污水處理化學(xué)除磷及其過程優(yōu)化

周 婷

（江蘇新海連水務(wù)有限公司，江蘇 連云港 222002）

污水處理化學(xué)除磷及其過程優(yōu)化

周 婷

（江蘇新海連水務(wù)有限公司，江蘇 連云港 222002）

工業(yè)廢水和生活污水的磷含量較高，處理后才能排放，而化學(xué)法是其中最為簡單和常用的除磷方法。為明確化學(xué)法的除磷效果，找出除磷的優(yōu)化方法，本文通過試驗(yàn)確定影響除磷的重要因素，再控制相關(guān)因素來提高除磷效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，藥劑類型、藥劑投入量、藥劑投入后攪拌速度等因素均影響除磷效果，調(diào)整這些因素可以進(jìn)一步提高污水除磷的效率。

污水處理；化學(xué)除磷；過程優(yōu)化

近幾年，隨著工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，工業(yè)廢水及生活污水中磷的含量越來越高，如果未對其進(jìn)行有效處理直接排放，將嚴(yán)重影響周圍水域的水質(zhì)?？捎糜诔椎姆椒ㄓ泻芏喾N，如吸附法、膜法、凈化法和化學(xué)法等，其中以化學(xué)法最為簡單和常用。在化學(xué)除磷過程中，使用不同的藥劑、攪拌不同的時(shí)間、投入不同量的藥劑都會(huì)對最終的除磷效果產(chǎn)生影響，因此需在明確化學(xué)除磷基本機(jī)理的前提下，對其除磷的過程進(jìn)行優(yōu)化?；诖?，本文采取試驗(yàn)的方法，從影響除磷效果的各方面因素入手，全面優(yōu)化除磷過程，以達(dá)到最佳的除磷效果。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 樣品來源與基本情況

水樣樣品來源于某市污水處理廠，選取沒有進(jìn)入二沉池的生化池混合液，靜置后泥水分離，上清液的總磷含量約為0.78 mg/L。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為三氯化鐵（96%）和純硫酸鐵鹽，均由國藥集團(tuán)生產(chǎn)，開始試驗(yàn)前加水配制成溶液，濃度控制在10%，再按照1:1的摩爾比混合兩種溶液，形成復(fù)合試驗(yàn)藥劑。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 化學(xué)除磷

選取400 mL樣本，投入樣本總體積0.05%～0.30%的試驗(yàn)藥劑（以0.05%遞增），按以下兩種程序攪拌：一是先以200 rpm的轉(zhuǎn)速快速攪拌120 s，再以40 rpm的轉(zhuǎn)速緩慢攪拌600 s；二是先以200 rpm的轉(zhuǎn)速快速攪拌30 s，再以100 rpm的轉(zhuǎn)速緩慢攪拌600 s。攪拌后靜置，待穩(wěn)定后取上層液體進(jìn)行測試，測出剩余TP值，從而確定藥劑不同投入量的去磷效果[1]。

1.3.2 除磷分析

總磷含量的測定主要使用鉬銻抗分光光度法。樣品在經(jīng)過消解之后測出的磷含量即為總磷含量；在使用濾膜后測出的結(jié)果即為無機(jī)磷溶解量；濾膜后消解測出的結(jié)果即為總磷溶解量；總磷含量和總磷溶解量的差值即為呈顆粒狀的磷；濾膜后剩余磷量和無機(jī)磷溶解量的差值即為有機(jī)磷溶解量。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)藥劑去磷效果

本次試驗(yàn)共使用了三種不同的藥劑，即純二價(jià)鐵離子溶液、純?nèi)齼r(jià)鐵離子溶液與以上兩種溶液混合后形成的復(fù)合藥劑，不同藥劑的投入量相同，均為樣本體積0.15%，不同藥劑的去磷效果為：純?nèi)齼r(jià)鐵離子溶液去磷效果較好（投入該藥劑后總磷含量為0.28 mg/L），其次為復(fù)合藥劑（投入該藥劑后總磷含量為0.42 mg/L），去磷效果最差的是純二價(jià)鐵離子溶液（投入該藥劑后總磷含量為0.62 mg/L）。

2.2 相同藥劑不同投入量的去磷效果

由試驗(yàn)結(jié)果可知，伴隨藥劑實(shí)際投入量的增加，磷去除率表現(xiàn)為先升后降的趨勢。在藥劑投入量為樣本總體積的0.15%時(shí)，去除率最高，此后增加藥劑投入量，對去磷沒有太大幫助，并且去除率出現(xiàn)降低的現(xiàn)象[2]。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因?yàn)椋核巹┮坏┻^量將使樣本體系失穩(wěn)，導(dǎo)致呈顆粒狀態(tài)的磷無法被去除。

2.3 轉(zhuǎn)速的影響

攪拌速度會(huì)改變藥劑在樣本中的擴(kuò)散速率，它和最終的除磷效果必然存在一定關(guān)聯(lián)，攪拌速率（轉(zhuǎn)速）和除磷效果之間的關(guān)系為：磷含量在轉(zhuǎn)速升高的過程中表現(xiàn)為先增后降，說明在轉(zhuǎn)速到達(dá)200 rpm以前，不斷增大轉(zhuǎn)速可以增強(qiáng)去磷效果，而轉(zhuǎn)速超過200 rpm以后，過大的轉(zhuǎn)速會(huì)使樣本體系結(jié)構(gòu)遭到破壞，致使部分呈小顆粒狀態(tài)的磷無法正常沉降而影響去磷效果[3]?；诖?，在實(shí)際操作中，應(yīng)對投入藥劑的污水進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄嚢?，確保攪拌速度穩(wěn)定在最有利的范圍，從而進(jìn)一步提高去磷效果[4]。

另外，在不同的攪拌程序下，樣本的磷去除率還有明顯差異。攪拌速率也會(huì)對去磷效果造成影響，例如，以200 rpm的轉(zhuǎn)速快速攪拌300 s與以200 rpm的轉(zhuǎn)速快速攪拌30 s，磷濃度分別為0.2 mg/L與0.3 mg/L。原因是能量利用過程出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)化，樣本處于厭氧的環(huán)境之下會(huì)釋放出一定量的磷。在對沉淀進(jìn)行模擬時(shí)，還發(fā)現(xiàn)沉淀3 h以后所有通過除磷的樣本都出現(xiàn)了釋放磷的現(xiàn)象。這充分說明了污水沉淀中的磷釋放現(xiàn)象是決定出磷效果的重要因素之一，必須予以高度的重視。

2.4 去磷后形態(tài)分析

試驗(yàn)投入樣本總體積0.15%的復(fù)合藥劑。投入藥劑前，樣本中呈顆粒狀態(tài)、溶解性無機(jī)狀態(tài)及溶解性有機(jī)狀態(tài)的磷含量為2.63 mg/L、0.99 mg/L和0.25 mg/L。同一種藥劑對于處在不同形態(tài)的磷往往有截然不同的去除機(jī)理。其中，呈顆粒狀態(tài)的磷含量最大，其去除主要通過吸附橋及壓縮雙電層完成，而呈溶解性無機(jī)狀態(tài)的磷以化學(xué)沉淀去除為主。從圖1中可以看出，藥劑投入、混合攪拌后，樣本中呈顆粒狀態(tài)、呈溶解性無機(jī)狀態(tài)的磷以及有機(jī)磷的含量都明顯減少，這說明藥劑的投入除了能加速樣本中顆粒的沉淀，還能和有機(jī)磷與無機(jī)磷發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除磷的目標(biāo)[5]。

圖1 投入藥劑后樣品中不同形態(tài)磷含量變化

3 結(jié)論

（1）在化學(xué)除磷過程中，藥劑投入量存在一個(gè)最佳的范圍，當(dāng)藥劑實(shí)際投入量為樣本體積0.15%時(shí)，樣品混合攪拌后磷的總含量可降至最低，此時(shí)即便增大藥劑投入量也不會(huì)起到加強(qiáng)除磷的效果，甚至?xí)Τ自斐梢欢ㄓ绊懀钩仔Ч儾?。此外，藥劑的大量投入?huì)抑制樣本在沉淀時(shí)釋放磷，當(dāng)藥劑的實(shí)際投入量為樣本總體積的0.05%時(shí)，樣本沉淀過程中釋放出的磷可達(dá)0.034 mg/L，而當(dāng)藥劑的實(shí)際投入量為樣本總體積的0.25%時(shí)，樣本沉淀過程中非但沒有磷釋放，磷總含量還降低了0.035 mg/L，這充分說明了藥劑投入量和磷去除率、釋放量之間的關(guān)系。

（2）由于存在水力剪切力，所有樣本體系結(jié)構(gòu)會(huì)遭到一定程度的破壞，促進(jìn)了沉淀過程中磷的不斷釋放，所以在向樣本中投入適量藥劑后，要控制好混合攪拌的速度。通過以上試驗(yàn)與分析可知，攪拌轉(zhuǎn)速以200 rpm為宜，在這種轉(zhuǎn)速下攪拌至理想狀態(tài)后，樣本磷去除率穩(wěn)定在98.4%左右，效果十分顯著。

（3）化學(xué)除磷法除了能去除污水中呈顆粒狀的磷，還能促使污水中的溶解性磷和藥劑發(fā)生反應(yīng)，起到同時(shí)去除溶解性磷的作用。

1 陳 廣.城鎮(zhèn)污水處理廠化學(xué)除磷研究[J].中國市政工程，2015，（3）：33-35.112.

2 馬君梅，徐云波，何智龍，等.污水處理廠化學(xué)除磷工藝改造[J].中國給水排水，2015，（8）：81-84.

3 李子富，云玉攀，曾 灝，等.城市污水處理廠化學(xué)強(qiáng)化生物除磷的試驗(yàn)研究[J].中國環(huán)境科學(xué)，2014，（12）：70-77.

4 楊 鵬，崔鳳國，張偉軍，等.市政污水處理廠化學(xué)除磷及過程優(yōu)化研究[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，（4）：42-45.

5 郭靜波，崔鳳國，楊世東，等.生物強(qiáng)化技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，（14）：25-26.

Chemical Phosphorus Removal from Sewage Treatment and Its Process Optimization

Zhou Ting
(Jiangsu Xinhailian Water Co.,Ltd.,Lianyungang 222002,China)

The phosphorus content of industrial wastewater and domestic sewage is high and can be discharged after treatment,and chemical method is the simplest and commonly used method of phosphorus removal.In order to clarify the effect of phosphorus removal and find out the optimization method of phosphorus removal,this paper determines the important factors that affect phosphorus removal,and then control the relevant factors to improve the phosphorus removal effect.The results show that the factors such as the type of pharmaceuticals,the amount of pharmaceutical inputs and the rate of stirring after the drug are all affected the effect of phosphorus removal,and the adjustment of these factors can further improve the efficiency of sewage phosphorus removal.

sewage treatment; chemical phosphorus removal; process optimization

X703

A

1008-9500(2017)11-0043-03

2017-09-21

周婷（1984-），女，江蘇連云港人，中級(jí)工程師，研究方向：市政污水處理。