目前,根据住建部统计我国城镇污水处理率已达到91%,但水体的富营养化问题依然严重,面对改善环境质量的压力,污水厂的提标改造已迫在眉睫、大势所趋,尤其是在黑臭水体整治流域,对磷的排放要求更加严格,执行Ⅳ类甚至Ⅲ类水体质量标准的趋势也愈加明显,在这种情况下开发磷的深度去除技术意义重大。作者结合化学热力学和动力学理论分析发现,为满足越来越严格的环保要求,进一步提高现有污水厂末端化学除磷的程度,不仅会增加污水处理的药剂成本,还会伴随除磷要求的提高,增加尾水中Al3+或Fe3+等除磷剂的平衡浓度,进而增加污水厂排放尾水的生态风险。根据吸附作用原理,吸附除磷是把水溶液中低浓度磷吸附于固体表面而实现磷去除的过程。在吸附过程中,不会增加水溶液中的金属离子浓度,避免了提高除磷要求而潜在的生态风险。但是,在查阅资料和前期试验中发现,大颗粒吸附材料的除磷能力通常较低,而粉末吸附材料在水处理过程中容易流失、不易回收。为此,论文拟以具有良好吸附除磷能力的粉末材料为基础,通过固定化技术,构建一种新型的固定化粉末除磷材料,期望获得优越的吸附除磷效果。主要研究内容包括:筛选具有良好除磷性能的粉末状除磷材料、粉末状除磷材料的固定化及影响因素研究以及固定化除磷材料的吸附除磷性能研究,得到以下结论:(1)通过序批式试验和连续流滤柱试验,考察了方解石、活化方解石、水化硅酸钙、酸性氧化铝、活性氧化铝、纳米氧化铝六种粉体材料的除磷性能,结果表明:水化硅酸钙(CSH)是这批材料中除磷性能最好的材料,不仅在序批试验中去除低浓度磷(TP<2 mg/L)时,去除率可达100%,且在连续流滤柱试验中运行时长最久,但粉末流失明显。(2)研究了水化硅酸钙粉末(CSH)除磷材料的固定化成型方法,研究表明采用聚乙烯醇固定化机理可以实现CSH粉末的固定化成型,通过单因素试验及正交试验优选出最佳固定成型制备方案:PVA浓度为8%;NaNO3浓度为25%(w/v);CSH与PVA溶液质量比为1:10;交联时间为2 h。(3)通过FTIR、BET及SEM对固定化PVA-CSH材料的理化特性进行分析,结果表明:固定前后,CSH基团种类不发生改变;固定化材料孔径较大(平均孔径为249.370?),且由SEM扫描电镜可直观看到PVA-CSH表面及截面含有大量的孔隙,成网状,有利于离子的自由进出,能谱分析表明反应后P元素吸附于材料之上。(4)通过序批式试验分别研究了CSH粉体材料和PVA-CSH固定化材料的吸附等温过程及动力学过程,结果表明:这两种材料的吸附等温曲线均符合Langmuir等温方程,CSH和PVA-CSH的理论最大吸附量分别为31.06 mg/g和28.15 mg/g,CSH固定化成型后的理论最大吸附量略有减少。当用于深度处理低浓度(TP<2mg/L)含磷尾水时,CSH粉体材料系统120 min基本达到平衡,PVA-CSH材料系统的平衡时间为240 min,平衡吸附量分别为0.96 mg/g和0.95 mg/g,符合准二级动力学模型。(5)以粉体材料和固定化粉体材料构建了CSH和PVA-CSH连续流吸附滤柱,在装填40 gCSH和含40 gCSH的PVA-CSH除磷材料,水力停留时间为20 min的情况下,分别连续运行5天和7天均能保证出水TP<0.5 mg/L,其中,PVA-CSH滤柱出水COD始终小于10 mg/L,NO3--N的出水浓度值小于2 mg/L,PVA-CSH滤柱出水浊度接近0 NTU,显著优于CSH粉末滤柱系统。(6)研究了连续流吸附滤柱中PVA-CSH材料的气水反冲洗及酸冲洗的解吸再生性能,结果表明:气水反冲洗的方式难以使磷解吸出来,酸冲洗的方式溶解了材料表面的磷酸钙,使吸附位点重新暴露,但同时也腐蚀了材料本身,再生后材料连续运行4天出水超出TP处理的临界要求(0.5 mg/L),其再生方法尚有待进一步研究。