城市污水處理化學輔助除磷藥劑的篩選

楊 峰

(同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司，上海 200000)

0 引言

實驗從某污水處理廠進水細格柵處取水，其水質如下:水質狀況為:氨氮為57.85mg/L，總磷為9.5mg/L，濁度為115.92NTU，pH=7.58，COD=396.14mg/L等。經過缺氧濾池+兩級曝氣生物濾池的處理，出水水質如下:氨氮小于5mg/L，總磷為4.9mg/L，濁度為1NTU～2NTU，pH=7.5，COD=10mg/L～20mg/L。實驗的目的是要使得出水水質達到GB 18918-2002中的一級A排放標準，其要求水質為:氨氮小于5mg/L，總磷小于0.5mg/L，濁度小于1NTU，pH=6.5～8.5，COD ＜60mg/L。由此可以看出，經過缺氧濾池+兩級曝氣生物濾池的處理，出水的氨氮，濁度，pH，COD均可達到GB 18918-2002中的一級A排放標準，但是總磷的含量卻無法達到國標的要求。因此，必須增加后續除磷的環節。

實驗中采用了化學除磷的方法。通過試驗確定硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁以及氫氧化鈣這六種混凝劑均能夠使得出水的總磷含量降低到0.5mg/L以下，通過經濟性比較確定硫酸亞鐵為最經濟的除磷混凝劑。

1 實驗方法

將各種混凝劑配置成10g/L的溶液，然后取500mL的水樣六個，分別加入0mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL 的10g/L 的混凝劑(對應的混凝劑的投加量分別為:0mg/L，20mg/L，40mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L)。快速攪拌使其充分的混合均勻，然后以50r/min的轉速攪拌約1min。待充分反應后用單層中速濾紙過濾，棄去起初的約20mL過濾液，取過濾后的溶液10mL進行總磷含量的檢測試驗。

2 實驗數據

1)混凝劑單獨使用時的除磷效果。

通過對硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁以及氫氧化鈣這六種混凝劑的反復對比實驗，實驗結果如表1所示。

表1 混凝劑單獨使用時的除磷效果

表1所顯示的是各種混凝劑將出水中總磷的含量降至0.5mg/L以下時的投加量以及此時的去除率和鐵鋁鈣分別與磷的摩爾比。理論上，三價鋁和鐵離子與等摩爾磷酸反應生成磷酸鋁和磷酸鐵。由于污水中成分極其復雜，含有大量陰離子，鋁、鐵離子會與它們反應，從而消耗混凝劑，使得這個比值有所增大。各種混凝劑單獨使用時的除磷效果比較圖如圖1所示。

圖1 混凝劑單獨使用時的除磷效果

2)混凝劑與PAM聯用時的除磷效果見表2。

在強化絮凝沉淀中，為了降低藥耗，節約成本，提高處理率，充分發揮不同絮凝劑間的協同作用，通過多次實驗和在工程上的實際應用，無機絮凝劑與有機絮凝劑的復配使用能夠達到較好的效果。復配使用中，先加入帶正電荷的無機絮凝劑，使污水中膠體脫穩，再加入帶負電荷的陰離子型聚丙烯酰胺，使脫穩后的膠體顆粒通過架橋作用和網捕作用迅速長大。這樣可使混凝劑的投加量減少，提高混凝劑的效果，降低成本。

表2 混凝劑與PAM聯用時的除磷效果

各種混凝劑單獨使用時的除磷效果比較圖如圖2所示。

3 混凝劑單獨使用以及與PAM聯用的經濟性比較

從表1中的數據還可以看出，采用三氯化鐵、硫酸亞鐵、聚合氯化鋁、硫酸鐵、石灰以及硫酸鋁作混凝劑時，都可以達到一級A標準，這六種混凝劑的經濟性比較如表3所示(由于每次測定原水中總磷的含量都不相同，這次比較將原水中總磷的含量假設為7.5mg/L)。

圖2 混凝劑與PAM聯用時的除磷效果

表3 各種混凝劑單獨使用的經濟性比較

同時由表2中的數據可以看出，混凝劑與PAM聯用能夠使得混凝劑的投加量減少，從而降低成本。其經濟性比較如表4所示。

表4 各種混凝劑與PAM聯用的經濟性比較

由表3的經濟分析可以看出:采用七水合硫酸亞鐵作為除磷的混凝劑是最經濟的，當進水水中總磷的含量為7.5mg/L時，每噸水所需的混凝劑的投加量大約為74mg/L，所需的費用大約為0.03元，是最經濟的。使用氫氧化鈣的效果也比較明顯，當進水中總磷的含量為7.5mg/L時，每噸水所需的混凝劑的投加量大約為176mg/L，所需的費用大約為0.09元，也是比較經濟的。但是氫氧化鈣的投加量很大，產生大量的沉淀，同時會使出水的pH值提高到10以上，因此如果采用石灰來處理的話還要考慮后續增加降低出水ph值的工序。勢必會增加治水的成本，是不可取的，因此經過比較確定最為經濟的除磷混凝劑為硫酸亞鐵。

從表4的數據可以看出:適當的投加PAM可以減少混凝劑的投加量，同時可以降低治水的成本，也可以降低污泥的產量。而且從表4的數據還可以看出:硫酸亞鐵+PAM聯用是最為經濟的一種方法，在這個環節每噸水的成本為0.023元，比僅投加混凝劑時節省了0.007元，僅從這個數據看來似乎并顯示不出它的優勢，但是城市污水的量比較大，假如一個日處理量為10萬m3的污水處理廠，則每天節省的混凝劑費用就是700元，每年可節約25.55萬元。其經濟效益顯而易見。

4 結語

1)采用化學除磷來強化生物除磷能夠使得出水的總磷含量達到GB 18918-2002中規定的總磷含量低于0.5mg/L的要求，在技術上是可行的;

2)實驗通過對硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁以及氫氧化鈣這六種混凝劑進行對比實驗并通過技術經濟比較，確定硫酸亞鐵的除磷效果最好，并且通過經濟比較，確定其也是最為經濟的除磷混凝劑;

3)混凝劑與PAM聯用，可以強化混凝沉淀，減少混凝劑的投加量，降低成本;

4)采用缺氧濾池+兩級曝氣生污濾池+化學除磷的工藝流程處理城市污水，出水的各項指標均能夠達到國標規定的值以下，能夠達到回用的標準，在水資源越來越緊缺的今天，具有較大的實用價值。

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