生活废水除磷试验分析

实验部分：仪器与试剂仪器：ZR－6型混凝试验搅拌机，pHS－3C精密pH计，2100N浊度仪，0.45μm微孔滤膜。
　　试剂：PFS（含Fe3＋48g／L），经含Fe3＋240g／L的聚铁稀释而成，实验室制备；聚合氯化铝PAC（Al2O3质量分数30％），使用时配成5％的溶液。
　　实验方法：校园内的生活污水，经二级生化处理后的出水作为混凝实验用水，原水pH为6.8～7.2，浊度为4～6NTU，总磷（以P计）质量浓度在1～4mg／L左右。
　　在实验过程中，通过在二级生物处理前的原水中投加少量的磷酸二氢钾及磷酸氢二钾，来模拟初始总磷质量浓度大于4mg／L的进水。混凝实验用1L烧杯在ZR－6型六联混凝搅拌机上进行，静沉后（无特别说明均为25min）取上清液测定剩余总磷含量。投加PFS（以Fe3＋计）和PAC（以Al2O3计），总磷和溶解性总磷及正磷酸盐的测定均采用标准方法。
　　结果与讨论：pH对PFS和PAC混凝除磷效果的影响由于PFS在合成过程中预先形成了一系列具有较高电荷的羟基多核络合物，因此较普通铁盐具有更强的电中和能力及吸附架桥作用。PFS投加到水中后，聚合物的形态及所带电荷数目受溶液的pH影响较大，也直接影响到PFS的混凝除磷效果。在PFS投加质量浓度为16.8mg／L，总磷初始质量浓度为4.39mg／L的条件下，考察了pH对PFS除磷效果的影响情况。
　　pH对PFS除磷效果的影响在酸性及偏碱性范围内，聚铁水解产物以高聚合物为主，所带电荷数较高，因此在较宽的pH范围内都有一定的电中和能力。在pH为6～9范围内，总磷的去除率均为60％以上，最佳pH在8左右，去除率达到70％；pH升高至9左右时，由于络合物中的PO43－被溶液中越来越多的OH－取代，生成的沉淀以Fe（OH）3为主，使得溶液中残余总磷浓度增加，导致去除率有所降低。
　　在PAC投加质量浓度（以Al2O3计）为17.5mg／L，总磷初始质量浓度为4.39mg／L的条件下，进行了pH对PAC除磷效果的影响试验，与PFS相比，PAC在不同pH条件下的混凝除磷性能表现出不同的规律。在pH为7～10的范围内，PAC对总磷的去除率为60％左右，最佳pH在9左右。在酸性条件下，PAC对总磷的去除效果较差，去除率均低于30％。因为当pH＜6时，铝盐投加至水中后，主要以Al3＋状态存在，高电荷低聚合度的配合离子占主要地位，难以发挥吸附架桥作用，混凝除磷的效率较低；pH在6～9之间，铝盐水解的主要形态为Al13（OH）534＋，随着pH继续增加，出现多核聚集或聚合度很大的氢氧化铝胶体占绝对多数，混凝吸附除磷的效果最好。
　　pH对PAC除磷效果的影响由于化学除磷是由化学沉析和絮凝作用共同完成的，两个过程都非常重要。对P的处理效果有赖于Al絮体的吸附能力和絮体的分布。在总磷初始质量浓度为3.74mg／L，pH分别为8.5和5.5的条件下，不同铝盐投加量对总磷的去除效果，在pH为8.5和5.5的条件下，总磷的最高去除率分别为89％和26％。由此可见，pH对PAC除磷具有较大的影响，当选择PAC作为混凝除磷絮凝剂时，适当调节pH，使其落在PAC混凝的最佳pH范围内，可以在较低的混凝剂投加量条件下，获得较高的除磷效率。
　　结论：PFS与PAC相比，更适合于在中性条件及初始总磷质量浓度较低的条件下使用。PFS对初始总磷质量浓度为2～4mg／L的废水，去除率均在75％以上。当初始总磷质量浓度在1.09～2.4mg／L范围内时，投加PFS10mg／L，可使出水总磷质量浓度降至0.5mg／L左右，溶解性正磷酸盐（PO43－P）的去除率达到98％以上，具有良好的经济性。pH对PAC除磷具有较大的影响。当选择PAC作为混凝除磷絮凝剂时，应适当调节pH，使其在PAC混凝的最佳pH范围内，特别是对于初始浓度较高的总磷，宜在偏碱性条件下采用PAC混凝除磷。在实际操作中，应针对原水及生物处理出水后总磷及正磷酸盐的变化，选择适当的加药量范围，在保证出水水质的前提下，尽量减少药剂投加量。