鈣鹽處理磷酸鹽廢水的相關研究

摘要：通過投加片堿調節PH值，投加氯化鈣生成磷酸鈣、羥基磷酸鈣沉淀，從而達到對總磷的去除。本研究主要探討相同片堿、氯化鈣的投加量，不同的投加順序對比總磷的去處效果、反應機理、加藥前后的PH值變化、混凝沉淀效果等。分析兩種不同加藥順序的優缺點，為含磷廢水處理提供參考。

關鍵詞：磷酸鹽廢水；片堿；氯化鈣

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2017）04-0145-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2017.04.069

Abstract： The addition of calcium chloride to form calcium phosphate and calcium phosphate precipitation was carried out by adding the addition of calcium chloride to the removal of total phosphorus. In this study， we investigated the effects of the same amount of caustic soda and calcium chloride on the effect of total phosphorus addition， the reaction mechanism， the change of PH value before and after dosing， and the effect of coagulation and sedimentation. The advantages and disadvantages of two different dosing sequences were analyzed， which could provide reference for the treatment of phosphorus - containing wastewater.

Key words： Phosphate wastewater； Caustic soda； Calcium chloride

磷是引起水體富營養的根源，雖然城市污水的磷含量很低，但是其排放水量極大。如未經處理直接排除水體，將會嚴重污染水環境。磷雖然是一種構成生物體必不可少的營養物質，且本身沒有毒性。但是當大量的磷同其他營養物質一起排入水體時，問題就產生了。藻類的大量生長使水體的生態平衡失調，導致了水體富營養化，由此產生的后果非常嚴重，所以我們必須要控制好排放廢水中的磷含量。

現實中含磷廢水[1]的來源很廣泛，而含磷廢水大多來源于生活污水、生化制藥、金屬表面處理、工廠和畜牧業廢水等等。此研究主要對象是屬于金屬[2]表面處理產生的鋁陽極氧化廢水。鋁陽極氧化膜已被廣泛地應用于防腐和表面裝飾。在工業和民用的鋁結構與鋁制品中，大約有65%需經過表面處理，建筑工業、航空和航天工業及汽車制造工業用的鋁構件與零件，幾乎全部要經過陽極氧化處理或涂層處理。在這一生產過程中產生的廢水就是鋁陽極氧化廢水。

此研究主要針對的是鋁陽極氧化廢水中總磷的去除。總磷的化學去除方法主要是鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽沉析。但在眾多的方法中，既要考慮成本又能保證去除效果的，鈣鹽除磷最為經濟可行、廣泛應用。

1 相關反應化學原理

投加鈣鹽，鈣離子與磷酸根反應生成沉淀，反應式如下：

5Ca2+ + 7OH- + 3H2PO -4 → Ca5 （OH） （PO4） 3 ↓+ 6H2O

3Ca2+ + 2PO -4 →Ca3 （PO4）2 ↓

同時鈣離子與氫氧根反應生成沉淀，反應式如下：

Ca2+ + 2OH- → Ca （OH）2 ↓

2 實驗部分

2.1 小試水樣的性質

實驗用的水樣來源于廣東省惠州電子有限公司生產車間廢水，其主要產品是蘋果、華為、OPPO、VIVO手機或平板電腦的金屬外殼。

廢水主要含有含有正磷酸鹽、COD、總酸度等污染物，按照正磷酸鹽的濃度，將廢水氛圍低濃度、中濃度、高濃度。

低濃度廢水的總磷含量為200mg/L，COD含量為120mg/L， pH為2.13；中濃度廢水的總磷含量為560mg/L，COD含量為250mg/L， pH為1.5；高濃度廢水的總磷含量為2000mg/L，COD含量為320mg/L， pH為1.1。

2.2 試劑與儀器

（1）試劑：10%的NaOH溶液；10%的石灰溶液；10% 氯化鈣溶液；0.1%PAM溶液。

（2）儀器：玻璃燒杯；電子天平；pH計； CJJ78-1試驗磁力攪拌機；壓力鍋；752型紫外分光光度計。

2.3 實驗方法

小試一：PH最佳控制值。

分別取500mL中濃度廢水到5個燒杯中。然后投加10%的NaOH溶液調節PH值， 分別把PH值控制在11、10.5、10、9.5和9。再向5個燒杯分別投加相同量的氯化鈣溶液20mL。因為投加氯化鈣后PH值會有所下降，故需要再添加NaOH溶液把PH控制回設定值。最后投加適量的PAM溶液混凝沉淀，取上清液檢測分析，結果見表1。

從表1的小試結果（中濃度）可以得出去除總磷的最佳PH值應該是10以上，而控制在10.5時可以達到最佳效果，成本也相對節約。

小試二：相同加藥量，不同加藥順序，對比總磷的去除效果。

首先根據鈣磷的摩爾比2：1計算出處理低濃度廢水氯化鈣[2]溶液的投加量為6.8mL；高濃度廢水氯化鈣溶液的投加量為67.8mL。

分別取500mL低濃度廢水到2個燒杯中。然后向1號燒杯投加6.8mL氯化鈣溶液。再投加10%的NaOH溶液調節PH值，把PH值控制在10.5，并記錄下所投加NaOH溶液的量。最后投加適量的PAM混凝沉淀，取上清液檢測分析；2號燒杯先投加NaOH溶液調節PH，投加量與1號燒杯一樣。再投加6.8mL的氯化鈣溶液。最后投加適量的PAM溶液混凝沉淀，取上清液檢測分析。結果見表2。

高濃度廢水實驗步驟與低濃度一樣，只是投藥量不一樣。結果見表3。

從表2的小試結果（低濃度）可以知道，同樣的加藥量，先投加NaOH后投加氯化鈣會使最終的PH值偏低，明顯影響總磷的去除效果。同樣的加藥量，先投加氯化鈣后投加NaOH調整PH，出水總磷含量可達標。而先投加NaOH調整PH后投加氯化鈣，不但不達標，而且效果很不好。

從表3的小試結果（高濃度）可以知道，因為原水PH值很低，所以需要投加大量的NaOH。相同的加藥量，先投加NaOH后投加氯化鈣最終的PH值要高，對總磷的去除效果也明顯較好。可以把總磷含量2000mg/l的原水降低到20mg/l，去除率高達99%。

小試三：相同加藥量，不同加藥順序，相同最終PH值，對比總磷的去除效果。

因為通過小試二低濃度可以知道先投加NaOH后投加氯化鈣，最終PH值會下降。而且PH低于8，不利于總磷的去除，所有要進行小試三。

分別取500mL低濃度廢水到3個燒杯中。然后向1號燒杯投加6.8mL氯化鈣溶液。再投加10%的NaOH溶液調節PH值，把PH值控制在10.5，并記錄下所投加NaOH溶液的量。最后投加適量的PAM混凝沉淀，取上清液檢測分析；2號燒杯先投加NaOH溶液調節PH，投加量與1號燒杯一樣。再投加6.8mL的氯化鈣溶液。最后投加適量的PAM溶液混凝沉淀，取上清液檢測[3]分析；3號燒杯先投加NaOH溶液調節PH，投加量與1號燒杯一樣。然后投加6.8mL的氯化鈣溶液。再用NaOH溶液把PH值調回10.5。最后投加適量的PAM溶液混凝沉淀，取上清液檢測分析結果見表4。

表4的小試結果（低濃度）是在表2的基礎上進一步實驗。因為先投加NaOH后投加氯化鈣會使最終的PH值偏低，總磷去除效果不佳，為了證明是PH值的影響，在PH值降低后再投加少量NaOH調整PH=10.5。表示4結果明確說明了問題，最終PH值都在10.5時，不同的投藥順序其總磷的去除效果一樣。只是先投加NaOH后投加氯化鈣最后還需要補充投加少量的NaOH，增加了成本。

小試四：石灰調節PH值，對總磷的去除效果（高濃度）。

分別取500mL高濃度廢水到5個燒杯中。然后依次向5個燒杯投加一定量的石灰溶液，分別把PH值控制在6.5、7.5、8.5、9.5、10.5，記錄下石灰溶液的投加量。再投加適量的PAM混凝沉淀，取上清液檢測分析，結果見表5。

從表5的小試結果（高濃度）可以知道，當鈣離子提供足夠的情況下，反應PH無需太高也可以達到去除效果，但反應PH仍需偏堿性。

小試五：石灰調節PH值，對總磷的去除效果（低濃度）。

分別取500mL低濃度廢水到5個燒杯中。然后依次向5個燒杯投加一定量的石灰溶液，分別把PH值控制在9、9.5、10、11、11.5，記錄下石灰溶液的投加量。再投加適量的PAM混凝沉淀，取上清液檢測分析，結果見表6。

從表6的小試結果（低濃度）可以知道，在鈣離子提供不足的情況下，盡管PH值不斷升高，但最終的去除效果仍然不理想。只有在鈣離子提供足夠，反應PH值偏堿性的條件下，才能達到理想的去除效果。

3 結論

從以上表1、表2、表3、表4的小試結果可以得出結論：無論是哪一種投藥順序，只要投加了一定量的氯化鈣去除總磷[4]，其出水的COD就會高于原水的COD，而且COD的提高幅度與氯化鈣的投加量成正比。無論是哪一種投藥順序，產生的污泥量都相差不大。

處理中、低濃度的含磷廢水，應采用先投加氯化鈣后投加NaOH這一投藥順序，既保證了處理效果又節約了成本。

處理高濃度的含磷廢水，應采用先投加NaOH后投加氯化鈣這一投藥順序，最終的PH較高，有利于總磷的去除。

處理中低濃度的含磷廢水，可以先用石灰溶液調節PH值，再投加氯化鈣溶液補充鈣離子。因為石灰溶液既可以調節PH值，又可以提供鈣離子，節省了氯化鈣的投加量。

參考文獻

[1]熊鴻斌，劉文清，李鴻敬.鈣法處理高濃度含磷廢水[J].中國給水排水，2003，19（5）：91-92.

[2]張林生，鞠宇平等..石灰沉淀–結晶法處理高濃度含磷廢水[J].給水排水，2002，28（5） ：42-44

[3]韓坤，張敏莉.磷化廢水處理的試驗與研究[J].工業水處理，2000，20（5）：31-32.

[4]爾麗珠，石灰法處理高濃度含磷廢水技術[J].電鍍與精飾，2008，30（5）：39-40.

作者簡介：姜維（1982-），男，專科，研究方向為工業廢水處理。