于 璐，劉 巍，楊曉進(jìn)

(1.北京化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院，北京 100029；2.中國(guó)石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021)

近年來(lái)，水體富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重。水體富營(yíng)養(yǎng)化，會(huì)導(dǎo)致水生生態(tài)系統(tǒng)紊亂，水生生物種類的減少，多樣性遭到破壞，藻類大量的繁殖[1]，同時(shí)，水體富營(yíng)養(yǎng)化還造成水源水質(zhì)惡化，增大了水處理的難度和運(yùn)行成本，嚴(yán)重影響供水水質(zhì)安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)水體處于富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊達(dá)到了85%以上。

當(dāng)水體中的ρ(總磷)(TP)>0.02 mg/L，水體就處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)[2]。水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因是過(guò)多的氮、磷(特別是磷)隨污水排入自然水體，導(dǎo)致水生藻類周期性爆發(fā)繁殖、死亡，進(jìn)而影響其它水生生物的生存，并形成惡性循環(huán)，使水體污染越來(lái)越嚴(yán)重[3]。所以，控制和防止水體富營(yíng)養(yǎng)化至關(guān)重要的是減少排放到水體中的磷。

目前污水除磷方法大致有2大類：物化除磷和生物除磷法。物化除磷法又可分為化學(xué)沉淀法、晶析法、吸附法、電滲析法等。物化除磷法主要根據(jù)廢水中污染物的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等與水的差異進(jìn)行廢水的處理凈化?？v觀國(guó)內(nèi)污水處理廠，除磷技術(shù)一直是困擾污水處理廠運(yùn)行的難題。傳統(tǒng)的物化除磷技術(shù)需要大量的藥劑，具有運(yùn)行成本高，污泥產(chǎn)量大的缺點(diǎn)；前置厭氧的生物除磷工藝具有運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，但是由于完全依賴于微生物的攝磷、釋磷作用，難以達(dá)到國(guó)家污水綜合排放的要求。近年來(lái)吸附法也受到了較多的關(guān)注[4-5]。因此，對(duì)于污水廠TP的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，應(yīng)考慮生物除磷與物化除磷技術(shù)的結(jié)合。

某污水處理廠目前采用A/O工藝，全程TP去除率約50%，出水TP不穩(wěn)定，偶有超標(biāo)現(xiàn)象。針對(duì)此情況，作者開展了化學(xué)除磷實(shí)驗(yàn)研究，探索了最佳除磷藥劑、除磷工藝的運(yùn)行條件及除磷藥劑的投加量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)所用廢水取自某污水廠出水。聚氯化鋁(PAC):w(Al2O3)≥29%,遼陽(yáng)聚合氯化鋁有限公司；硫酸鋁:w[Al2(SO4)3·18H2O]>99%,山東三豐集團(tuán)；三氯化鐵:w(FeCl3·6H2O)>99%,北京潤(rùn)匯源公司；硫酸鐵[Fe2(SO4)3·xH2O]:w(Fe)=21%～23%,淄博華立水處理科技有限公司。

6聯(lián)式混凝實(shí)驗(yàn)攪拌儀：梅宇儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)藥劑配置

將化學(xué)除磷藥劑配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的溶液備用。

1.2.2 化學(xué)除磷實(shí)驗(yàn)方法

(1) 取1 L實(shí)驗(yàn)用水(污水廠出水)置于容積為1 L的燒杯內(nèi)。

(2) 將燒杯放在混凝實(shí)驗(yàn)攪拌儀上，放下攪拌槳。開啟混凝實(shí)驗(yàn)攪拌儀。將轉(zhuǎn)速調(diào)至200 r/min。快速加入除磷藥劑，快速混合1 min后，將轉(zhuǎn)速調(diào)至100 r/min，慢速攪拌，考察攪拌時(shí)間、沉淀時(shí)間和藥劑投加量對(duì)除磷效果的影響。

1.3 分析方法

SS采用重量法分析，TP采用GB11893-89鉬酸銨分光光度計(jì)法進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)藥劑比選

對(duì)Al2(SO4)3、PAC、FeCl3、Fe2(SO4)3進(jìn)行了比選，經(jīng)上述除磷藥劑處理后的出水TP結(jié)果見圖1。

ρ/(mg·L-1)圖1 投加不同除磷藥劑處理后的TP數(shù)據(jù)圖

Al2(SO4)3、PAC加入水體后有絮狀物產(chǎn)生，其中投加PAC的絮狀體較投加Al2(SO4)3的絮體要稍大。TP分析結(jié)果也證明了PAC的效果好于Al2(SO4)3。沉淀30 min后投加PAC的上清液較投加Al2(SO4)3的清澈。

FeCl3、Fe2(SO4)3加入水體后有絮狀物產(chǎn)生，但水體顏色隨著投加量的增加逐漸變黃。沉淀30 min后上清液仍有部分絮體。

數(shù)據(jù)表明當(dāng)投加相同量PAC、Al2(SO4)3、FeCl3和Fe2(SO4)3時(shí)PAC效果好于其它3種藥劑。因此除磷藥劑選用PAC。

2.2 攪拌時(shí)間確定

于200 r/min的攪拌速度下加入PAC為30 mg/L，快速混合1 min后，于100 r/min的速度下慢速攪拌10、15和20 min，最后靜置沉淀40 min后，分2批次取上清液分析TP，結(jié)果見圖2。

由圖2可知：攪拌時(shí)間由10 min延長(zhǎng)至15 min出水TP明顯降低，但繼續(xù)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間至20 min，TP的去除效果未見明顯提高，綜合考慮TP去除效果確定攪拌時(shí)間15 min為宜。

t/min圖2 不同攪拌時(shí)間對(duì)應(yīng)的TP數(shù)據(jù)圖

2.3 沉淀時(shí)間確定

于200 r/min的攪拌速度下加入PAC快速混合1 min后，于100 r/min的速度下慢速攪拌15 min，靜置沉淀30、40、50、60 min后，分3批次分別取上清液分析TP，結(jié)果見圖4。

t/min圖3 不同沉淀時(shí)間對(duì)應(yīng)的TP數(shù)據(jù)圖

由圖3可知:沉淀時(shí)間由30 min增加到40 min，出水TP逐漸減少，繼續(xù)增加沉淀時(shí)間，出水TP無(wú)明顯變化。因此沉淀時(shí)間選擇40 min為宜。

2.4 不同進(jìn)水條件下藥劑的最佳投加量

研究了不同原水條件下，除磷藥劑的最佳投加量以及懸浮物的生成量，結(jié)果見表1。

表1 不同原水條件除磷藥劑的消耗量以及懸浮物的生成量

表4中數(shù)據(jù)說(shuō)明：化學(xué)除磷效果穩(wěn)定，可使出水TP穩(wěn)定達(dá)到0.5 mg/L以下。去除1 mg的TP消耗的PAC的量為(34～41)mg，懸浮物的生成量(13.0～14.3)mg。

3 結(jié) 論

化學(xué)除磷技術(shù)除磷效果穩(wěn)定，在污水廠運(yùn)行過(guò)程中，如遇到生化系統(tǒng)不穩(wěn)定時(shí)，采用化學(xué)除磷技術(shù)可確保出水TP穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，化學(xué)除磷最佳藥劑是PAC、最佳攪拌時(shí)間15 min，最佳沉淀時(shí)間40 min，去除1 mg的TP消耗的PAC的量為(34～41)mg，懸浮物的生成量為(13.0～14.3)mg。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] Jinliang Hou．Municipal wastewater biological nutrient removal technology esearch[J]．Chemical Engineering，2007，26(3)：366-370．

[2] Lihua Yang．Phosphorus pollution for lake water body and its counter measures[J]．2004，4(35)：35-38．

[3] DRIVER J.Why recover phosphorous for recycling and how[J]．Environmental Technology，1999，20(7)：651-662．

[4] Raikos N．The research status of phosphorus wastewater treatment[J]．Industrial safety and environmental protection，2005，31(7)：6-8.

[5] Fang Wang．Water adsorption method,the current situation of phosphorus removal[J]．Technoloy Forum，2006(2)：39-42.