摘要：以某城市污水廠生化出水為研究對(duì)象，通過(guò)試驗(yàn)研究聚合氯化鋁鐵中Al2O3與Fe3+的含量變化對(duì)除磷效果的影響。同時(shí)，研究了聚合氯化鋁鐵的投加量對(duì)除磷效果的影響。結(jié)果表明：聚合氯化鋁鐵中Al2O3含量為9.0%，F(xiàn)e3+含量為0.8%時(shí)處理效果最佳。而出水的聚合氯化鋁鐵藥劑用量在120mg/L時(shí)，TP出水濃度為0.09mg/L，可確保污水廠出水總磷TP≤0.10mg/L的內(nèi)控排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)除磷聚合氯化鋁鐵除磷劑吸附架橋

中圖分類(lèi)號(hào)：X703

AnExperimentalStudyonthePhosphorusRemovalofPolyaluminumFerricChloride

HUXiaocongYUXujieSHENGJunqiang

ZhejiangAmksEnvironmentalTechnologyCo.，Ltd.，Hangzhou，ZhejiangProvince，310000China

Abstract：Takingthebiochemicaleffluentofanurbansewagetreatmentplantastheresearchobject，thispaperstudiestheinfluenceofchangesinthecontentofAl2O3andFe3+inpolyaluminumferricchlorideonphosphorusremovalefficiencythroughexperiments，andalsostudiestheeffectofthedosageofpolyaluminumferricchlorideonphosphorusremovalefficiency.Theresultsshowthatthebesttreatment effectisachievedwhentheAl2O3contentis9.0%andtheFe3+contentis0.8%inpolyaluminumferricchloride.Whenthedosageofpolyaluminumferricchlorideagentintheeffluentis120mg/L，theeffluentconcentrationoftotalphosphorus（TP）is0.09mg/L，whichcanensuretheinternalcontroldischargestandardofTP≤0.10mg/Linthesewageeffluent.

KeyWords：Chemicalphosphorusremoval;Polyaluminumferricchloride;Phosphorusremovalagent;Adsorptionbridging

鑒于工業(yè)與城市的發(fā)展，排入地表水的污染物使得水環(huán)境的承載能力變得脆弱，特別是過(guò)多的磷排放導(dǎo)致水體產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化[1]。城市污水廠作為一個(gè)城市的排水大戶，對(duì)城市河道斷面水體影響至關(guān)重要。城市污水廠通過(guò)提高出水磷的排放標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)保證河道斷面水質(zhì)達(dá)標(biāo)。但在大多數(shù)城市污水廠，通過(guò)單一生物法來(lái)提高磷的去除率難度很大，需要配套化學(xué)法[2]除磷工藝進(jìn)一步處理?；瘜W(xué)法除磷是一種工藝成熟、實(shí)際操作簡(jiǎn)便、效率高，去除率穩(wěn)定，不存在磷的二次釋放再次污染水質(zhì)的問(wèn)題。化學(xué)除磷普遍使用的藥劑有以下幾方面內(nèi)容。

（1）鈣鹽除磷劑。一般較常用的有石灰、氯化鈣等，作用機(jī)理主要是是鈣鹽與磷酸鹽反應(yīng)后通過(guò)生成磷酸鈣沉淀去除。（2）鐵鹽除磷劑。一般較常用的有硫酸亞鐵和三氯化鐵，作用機(jī)理主要是鐵離子會(huì)與水中的負(fù)電膠體顆粒中和，與磷酸鹽反應(yīng)后通過(guò)生成磷酸鐵沉淀去除。（3）鋁鹽除磷劑。一般較常用的有聚合氯化鋁、硫酸鋁，作用機(jī)理主要是通過(guò)吸附架橋沉淀等作用去除。（4）復(fù)合除磷劑[3]。一般較常用的有聚合氯化鋁鐵。復(fù)合除磷劑作用機(jī)理主要是集合了鐵鹽與鋁鹽兩種的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到去除的效果。針對(duì)城市污水廠的末端處理，鈣鹽除磷劑產(chǎn)生的污泥量大，會(huì)增加原有污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷；鐵鹽除磷劑殘留水中的鐵會(huì)對(duì)后續(xù)紫外消毒系統(tǒng)造成影響；鋁鹽除磷劑沉淀輕，沉淀效果易受影響，處理效果上不如鐵鹽效果好，但復(fù)合除磷劑既有鋁鹽自身的優(yōu)點(diǎn)，又補(bǔ)上了鐵鹽易沉淀的優(yōu)勢(shì)，兩者相互補(bǔ)強(qiáng)，沉淀效果有了大大的提升。因此，本次研究對(duì)聚合氯化鋁鐵的除磷效果進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)小試得出其最優(yōu)配比與投加量，對(duì)污水廠除磷的提標(biāo)改造實(shí)際運(yùn)用提供數(shù)據(jù)支持。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1試驗(yàn)藥劑

某藥劑廠商提供的不同含量的液態(tài)聚合氯化鋁鐵，聚合氯化鋁鐵中Fe3+含量分別為0.4%、0.6%、0.8%、1.0%，Al2O3含量分別為8.0%、8.5%、9.0%、9.5%。

1.1.2試驗(yàn)用水

取自某城市污水處理廠生化池出水。試驗(yàn)水TP參數(shù)為1.1mg/L。

1.2試驗(yàn)儀器

TS6系列程控混凝實(shí)驗(yàn)攪拌儀，YXQ-LS-18S1醫(yī)用手提式蒸汽滅菌鍋，SP722E分光光度計(jì)，30mm比色皿，50mL具塞磨口刻度管等。

1.3試驗(yàn)方法

取某城市污水處理廠生化池出水做為試驗(yàn)水樣。投加含Al2O3含量不同的聚合氯化鋁鐵藥劑，F(xiàn)e3+含量暫定為：0.7%，設(shè)置攪拌裝置轉(zhuǎn)數(shù)為60r/min，反應(yīng)的時(shí)間設(shè)置為120s，沉淀停留時(shí)間為30min，取上清液測(cè)定總磷，選出最佳的一組。在最佳Al2O3含量條件下選取Fe3+含量不同的藥劑進(jìn)行試驗(yàn)，確定處理效果最佳的Fe3+含量，再根據(jù)最佳的藥劑配比，得出廢水除磷的最佳藥量。

1.3.1Al2O3含量對(duì)城市污水處理廠生化出水除磷效果影響

取4組試驗(yàn)水樣1000mL，投加Fe3+含量為：0.7%，Al2O3含量分別為8.0%、8.5%、9.0%、9.5%的聚合氯化鋁鐵，投加量100mg/L，設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)60r/min，攪拌120s后沉淀30min，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測(cè)定總磷。

1.3.2Fe3+含量對(duì)除磷效果影響

取4組試驗(yàn)水樣1000mL，投加Al2O3含量9.0%，F(xiàn)e3+含量分別為：0.4%、0.6%、0.8%、1.0%的聚合氯化鋁鐵。投加量100mg/L，設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)60r/min，攪拌120s后沉淀30min，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測(cè)定總磷。

1.3.3聚合氯化鋁鐵投加量對(duì)除磷效果影響

取6組試驗(yàn)水樣1000mL，投加Al2O3含量9.0%，F(xiàn)e3+含量0.8%的聚合氯化鋁鐵進(jìn)行最佳投加量試驗(yàn)，投加量：50mg/L、80mg/L、120mg/L、150mg/L、180mg/L、260mg/L，設(shè)置轉(zhuǎn)數(shù)60r/min，攪拌120s后沉淀30min，反應(yīng)結(jié)束后取上清液測(cè)定總磷。

2結(jié)果與分析

2.1Al2O3含量對(duì)除磷效果影響

Al2O3含量對(duì)除磷效果的影響如圖1所示。聚合氯化鋁鐵中鐵含量固定時(shí)，隨著Al2O3占比的增加，TP的去除率呈下降趨勢(shì)，含量至8.5%后下降趨勢(shì)變緩，至9.0%時(shí)趨于平穩(wěn)?？紤]Al2O3含量對(duì)除磷影響的主要作用機(jī)理為當(dāng)鋁鹽進(jìn)入水中時(shí)，Al3+一方面與PO43-反應(yīng)生成磷酸鋁沉淀除磷外，同時(shí)還會(huì)水解后生成單核絡(luò)合物Al（OH）2+、AlO2-等，單核絡(luò)合物通過(guò)碰撞縮合，形成一系列多核絡(luò)合物Aln（OH）m（3n-m）+（n>1，m≤3n），這些鋁的多核絡(luò)合物可通過(guò)壓縮雙電層、架橋吸附等作用，進(jìn)一步去除水中的磷含量。而當(dāng)水中磷濃度較低時(shí)，吸附架橋等作用均減弱，除磷效果減弱。因此，在此反應(yīng)條件下，確定聚合氯化鋁鐵中最佳Al2O3含量為9.00%。

2.2Fe3+含量對(duì)除磷效果影響

Fe3+含量對(duì)除磷效果的影響如圖2所示。聚合氯化鋁鐵中Al2O3含量固定時(shí)，F(xiàn)e3+除磷原理主要是通過(guò)Fe3+與PO43-發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)PO43-+Fe3+→FePO4↓，由于形成的絡(luò)合物FePO4溶解度遠(yuǎn)低于磷酸鹽根離子的濃度，因此可以有效去除水中的磷。結(jié)果表明：隨著聚合氯化鋁鐵中鐵含量的增加，除磷效果越好。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也可觀察到，鐵含量的提高，可加速礬花的沉淀，提高化學(xué)除磷的沉淀的效果。但鐵含量不宜過(guò)高，過(guò)高會(huì)增加水體的色度，對(duì)污水廠末端紫外消毒[4]的效果存在一定的影響。通過(guò)綜合考慮，確定聚合氯化鋁中最佳Fe3+含量為0.8%。

2.3聚合氯化鋁鐵投加量對(duì)除磷效果影響

聚合氯化鋁鐵含量對(duì)除磷效果的影響如圖3所示。聚合氯化鋁鐵是在鋁鹽和鐵鹽混凝水解機(jī)理的基礎(chǔ)上發(fā)明出來(lái)的一種無(wú)機(jī)高分子混凝劑。根據(jù)協(xié)同增效的原理，聚合氯化鋁鐵集鋁鹽與鐵鹽的優(yōu)點(diǎn)，相互補(bǔ)強(qiáng)，既有鋁鹽的吸附架橋能力，又有鐵鹽易沉淀的優(yōu)勢(shì)。結(jié)果標(biāo)明：加藥量到達(dá)120mg/L后去除率曲線放緩。從廢水處理成本和污泥量考慮，確定最佳聚合氯化鋁鐵投加量為120mg/L。

3小結(jié)

根據(jù)小試結(jié)果分析，聚合氯化鋁鐵中Al2O3含量9.0%，F(xiàn)e3+含量0.8%時(shí)處理效果最佳。原水總磷1.1mg/L時(shí)，藥劑用量在120mg/L時(shí)去除效果最佳，且能滿足污水廠TP≤0.10mg/L的內(nèi)控要求。

4運(yùn)用至城市污水廠可行性分析

本文以浙江某城市污水廠為例，建設(shè)處理規(guī)模為320000m3/d。污水廠生化運(yùn)行處理工藝采用的是改良型SBR[5]生化池，該池型為集生物降解、二沉等功能于一池，生化池后還配套有獨(dú)立的高效沉淀池。聚合氯化鋁鐵可直接投加在高效沉淀池的混凝區(qū)內(nèi)，經(jīng)混凝反應(yīng)后進(jìn)入高效沉淀區(qū)沉淀。聚合氯化鋁鐵在反應(yīng)區(qū)內(nèi)投加量少，對(duì)原有水質(zhì)pH值影響小，原有工藝系統(tǒng)不需要做其他調(diào)整，新增聚合氯化鋁鐵藥劑系統(tǒng)可直接運(yùn)行使用。

5結(jié)論

1. 聚合氯化鋁鐵作為污水廠末端的除磷劑，其含量在Al2O3含量9.0%，F(xiàn)e3+含量0.8%時(shí)處理效果最佳。原水總磷1.1mg/L時(shí)，藥劑的用量在120mg/L時(shí)總磷去除效果最佳。
2. 城市污水廠末端投加聚合氯化鋁鐵除磷，適用于有獨(dú)立沉淀池配套的污水處理系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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