化學(xué)法去除循環(huán)水排污水中的磷

趙 輝，邱小云，龔小芝，萬國暉

（中國石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013）

化學(xué)法去除循環(huán)水排污水中的磷

趙 輝，邱小云，龔小芝，萬國暉

（中國石化 北京化工研究院環(huán)保所，北京 100013）

研究了聚合氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵及生石灰等除磷劑對循環(huán)水排污水的除磷效果，考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、污水pH和除磷劑投加方式對除磷效果的影響。實驗結(jié)果表明：聚合氯化鋁和硫酸鐵的除磷效率相當(dāng)，其次是氯化鐵，生石灰的除磷效率最低；最終選用聚合氯化鋁作為除磷劑，對循環(huán)水排污水進(jìn)行除磷處理時無需調(diào)節(jié)其pH，反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)時間需大于300 s；聚合氯化鋁最佳投加量為40 mg/L，二次性投加聚合氯化鋁的除磷效果明顯好于一次性投加；二次性投加出水TP為0.37 mg/L。

循環(huán)水排污水；除磷劑；總磷；聚合氯化鋁

磷作為水體富營養(yǎng)化最主要的貢獻(xiàn)營養(yǎng)物質(zhì)，越來越受到人們的關(guān)注［1-2］。目前石油煉制及石油化工行業(yè)以及一些地方排放標(biāo)準(zhǔn)已將磷納入排放標(biāo)準(zhǔn)中，要求排水中總磷含量小于0.50 mg/L。此前多數(shù)企業(yè)的循環(huán)水排污水均作為清凈下水直接外排，但當(dāng)循環(huán)水系統(tǒng)使用磷系殺菌劑時，排污水中的磷含量將超過排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需要對排污水進(jìn)行除磷處理。

目前常用的污水除磷工藝主要有生物法和化學(xué)法。單純的生物除磷很難使出水達(dá)標(biāo)排放［3］?；瘜W(xué)除磷是向污水中加入除磷劑，除磷劑與污水中的溶解性磷形成沉淀，從而去除磷［4-5］。常用的除磷劑有鐵鹽、聚合氯化鋁和生石灰?；瘜W(xué)除磷的影響因素主要有除磷劑的投加量、污水pH，以及作為生物輔助除磷時的投藥點等［6］。張亞勤［7］研究發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵、磷酸鋁和磷酸鈣的最小溶解度對應(yīng)的污水pH范圍分別為5.0～5.5、6.0～7.0 和8.0～9.0。

本工作采用除磷劑處理循環(huán)水排污水，研究了除磷劑種類、除磷劑投加量、污水pH、反應(yīng)時間等工藝條件對污水除磷效果的影響，確定了最優(yōu)的除磷工藝條件，為企業(yè)循環(huán)水排污水的達(dá)標(biāo)排放提供數(shù)據(jù)參考。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑和儀器

聚合氯化鋁除磷劑（聚合氯化鋁）：工業(yè)級，純度27%；鐵鹽除磷劑（硫酸鐵和氯化鐵）：工業(yè)級，純度11%；聚丙烯酰胺：工業(yè)級，90%。生石灰、鹽酸、NaOH：分析純。

TU-1901型雙光束紫外-可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；SG68型多參數(shù)測定儀：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司； IKA型磁力攪拌器：艾卡（廣州）儀器設(shè)備有限公司。

1.2 污水水質(zhì)

實驗用污水為某天然氣凈化廠循環(huán)水排污水，其TP為1.51 mg/L，pH為7.82。

1.3 實驗方法

在室溫條件下，向燒杯中加入一定量的污水，用鹽酸和NaOH溶液調(diào)節(jié)污水pH至一定值，加入一定量的某種除磷劑，在轉(zhuǎn)速為120 r/min的條件下反應(yīng)一定時間；調(diào)轉(zhuǎn)速為50 r/min，加入質(zhì)量濃度為0.5 mg/L的聚丙烯酰胺，反應(yīng)20 min，過濾，測定污水中TP。當(dāng)以生石灰作為除磷劑時，無需再投加聚丙烯酰胺。

1.4 分析方法

采用鉬酸銨分光光度法測定污水中TP［8］；采用玻璃電極法測定污水pH［9］。

2 結(jié)果與討論

2.1 除磷劑種類和投加量對除磷效果的影響

在室溫、反應(yīng)時間600 s條件下，除磷劑種類和投加量對除磷效果的影響見圖1。

圖 1 除磷劑種類和投加量對除磷效果的影響

由圖1可見：隨著聚合氯化鋁和生石灰投加量的增加，污水中TP逐漸下降；隨著硫酸鐵和氯化鐵投加量的增加，污水中TP會出現(xiàn)一低值，而后稍有升高。將污水中TP從1.51 mg/L降至0.50 mg/L以下時，聚合氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵及生石灰的加入量分別為40，40，60，150 mg/L。

幾種除磷劑的除磷效率（單位質(zhì)量除磷劑去除的TP質(zhì)量）見表1。由表1可見，聚合氯化鋁和硫酸鐵的除磷效率相當(dāng)，其次是氯化鐵，生石灰的除磷效率最低，這是因為生石灰對總磷的去除效果并不主要取決于Ca2+的含量，而是取決于OH－的含量，而OH－的多少主要取決于水的堿度［4，10-11］。由于生石灰的除磷效率很低，且生石灰在實際使用時較其他除磷劑繁瑣，因此首先將生石灰淘汰。

表1 幾種除磷劑的除磷效率

2.2 污水pH對除磷效果的影響

在室溫、除磷劑投加量為60 mg/L、反應(yīng)時間600 s的條件下，污水pH對除磷效果的影響見圖2。由圖2可見：污水pH為6.00時，采用聚合氯化鋁除磷后，污水TP最低為0.35 mg/L；污水pH為7.00時，采用氯化鐵除磷后，污水TP最低為0.39 mg/L；污水pH為9.00時，采用硫酸鐵除磷后，污水TP最低為0.35 mg/L；這些最佳反應(yīng)pH結(jié)果與張亞勤［7］繪制的Fe和Al的磷酸鹽平衡溶解度圖有一定的出入，是因為除磷不僅依靠生成磷酸鹽沉淀，水體中所形成的絡(luò)合物的吸附作用也很重要［12-13］。在原水pH為7.82的條件下，3種除磷劑的除磷效果與各自在最佳反應(yīng)pH時的除磷效果相當(dāng)，故對該循環(huán)水排污水進(jìn)行除磷處理無需調(diào)節(jié)其pH。

圖 2 污水pH對除磷效果的影響

2.3 反應(yīng)溫度對除磷效果的影響

根據(jù)上述實驗結(jié)果，聚合氯化鋁和硫酸鐵均具有較好的除磷效果，但如果硫酸鐵過量會造成出水色度和鐵含量偏高，因此選擇聚合氯化鋁作為該循環(huán)水排污水除磷劑。在聚合氯化鋁投加量為40 mg/L、反應(yīng)時間600 s、不調(diào)節(jié)污水pH的條件下，反應(yīng)溫度對除磷效果的影響見圖3。由圖3可見：在20～45 ℃范圍內(nèi)，反應(yīng)溫度對除磷效果的影響不大，出水TP在0.39～0.42 mg/L，均可達(dá)標(biāo)排放。故本實驗可在室溫下進(jìn)行。

圖 3 反應(yīng)溫度對除磷效果的影響

2.4 反應(yīng)時間對除磷效果的影響

在室溫、聚合氯化鋁投加量為40 mg/L、不調(diào)節(jié)污水pH的條件下，反應(yīng)時間對除磷效果的影響見圖4。由圖4可見：反應(yīng)時間對除磷效果的影響很小，這與Ebeling等［14］的研究結(jié)果相一致；反應(yīng)時間為10～180 s時，出水TP基本保持在0.37 mg/L；當(dāng)反應(yīng)時間為300 s時，出水TP降至0.35 mg/L，小幅提高除磷效果，這與李秋陽等［15］的研究結(jié)果相同。故本實驗反應(yīng)時間需大于300 s。

圖 4 反應(yīng)時間對除磷效果的影響

2.5 除磷劑投加方式的比較

本實驗對比了在室溫、不調(diào)節(jié)污水pH的條件下，一次投加20 mg/L的聚合氯化鋁，反應(yīng)300 s后，再次投加20 mg/L的聚合氯化鋁，再反應(yīng)300 s后的污水TP與一次投加40 mg/L的聚合氯化鋁，反應(yīng)600 s后的污水TP，除磷劑投加方式對除磷效果的影響見圖5。由圖5可見：二次性投加聚合氯化鋁的除磷效果明顯好于一次性投加；二次性投加出水TP為0.37 mg/L。

圖 5 除磷劑投加方式對除磷效果的影響

3 結(jié)論

a）采用聚合氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵及生石灰等除磷劑去除循環(huán)水排污水中的磷，將污水中TP從1.51 mg/L降至0.50 mg/L以下時，聚合氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵及生石灰的投加量分別為40，40，60，150 mg/L。聚合氯化鋁和硫酸鐵的除磷效率相當(dāng)，其次是氯化鐵，生石灰的除磷效率最低。最終選用聚合氯化鋁作為除磷劑。

b）污水pH對除磷效果影響不大，故對循環(huán)水排污水進(jìn)行除磷處理時無需調(diào)節(jié)其pH，反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)時間需大于300 s。

c） 聚合氯化鋁最佳投加量為40 mg/L，二次性投加聚合氯化鋁的除磷效果明顯好于一次性投加；二次性投加出水TP為0.37 mg/L。

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（編輯 祖國紅）

Phosphorus removal of circulating waste water by chemical method

Zhao Hui，Qiu Xiaoyun，Gong Xiaozhi，Wan Guohui

（Environmental Protection Institute，SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 100013，China）

The phosphorus removal effects of some agents，such as polyaluminum chloride，ferric sulfate，ferric chloride and lime，on circulating waste water were studied. The factors affecting phosphorus removal were investigated. The experimental results show that：The phosphorus-removal efficiencies of polymeric aluminum chloride and ferric sulfate are equal，while that of ferric chloride is lower and that of lime is the worst；Finally，polymeric aluminum is chosen for phosphorus removal of circulating waste water with no pH adjustment，room temperature and 300 s of reaction time；The optimum polymeric aluminum dosage is 40 mg/L，and the phosphorus-removal effect by two-time dosing is better than that by one-time dosing；TP of the effl uent by twotime dosing is 0.37 mg/L.

circulating waste water；phosphorus removal agent；total phosphorus；polyaluminum chloride

X703

A

1006-1878（2016）05-0523-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.05.009

2016 - 02 - 20；

2016 - 04 - 10。

趙輝（1978—），女，吉林省吉林市人，碩士，高級工程師，電話 13811881593，電郵 zhaohui.bjhy@sinopec.com。