关键词：化学除磷试剂；慢速搅拌时间；添加量
1引言
随着我国工业化发展越来越快，城镇化越来越明显，大量的工业废水、含磷生活污水排入到江河湖泊中，严重影响了生态环境以及我国人民的生活用水安全，所以，全国上下对污水排放的标准要求越来越高。污水除磷主要有生物除磷法以及化学除磷法，生物除磷法有诸多有点，如：成本低、污泥产量小，但因其灵活性以及稳定性较差，限制了它的应用性。化学除磷法因其受水质影响较小，灵活性以及稳定性俱佳，受到了国内外学者的广泛关注，但因其成本较高，所以在应用上也多少受到了一定的限制。随着污水处理工艺的不断发展，一种新型的化学生物法除磷工艺出现在人们的视野中，该方法是将污水先用生物法处理，最大限度的去除污水中的磷，随后利用化学试剂去除污水中的剩余含磷物质。本文以生物法处理后的污水作为研究对象，对化学除磷试剂的种类、慢速搅拌时间以及试剂添加量做了系统分析。
2实验材料与方法
2.1实验原理
在正常的污水除磷过程中，生物法除磷较为普遍，它主要利用微生物聚磷菌来完成除磷效果，但是由于其对污水组分的依赖性较强，在实际应用中灵活性上较差，所以本文在生物除磷的基础上，应用化学除磷法对污水进行进一步处理。污水中磷元素只要以磷酸或者磷酸根形式存在，化学除磷法的原理是通过在污水中添加金属盐类，其与污水中的磷酸或者磷酸根形成沉淀物磷酸盐，最后通过水洗、过滤去除沉淀物，从而达到除磷效果。具体反应方程式如下：
2.2仪器与药品
实验所需仪器与设备：混凝实验搅拌器(HAD3000-2，北京恒奥德仪器仪表有限公司)，分光光度计(B-500，上海元析仪器有限公司)，高压灭菌锅(YXQ-LS-30SII，西安常仪仪器设备有限公司)，pH计(BPP-920，大连贝尔分析仪器有限公司)
实验所需药品：氯化铁，硫酸铁，氯化铝
2.2实验方法
首先配置不同浓度的氯化铁、硫酸铁以及氯化铝溶液，然后从某污水处理厂取用污水样品(经生物法处理后)，污水中的总磷(TP: total phosphorus)含量为3 mg/L(污水pH值为7.2)，将污水分为几等分放入每个烧杯中，然后在每个烧杯中放入不同浓度的以上3种除磷试剂，最后进行搅拌处理。我们将搅拌过程分为两个阶段，第一阶段为快速搅拌阶段，旨在让除磷试剂与污水进行快速融合，搅拌器转速调为150 r/min，时间控制在5 min；第二阶段为慢速搅拌阶段，目的在于让除磷试剂与污水中的磷进行充分地反应，搅拌时间为30、45、60以及90 min，搅拌器转速为50 r/min。慢速搅拌之后，静置烧杯中的水样，通过水洗去除沉淀物，对剩余上清液进行磷含量检测(分光光度计)。
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3 实验结果与讨论
表1 三种除磷试剂除磷效果对比
试剂名称TP去除率(%)
氯化铁60.3
硫酸铁61.2
氯化铝40.6
表1显示了三种除磷试剂的除磷效果，三组实验都是在同一条件下进行的，三种试剂的添加量都为10 g，被处理污水均为500 ml，搅拌过程如2.2所述，快速搅拌时间为5 min，搅拌速率为150 r/min，慢速搅拌时间为30 min，搅拌速率为50 r/min。从实验结果氯化铁与硫酸铁的除磷效果较为接近，TP去除率分别为60.3%与61.2%，而氯化铝的TP去除率与前两种试剂有较大差异，除磷效果不佳，去除率仅仅为40.6%，这主要是因为本实验的污水样品经生物法除磷后，pH值为7.2，而氯化铝作为铝盐之一，它的水解以及金属磷酸盐的形成受pH影响较大，铝盐除磷的理想pH值范围在5.2-6.3之间[1]，而且铝离子也更容易和水中的氢氧根发生反应，从而影响了铝离子与磷酸根的结合，所以氯化铝的除磷效果不如以上氯化铁以及硫酸铁两种铁盐。氯化铁以及硫酸铁两种铁盐虽然除磷效果较为理想，但是考虑到经济原因，氯化铁价格要远远低于硫酸铁，更利于今后的大规模生产型除磷，所以本实验在后续实验中以氯化铁为实验对象。
图1 慢速搅拌时间与TP去除率的关系图
在确定了氯化铁为目标试剂后，本实验对慢速搅拌时间与TP去除率做了系统研究。氯化铁的添加量为10 g，污水量、快速搅拌时间、快速搅拌速率以及慢速搅拌速率如前所述。图1为实验结果。从图中可以看出，随着搅拌时间的延长，TP去除率呈现逐渐升高的趋势，从30 min到60 min，TP去除率增加明显，从60.3%增加到80.7%，这是因为充足的搅拌时间，使得氯化铁与污水中的磷酸根有了充分的反应时间，随着搅拌时间的继续增加，当搅拌时间增加到90 min，TP去除率为81.1%，较60 min的去除率无明显增加现象，说明10 g的氯化铝，污水量 300 ml，最佳的慢速搅拌时间为60 min。
图2 试剂投入量与TP去除率的关系图
在确定最佳的慢速搅拌时间为60 min后，本实验进一步确定了最佳的试剂投入量。图2反应了氯化铁的添加量与TP去除率的关系图。从图中结果可以看出，随着氯化铁添加量的增加，TP去除率明显增加，当添加量为20 g时，TP去除率高达90.3%，随着添加量继续增加到25 g，TP去除率没有明显增加现象，考虑到经济效益，对于本实验中的300 ml污水，最佳的氯化铁添加量为20 g。此外，过量的氯化铁会造成水体中铁盐超标，很可能会引起微生物铁中毒，所以控制氯化铁的投入量极为关键。
4 结论
本实验以生物法处理后的污水作为研究对象，考察了三种化学除磷试剂的除磷效果，从实验结果以及经济角度考虑，氯化铁为最佳的除磷试剂，此外对氯化铁除磷过程中的慢速搅拌时间以及添加量做了系统研究，结果表明最佳的慢速搅拌时间为60 min，添加量为20 g。
参考文献：
[1] 李雯. 环境污水处理中化学除磷药剂工艺的研究分析. [J]. 建筑工程技术与设计. 2015(8): 1321.
论文作者:田璐
论文发表刊物:《科技中国》2017年7期
论文发表时间:2017/10/25
标签：慢速论文; 污水论文; 试剂论文; 氯化铝论文; 氯化铁论文; 时间论文; 生物论文; 《科技中国》2017年7期论文;