污水處理化學除磷及過程優化范文

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摘要：工業廢水和生活污水的磷含量較高，處理后才能排放，而化學法是其中最為簡單和常用的除磷方法。為明確化學法的除磷效果，找出除磷的優化方法，本文通過試驗確定影響除磷的重要因素，再控制相關因素來提高除磷效果。試驗結果表明，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，調整這些因素可以進一步提高污水除磷的效率。

關鍵詞：污水處理；化學除磷；過程優化

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

1試驗材料與方法

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0.78mg/L。

1.2試驗材料

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

1.3試驗方法

1.3.1化學除磷

選取400mL樣本，投入樣本總體積0.05%～0.30%的試驗藥劑（以0.05%遞增），按以下兩種程序攪拌：一是先以200rpm的轉速快速攪拌120s，再以40rpm的轉速緩慢攪拌600s；二是先以200rpm的轉速快速攪拌30s，再以100rpm的轉速緩慢攪拌600s。攪拌后靜置，待穩定后取上層液體進行測試，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果即為無機磷溶解量；濾膜后消解測出的結果即為總磷溶解量；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磷溶解量的差值即為有機磷溶解量。

2試驗結果與分析

2.1試驗藥劑去磷效果

本次試驗共使用了三種不同的藥劑，即純二價鐵離子溶液、純三價鐵離子溶液與以上兩種溶液混合后形成的復合藥劑，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：純三價鐵離子溶液去磷效果較好（投入該藥劑后總磷含量為0.28mg/L），其次為復合藥劑（投入該藥劑后總磷含量為0.42mg/L），去磷效果最差的是純二價鐵離子溶液（投入該藥劑后總磷含量為0.62mg/L）。

2.2相同藥劑不同投入量的去磷效果

由試驗結果可知，伴隨藥劑實際投入量的增加，磷去除率表現為先升后降的趨勢。在藥劑投入量為樣本總體積的0.15%時，去除率最高，此后增加藥劑投入量，對去磷沒有太大幫助，并且去除率出現降低的現象[2]。產生這種現象的原因為：藥劑一旦過量將使樣本體系失穩，導致呈顆粒狀態的磷無法被去除。

2.3轉速的影響

攪拌速度會改變藥劑在樣本中的擴散速率，它和最終的除磷效果必然存在一定關聯，攪拌速率（轉速）和除磷效果之間的關系為：磷含量在轉速升高的過程中表現為先增后降，說明在轉速到達200rpm以前，不斷增大轉速可以增強去磷效果，而轉速超過200rpm以后，過大的轉速會使樣本體系結構遭到破壞，致使部分呈小顆粒狀態的磷無法正常沉降而影響去磷效果[3]?；诖?，在實際操作中，應對投入藥劑的污水進行適當的攪拌，確保攪拌速度穩定在最有利的范圍，從而進一步提高去磷效果[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。攪拌速率也會對去磷效果造成影響，例如，以200rpm的轉速快速攪拌300s與以200rpm的轉速快速攪拌30s，磷濃度分別為0.2mg/L與0.3mg/L。原因是能量利用過程出現明顯轉化，樣本處于厭氧的環境之下會釋放出一定量的磷。在對沉淀進行模擬時，還發現沉淀3h以后所有通過除磷的樣本都出現了釋放磷的現象。這充分說明了污水沉淀中的磷釋放現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去磷后形態分析

試驗投入樣本總體積0.15%的復合藥劑。投入藥劑前，樣本中呈顆粒狀態、溶解性無機狀態及溶解性有機狀態的磷含量為2.63mg/L、0.99mg/L和0.25mg/L。同一種藥劑對于處在不同形態的磷往往有截然不同的去除機理。其中，呈顆粒狀態的磷含量最大，其去除主要通過吸附橋及壓縮雙電層完成，而呈溶解性無機狀態的磷以化學沉淀去除為主。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、呈溶解性無機狀態的磷以及有機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，還能和有機磷與無機磷發生相應的化學反應，進而實現除磷的目標。

3結論

（1）在化學除磷過程中，藥劑投入量存在一個最佳的范圍，當藥劑實際投入量為樣本體積0.15%時，樣品混合攪拌后磷的總含量可降至最低，此時即便增大藥劑投入量也不會起到加強除磷的效果，甚至會對除磷造成一定影響，使除磷效果變差。此外，藥劑的大量投入會抑制樣本在沉淀時釋放磷，當藥劑的實際投入量為樣本總體積的0.05%時，樣本沉淀過程中釋放出的磷可達0.034mg/L，而當藥劑的實際投入量為樣本總體積的0.25%時，樣本沉淀過程中非但沒有磷釋放，磷總含量還降低了0.035mg/L，這充分說明了藥劑投入量和磷去除率、釋放量之間的關系。

（2）由于存在水力剪切力，所有樣本體系結構會遭到一定程度的破壞，促進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。通過以上試驗與分析可知，攪拌轉速以200rpm為宜，在這種轉速下攪拌至理想狀態后，樣本磷去除率穩定在98.4%左右，效果十分顯著。

（3）化學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生反應，起到同時去除溶解性磷的作用。

作者：周婷 單位：江蘇新海連水務有限公司