城市生活污水除磷的试验研究

第34卷第11期水处理技术Vol.34 No.11142008年11月TECHNOLOGY OF WATER TREATMENTNov.,2008城市生活污水除磷的试验研究张教强，祝俊， 苏力宏,寇开昌(西北工业大学理学院应用化学系，陕西西安710072)摘.要:以氯化镁及碳酸氢铵为沉淀剂,研究了模拟及城市生活废水除磷的影响因素.试验发现，介质的pH、沉淀剂用量、搅拌时间等都会影响除磷的效果,经单因素及多因素的正交试验发现,最佳的除磷条件为:pH为9.0~10.0.搅拌时间为5 min和氯化镁的投入量为[Mg"V[P]=9.对于磷浓度为6.6 mg.L-与3.2 mg:L'的城市生活废水,经化学沉淀除磷处理后废水中的磷浓度可以降低至I mg'*L以下。关键词:城市生活废水;除磷;化学沉淀法中圈分类号:X703.1文献标识码:A文章编号: 100-0020080 1-044-030磷是产生水体富营养化的最主要因素之一,水 .将样品中的不同形态的磷转化成磷酸盐，然后采用钼体富营养化及其引起的“水华”、“赤潮”的发生,现锑抗分光光度法测定样品中的总磷浓度。已成为全球性的环境问题咽。由于饮用发生水华的.3 试验过程淡水引起家禽、家畜和野生动物死亡的事件时有报将100mL城市生活污水或模拟的含磷废水(由磷道。含磷洗涤剂和农药、化肥的大量使用,近年来水酸二氢钾配制)用05 molL4的NaOH溶液调节pH体磷污染日益加剧。受磷污染的水体，藻类大量繁为9左右,加入沉淀剂,进行搅拌后过滤,以钼锑抗分光殖,藻体死亡后分解会使水体产生霉味和臭味。许多光度法测定母液中磷酸根的含量,计算磷的去除率。种类还会产生霉素,并通过食物链影响人类的健康。2结果与讨论废水除磷的方法有化学沉淀法、电解法、微生物法、水生物法、物理吸附法、膜技术处理法和土壤处理法2.1影响除磺效果的因素分析等，目前就除磷效果比较来说，应用比较多的是化学2.1.1单因素分析沉淀法和微生物法。化学除磷的发展方向一方面是化学沉淀去除磷就是使磷成为不溶性的固体沉开发新的化学药剂，另-方向是对除磷过程中产生淀物，从废水中分离出去的除磷方法,所以在除磷过的沉淀物加以回收利用。本研究考察了氯化镁及氯程中，介质的pH、沉淀剂的加入量及搅拌时间等都化镁与碳酸氢铵联用对于城市污水的除磷效果。会影响到除磷效果。图1示出采用模拟废水(浓度为400 mol*L"(以P计) )进行的pH、磷酸根浓度1试验部分(mg*L)、氯化镁投入量和搅拌时间等单因素的试1.1主要试剂及仪器验结果。氯化镁(MgCl,*6H2O)、磷酸二氢钾( KH,POJ)、从图1 (a)中可以看出,当pH从7.0升高到碳酸氢铵、氯化亚锡、钼酸铵等,上述试剂均为分析纯。9.0时，磷酸根的去除率从29.7%上升到98.29%，722型分光光度计、电动搅拌器.pH仪、离心机等。而当pH从9.0升到10.0后，去除率反而从98.29%1.2 废水中磷酸根及总磷的含测定下降到97.51%,接着去除率随着pH的上升又下降。样品中磷酸根分析采取钼锑抗分光光度法进行。这说明对磷酸根离子去除的最佳pH为9.0~10.0, .总磷测定时,先对样品用浓硫酸及过硫酸钾进行消解，磷酸根去除率可达到98.29%以上的效果。当pH在中国煤化工收稿日期:2008-03-25基金项目:2007届西北工业大学本科毕业设计(论文)重点扶持项目(wd.MHCNMHG作者简介:张敏强(1965-) ,男,博士，副教授,主要从事应用化学方面的教学反研究工作联系电话:029 88431672; E-mail: zhangiq@nwpu.edu.cn.张教强等,城市生活污水除磷的试验研究45而且上升的幅度越来越小，所以取[Mg"]/[P]=9。从图1(c)可以看出,磷的去除率是随搅拌时0f30间的加长而增加的，当搅拌时间为1 min的时候，去of6ot除率为94.56%，而当搅拌时间上升到5min的时开g s0f候，磷酸根离子去除率已经增加到98.27%,当搅拌40时间继续增加的时候，去除率虽然继续有上升趋势，30}7一8910盲一立但上升的幅度已经不大了。根据以.上的单因素试验结果，发现除磷的最佳图1(a) pH 对磷酸根离子去除率的影响试验条件为:介质的pH为9~10,氯化镁的使用量100为[Mg*]/[P]大于或等于9,搅拌时间为5 min,磷的5-去除率可以达到98%以上。开9of2.1.2三 因素的正交试验分析表1为2.1.1中三个单因素的正交试验结果,pH的水平分别为7.9.11, [Mg"]VP]的水平分别为7S3、6.9,搅拌时间的水平分别为1.5、10 min.●[Mg*]P]襄1三因素的正交试验数据Table I Three factors orthogonal expenimental data图1(b)氯化镁用量对磷去除率的影响项目pH (A)[Mg^V(P](B)搅拌时间(C)I7.87164.03197.95》9 t289.54 .215.1922.47241.84224.03182.83思98}R217.6760.0039.6497最优ACuw 96-只从三因素的正交试验所得的极差R可以看出，946-之pH对处理效果的影响最大(R=217.67) ,其次是氯搅拌时间/min化镁的投入量(R=60.00), 最后是搅拌时间(R=图1(c)搅拌时间对磷 去除率的影响圈1介质陂碱度及沉淀剂用等对除确效果的影响39.64)。Fig1 Effect of pH and precipitator dosage oo P removal rate2.2氯化镁对实际城市生活废水中磷的去除试验9.0以下时,Mg2*难以和PO"发生沉淀反应。当pH上从西安郊区不同地点采集生活污水，首先测定升到10.0以上的时候，更多的Mg*+就会和OH产生沉废水样品中磷的含量,分别取废水样品五份各1000淀,磷的去除率就会下降。在试验过程中发现当pH达mL放入五个烧杯中，根据总磷含量加入--定量的到10.0以上的时候，沉淀颜色已经发生了变化,这与MgCl.6H2O,并调节pH,使之达到pH= 9.0、[Mg"]VIP]理论是相符合的,故选择pH范围为9.0~10.0。=9的要求，搅拌- -定时间后离心分离,取上清液进行从图1 (b)可以看出，当[Mg^"/[P]=1.5时，磷的总磷浓度分析,试验结果如表2所示。根据数据的比去除率为75.42%,但当[Mg"][P]=6时，去除率已经较发现,氯化镁对实际废水中磷的去除比较高,而且上升到了97.25%, 到[Mg°]/[P]=9时,去除率达到处理后废水中磷的含量降低到1 mg*L'以下。98.31%。预测当[Mg"]/[P]>9后,去除率会缓慢增加，2.3氯化镆、碳酸氢铵为复合沉淀剂对城市生活废表2城市生活污水的除确试验数据Table2 P removal rate of city life wastewater氯化镁为沉淀剂氯化镁、碳酸氢铵复合沉淀剂初始总磷浓度/mg*L'残留总磷浓度/mg+L-PO:去除率1%残留总磷浓度/mg*L'PO2去除率"%6.6180.76788.4234.425.436 .0.64388.17中国煤化工32.883.8320.53286.11MHCNMHG26.234.2240.87379.3328.663.2330.49284.782.44524.3646水处理技术.第34卷第11期水中磷的去除试验量为6.6 mg'L:与3.2 mg'L),用氯化镁对其进行废水样品的来源及预处理方法同2.2操作,根除磷处理后，使生活废水残留磷浓度可以降低到1据总磷含量加入一定量NHHCO,和MgCl.6H2O，mg.L:4 以下。氯化镁、碳酸氢铵为复合沉淀剂来进行并调节pH至9.0,而且满足NH*](P]=1及[Mg']/[P]除磷处理时，虽其除磷效果不佳，但其在除磷过程中=l.3的要求,搅拌- -定时间后离心分离,取上清液进可以获得具有使用价值的磷酸氢铵，因此也具有一行总磷浓度分析结果如表2所示。试验发现，氯化定的工程应用价值。镁、碳酸氢铵为复合沉淀剂对实际废水中磷的去除率不高，处理后废水中仍残留有2.5~4.5 mgL'的参考文献:磷。但该方法中,可以生成缓效复合肥的磷酸铵镁{,[1] Omoike A I, Vanloon G w. Removal of pbosphons and organic比起氯化镁法更能合理的利用资源，所以从资源的matter removal by alum during wastewater treatment[J].Wat Res,9933(17):3617-3627.有效利用来说,氯化镁、碳酸氢铵法对于城市生活污[2] Quintana M, ColmenarejoMF, BarreraJ, et al. Removal of水的除磷也具有工程应用价值。phosphorus through stnvite pecipitation using a byproduct ofmagnesum oxide production (BMP)effet of the mode of BMP3结论preparation[J].Chemical Engineering Joual2008,136:204-209.通过氯化镁对模拟废水中磷的去除试验，发现[3] 中国环境保护 总局，《水和废水监测分析方法)编委会.水和当控制pH为9.0~10.0、在搅拌时间为5 min和氯废水监测分析方法[M ].第4版.北京:中国环境科学出版社，化镁的投入量为[Mg"]/[P]=9 时,可以使水中磷的[4] LiX z, Zhao Q L. Recovery of amoiumnitrogan from landill2002:246.去除率达到98%以上。leachate as a muli-nutient frtilizer [J]Ecol Eng,2003,20.171-181.对西安不同地区采集的生活废水(以P计,含STUDY ON PHOSPHOR REMOVAL FROM CITY WASTEWATER BY MAGNESIUMAND AMMONTUM SALTSZHANG Jiao-qiang, ZHU Jun, SULi-hong, KOU Kai-chang(Aplied Chemical Department, School of Seience, Northwestern Plytechnical Univerity, Xi' m 710072, China)Abstact The wastewater containing phosphorous was treated by magnesium chloride and ammonium hydrogen carbonate for solving eutropbication ofwater body. Results showed that the removal eficiency of phosphate posphorous in wastewater was connected with the Magnesium Chloride dose, thestiring time and the medium pH value. The optimized conditions were that the pH was between 9.0 and 10.0, the siring time was more than 5 min andmagnesium chloride dose (he Mg"*/P mol ratios was equal to9.0), the rernoval nate of pbospbate reached more than 98% for simulated wastewater.Magpesium chloride was used as chemical precipitation regeat to treat the city life wastewater, in which the concentration of pbosphorous was between3.2 mg.L' and 6.6 mg.L, the results showed that the concentration of pbosphate phosphorous of wastewater was reducing to les than 1.0 mg'L' afcerbeing treated.Keywords: city life wastewater, phosphorous removal; chemical precipitation method及时权威雅确中国工程项目网(w eoxm com.cn)是一家专注于工程项目商业情报信息搜集的专业网站，主要致力于为广大工程施工企业.设备生产与供应商、勘察设计院所、工程咨询单位。工程监理公司等单位提供量新拟建项日信息和招标信息50)中国工程项目网中国煤化工w gcxm.com.cnMHCNMHG010-81757879地址:北京市东四邮编: 100711