的過硫酸鉀溶液。連同原水樣放進消解儀中消解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，并記錄數據。根據上個實驗確定污水除磷的較適pH。量取500ml含磷廢水平均分配到4個燒杯中，分別調節至較適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實驗結果與討論

3．1pH值對貝殼除磷的影響實驗數據。次實驗中pH對實驗結果的影響實驗數據見表1。誤差分析：本次實驗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，同時加入貝殼污水除磷劑后等待其與廢水中磷反應的時間太短，這使反應后測得總磷的含量仍舊很高，沒有達到預期的除磷效果。進而我們再次做了第二次實驗。第二次實驗中pH對實驗結果的影響實驗數據見表2。誤差分析：第二次實驗中我們吸取上一次實驗的經驗教訓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時間。但是從實驗數據來看，我們的數據相比加入40ml除磷劑的實驗小組，總磷的含量相對要高，仍沒有達到理想的除磷效果。雖然如此，從本次實驗中我們還是可以看到在pH為11時，污水除磷劑的效果更好。結果分析：在污水除磷劑加入含量的實驗中首先將pH值調節至11，但是在反應過程中pH減小，待取樣測定時pH為9左右。所以可認定實驗在pH為9的條件下發生反應時導致除污效果減弱。應該改進在反應期間每隔一定時間測定一次溶液的pH并及時調節。根據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時除磷效果較好。除磷處理后的水中ＴＰ濃度＜0．5mg／L時說明除磷效果很好，但由于誤差分析中以及實驗討論中的原因導致沒有達到預想的效果。

3．2貝殼投量對污水除磷效果的影響。加入污水除磷劑投量對實驗結果的影響實驗數據見表3。結果分析：從實驗數據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。

通過兩次實驗我們可以得到在一定濃度下并反應充分，當pH值為11時，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值以及反應時長均一定時，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驗數據中我們可以得出，實驗反應的過程中一定要注意實驗設計的合理性以及實驗細節。比如時刻注意反應過程中的pH變化，以及對反應時間的控制。