水處理化學(xué)除磷及其過程優(yōu)化探討

田斌

摘要：近年來我國工業(yè)領(lǐng)域的逐漸發(fā)達(dá)以及居民日常生活用水量的不斷增加，都直接導(dǎo)致了各個(gè)污水處理廠需要處理污水和廢水的工作量大大增加。而一般來說，污水和正常的水質(zhì)相比，其中往往會(huì)含有更多的磷這一化學(xué)物質(zhì)，水中磷元素會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，在這樣的前提下，如若不對其進(jìn)行有效的除磷處理，其排放之后對周圍環(huán)境和水質(zhì)造成的影響將是不容小覷的。因此，本文通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，以提高污水的除磷水平為目的進(jìn)行研究，希望能夠找出最佳的除磷方案，并對其過程進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的優(yōu)化[1]?，F(xiàn)就此展開分析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廢水；生活污水；化學(xué)除磷；化學(xué)實(shí)驗(yàn)；優(yōu)化方案

引言：

工業(yè)發(fā)展是一把雙刃劍，因此我們必須正確看待其發(fā)展的同時(shí)帶來的各種污染，才能夠真正促進(jìn)其可持續(xù)發(fā)展。例如工業(yè)廢水這一嚴(yán)重污染我國河流水質(zhì)的工業(yè)產(chǎn)物。而除了工業(yè)領(lǐng)域之外，我國居民日常生活所使用的含磷物質(zhì)的增加，也在促使其生活污水中的含磷量的不斷提高。而為了有效應(yīng)對和處理這一現(xiàn)象，我國的污水處理廠就必須不斷優(yōu)化其除磷方法。當(dāng)前除了傳統(tǒng)的吸附法等方法之外，使用得最為廣泛的方法就是化學(xué)除磷法了，這一方法不僅流程簡單，且處理效果也較為顯著[1]。但由于其容易受到藥物劑量等多種因素的影響，因此，如若不對其具體的除磷過程進(jìn)行有效的探索，必然會(huì)影響其最終的效果。本文就此展開研究和分析。

一、除磷化學(xué)實(shí)驗(yàn)所需的材料和運(yùn)用的方法

（一）淺析樣本來源及其資料

本次研究所選取的污水樣本來自于我公司稀土冶煉廢水。所有的廢水均為生化池混合液，其還沒有進(jìn)入下一步驟的二沉池。除此之外，在收集好樣本之后，對其進(jìn)行一段時(shí)間的靜置，使其中的泥和水分離開來。并測得其上層所含有的磷這一成分的含量在每升4.8毫克左右。

（二）淺析本次實(shí)驗(yàn)所用的材料

在本次實(shí)驗(yàn)過程中，采用由含量為百分之九十六的三氯化鐵以及分析純硫酸亞鐵鹽來配置所需的除磷溶液。先將這兩種溶液分別加水配制成溶液，將配制所得的溶液的濃度控制在百分之十左右。除此之外，再將以上配制而成的兩種溶液以一比一的摩爾比進(jìn)行充分的混合并待用，制成第三種除磷溶液，也就是混合液[1]。

（三）淺析進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方法

從樣本中抽取四百毫升的污水，且在其中加入事先準(zhǔn)備好的化學(xué)溶液。溶液占樣本的比例從0.05%到0.3%不等，每一份樣品中加入的溶液按照0.05%的含量來遞增[1]。接下來，分別采取兩種不同的攪拌方式來進(jìn)行除磷攪拌。其一是先采取100rpm的轉(zhuǎn)速，對樣本和溶液進(jìn)行快速的攪拌混合，此過程持續(xù)兩分鐘。接下來再用40rpm的轉(zhuǎn)速，繼續(xù)攪拌十分鐘，結(jié)束攪拌。其二是同樣采用100rpm的轉(zhuǎn)速對兩者進(jìn)行充分的攪拌，不過和第一種方式不同，此次持續(xù)時(shí)間為半分鐘。然后再采用50rpm的轉(zhuǎn)速，進(jìn)入緩慢攪拌的進(jìn)程，攪拌時(shí)長同樣為十分鐘[2]。在攪拌結(jié)束之后，使其混合物得到充分的靜置。靜置之后從其上層的混合液體中抽取部分，測量其當(dāng)前的含磷量，以此來判斷不同劑量及不同攪拌方式所帶來的除磷效果有何差異。

二、淺析實(shí)驗(yàn)效果

（一）淺析不同的化學(xué)溶液所產(chǎn)生的去鱗效果

在本次實(shí)驗(yàn)中，所采取的化學(xué)實(shí)驗(yàn)溶液一共有三種，其一是純二價(jià)鐵離子溶液；其二是純?nèi)齼r(jià)鐵離子溶液；其三是這兩者充分混合之后的產(chǎn)物[3]。不管是其中的哪一種溶液，在實(shí)驗(yàn)過程中都保持相互之間一致的投入使用量，控制其他的影響因素不變。而就其最后的除磷效果來看，我們發(fā)現(xiàn)，使用了純二價(jià)鐵離子溶液作為除磷試劑之后，其最后所獲得的溶液當(dāng)中的含磷量僅為每升0.56毫克[3]。而在使用了復(fù)合試劑作為除磷試劑之后，其最后所得的溶液除磷效果僅次于前者，含磷量為每升0.68毫克。最后剩下的純?nèi)齼r(jià)鐵離子溶液處理過后的溶液含磷量高達(dá)每升0.84毫克，其效果較之前兩者都更差。

（二）淺析在相同試劑中使用不同劑量的效果

經(jīng)過觀察和統(tǒng)計(jì)，我們得知，當(dāng)試劑的體積在樣本中所占的比例達(dá)到了0.15%的時(shí)候，其除磷效果要達(dá)到頂峰值。且總的來說，隨著其所占比例的不斷增加，其除磷效果的變化呈現(xiàn)為一條倒U型曲線，也就是先上升后降低，0.15%的比例是其使用效果的最高峰。

（三）淺析不同的轉(zhuǎn)速對除磷效果所產(chǎn)生的影響

本研究之所以將攪拌速度的變化納入對最終除磷效果產(chǎn)生影響的變量當(dāng)中，主要是由于轉(zhuǎn)速的大小會(huì)對藥劑的擴(kuò)散速率產(chǎn)生不容小覷的影響[3]。這兩者之間的關(guān)系如下：當(dāng)轉(zhuǎn)速不斷升高的時(shí)候，樣本中含磷量的變化也是以一條倒U型的曲線來呈現(xiàn)的。且100rpm的轉(zhuǎn)速是其變化的臨界點(diǎn)。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)速在這一臨界點(diǎn)之前的時(shí)候，我們要想提高其除磷效果，就可以通過對轉(zhuǎn)速的不斷提高來實(shí)現(xiàn)。但是當(dāng)其超過了這一臨界值之后，此時(shí)如若再繼續(xù)增加其轉(zhuǎn)速，那么樣本中的化學(xué)結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到不同程度的破壞，以此來使得最后的除磷結(jié)果大打折扣[3]。因此，在對污水進(jìn)行化學(xué)除磷的過程之中，如若能夠有效地借助這一原理控制其轉(zhuǎn)速，并將能夠?yàn)樽罱K的除磷效果產(chǎn)生不容小覷的影響。除此之外，當(dāng)使用同樣的攪拌速度但是時(shí)間有所區(qū)別的時(shí)候，效果也是不盡相同的。比如在同樣利用100rpm的轉(zhuǎn)速來進(jìn)行除磷的背景下，其中一個(gè)以此轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)了五分鐘，而另一個(gè)只轉(zhuǎn)動(dòng)了半分鐘，那么此時(shí)經(jīng)過測定，前者的溶液當(dāng)中所含的磷物質(zhì)的濃度為每升0.65毫克，低于后者的每升0.79毫克[4]。

（四）淺析除磷之后的樣本形態(tài)

就拿復(fù)合試劑含量占樣本總體的0.15%的例子來說。在樣本投入試劑之前，對其形態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其中顆粒狀態(tài)的磷含量在總體中占到每升2.65毫克。而其中以溶解性無機(jī)狀態(tài)呈現(xiàn)的磷在總體中占到了每升0.98毫克[4]。最后，其以溶解性有機(jī)狀態(tài)的形態(tài)呈現(xiàn)的磷，在總體中以每升0.56毫克的含量存在。而針對以上三種截然不同的磷的存在形態(tài)，不同的藥劑也能夠?qū)ζ淦鸬酵耆煌娜コЧ疫@個(gè)過程中往往伴隨著完全不同的去除機(jī)理[5]。就拿以顆粒狀態(tài)呈現(xiàn)的磷來說，其處理過程主要依賴的是吸附橋的作用，除此之外還有壓縮雙層電的作用[5]。而對于以溶解性無機(jī)呈現(xiàn)的磷而言，使用化學(xué)沉淀的方式，往往是對其進(jìn)行處理的最佳途徑。

三、結(jié)束語

近年來，我國的水污染問題越來越嚴(yán)重，而我國各地的污水處理廠每日所需處理的污水?dāng)?shù)量也越來越多，如若不能發(fā)展出一套有效的污水處理方法，必將對其造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)，且不利于其污水處理效果[5]。而不論是在常見的生活污水還是在工業(yè)污水的處理過程當(dāng)中，除磷過程都是一個(gè)不容小覷的部分，其效果直接決定了接下來的污水處理質(zhì)量，將會(huì)對我國的水質(zhì)環(huán)境起到巨大的影響。因此，本文以具體的化學(xué)試驗(yàn)為依據(jù)，納入了幾種對化學(xué)除磷過程起到較大影響的因素，并對其影響方式和水平逐一進(jìn)行探析，以期能夠?qū)μ嵘覈奈鬯幚硭截暙I(xiàn)一份力量[5]。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：甘肅稀土新材料股份有限公司）