城市污水厂铁盐强化除磷试验研究

市政公用建设\、 Nuridpd ard Udc andrus城市污水厂铁盐强化除磷试验研究口文/高亚宾谢慎琳崔涵摘要:文章以城市污水厂生物处理后的出水为研究对象,考察了铁盐对总磷的混凝去除效果及影响因素。结果表明:铁盐除磷适宜的pH范围为6~8,搅拌强度在350r/min和200r/min情况下对总磷的去除率没有明显变化;总磷浓度为294mg/L的水样聚铁盐用量为132mg/L时和总磷浓度为217mg/L的水样,三氯化铁用量为126mg/时,可使出水总磷浓度<0.5mg/L关键词:城市污水厂;铁盐;除磷;混凝城市污水厂主要是通过微生物的作用去除水中的通过吸附作用可除去更多的磷。污染物。但生物处理过程中脱氮和除磷往往相互抑制,生物法同时脱氮除磷较难达GB18918-2002《城镇污试验部分水处理厂污染物排放标准》的要求,因此现在城市污水厂多采用化学药剂辅助除磷方法,化学药剂辅助除磷仪器与试剂多根据加药点的不同分为前置加药除磷、协同加药除07HWS-2数显恒温恒速磁力搅拌器;pHS-3B精磷和后置加药强化除磷。本试验研究了后置强化化学密pH计;Uv2450紫外分光光度计;电子天平LDZ除磷,通过混凝试验,考察了三氯化铁(FeCl3·6HO50FAS立式电热压力蒸汽灭菌锅;普通定性快速滤纸聚铁盐(PFS}絮凝剂的除磷效果、影响因素及其他污染Fec·6Ho;聚丙烯酰胺;聚铁盐。物的去除情况分析方法TP—一钼酸铵分光光度法;pH值——玻璃电极铁盐除磷的机理法;COD—一重铬酸盐法;NH4-N—蒸馏和滴定法;TN—碱性过硫酸钾紫外分光光度法。在各种阴离子中磷酸根对Fe水解行为影响最为试验方法突出,它可以取代与Fe结合的部分羟基,形成碱式磷混凝试验用水取自某污水厂二沉池出水,该污水酸铁复合络合物,改变Fe的水解路径Rogr等用IR厂采用AO脱氮工艺,二沉池出水水质为pH-6光谱研究得出,氢氧化铁凝胶及各种铁氧化物都能吸8;总磷TP(以P计}1~3mg/L;NH-N<5附大量的磷酸根,其I光谱表明有双核络合物存在,mg/L;TN-15-25mg/L;COD—<50mgL。推断PO}置换了两个相邻的OH官能团并在两个混凝方法参照文献(2],取500mL水样装于烧杯Fe之间形成了桥。因此铁盐不仅仅是通过生成FePO4中,然后将烧杯放在磁力搅拌器上,开动搅拌器,550r/沉淀除磷,Fe和OH及PO}之间的强亲和力,使溶液min条件下快速搅拌1min,逐渐放慢搅拌强度,10min中可能会有Fe2PO4OH)及 FeL h PO a(OH)3等难后,静沉30min后取上清液或用普通滤纸过滤,测定溶络合物生成且生成的络合物表面有很强吸附作用,TP及其他污染物去除情况。62夫障滤设故2010NOmax做∠xh如//市政公用建设结果与讨论pH值对除磷的影响溶液的pH值直接影响铁离子的水解形态,当溶液搅拌强度对除磷的影响中酸过量时Fe'离子主要以Fe(HO形式存在,随搅拌强度为350r/min和20rmin条件下,聚铁着pH值增大,水解度增大,缩合度也增大,进而影响到盐和FeCl对TP的去除效果见图1和图2。与磷酸根离子发生反应后生成的化合物的形态。在pH为310的范围内考察铁盐除磷的效果,见图320聚铁盐(以Fe计)/(mg:L-)pH值搅拌强度=200r/min时TP含量图3pH值对铁盐除磷的影响搅拌强度=350r/min时TP含量在酸性条件下,pH由3上升到6时,铁盐对TP搅拌强度=200r/min时TP的去除率的去除率随pH升高而升高,因为在此pH范围内有搅拌强度=350r/min时TP的去除率稳定的FePO4沉淀生成。在pH值为6~8的范围内图1搅拌强度对聚铁盐除磷影响铁盐对TP有较理想的去除效果,因为在此pH范围内,铁盐的水解产物能有效地结合水中的磷酸根离子并生成稳定的、具有良好吸附作用的羟基磷酸铁络合物,使TP的去除率提高,可用式(1)表示FePo,oH),沉淀)rFe"+PO}+(x-3)oHr45678当P=1时沉淀物为FePO4,溶度积 looKs=23;当三氟化铁以Fe计)(mgL)r=25时,沉淀物为Fe2sPO4(OH)s,溶度积1搅拌强度=200/min时TP含量log Ksp-=97o◆2搅拌强度=350r/mn时TP含量随pH值的进一步升高至9左右,由于络合物中43搅拌强度=200r/min时TP的去除率的PO3被溶液中越来越多的OH取代,生成的沉淀4搅拌强度=350r/min时TP的去除率以Fe(OH)3为主,使得溶液中残余总磷浓度增加,导图2搅拌强度对FeC除磷的影响致去除率有所降低。聚铁盐在中性和弱碱性范围内当聚铁盐(以Fe'计)投加量为22mgL和44水解产物以高聚合物为主,所带电荷数较高因此在mgL,FC.(以Fe计)投加量为2mgL时,分别对较宽的pH范围内都有一定的电中和能力,所以除TP=289mg/L和217mg/L水样以较高的速度搅拌,磷的适宜pH范围较宽。但当pH>8时受高浓度的TP的去除率分别提高了15%10%和10%;当铁盐投加oH离子的影响,带有较高电荷的聚铁盐水解产物量继续增大时在一定范围内搅拌强度对TP的去除率会首先与OH结合,生成FeOH)3沉淀减少了与磷影响不大,这是由于铁盐投加量较低时较强的搅拌速酸根离子结合的机会,使TP去除率降低。度可以促进铁盐的水解增加分子间碰撞结合的机会,过滤和投加助凝剂对铁盐除磷的影响提高TP的去除率;当铁盐投加量较高时铁盐的水解试验对象是污水厂出水,浊度较低;单独用铁盐受铁盐浓度的影响较大,水解过程较快且较容易与磷混凝,当铁盐投加量较低时,生成的絮体较松散且悬结合而受搅拌条件的影响相对较小,同时搅拌强度较浮的细小絮体较多,需要较长的沉降时间。助凝剂的大时反而不利于矾花的形成,从而降低了矾花对难沉加入可有效改善絮凝状况并可缩短沉降时间。如图4降细小颗粒的吸附作用,一定程度上降低了TP的去除所示,中性条件下,在10.5mg/L的FeC13(以Fe率。图1和图2还表明铁盐用量较大时较低的搅拌强计)中投加0.05mg/L阴离子助凝剂PAM,使TP浓度更有利于TP的去除。度为217mg/L的水样出水TP浓度降至05mg/L灭障建设新被2010NO23市政公用建设N以下。这是由于PAM的高分子吸附架桥作用提高了聚铁盐和FeCl3在用量较低时(<16mg/L)对TP絮凝效率,使絮体成长得更快更大,水中的溶解态的去除率差别较明显,其中聚铁盐的除磷效果明显优PO以及反应生成的FePO4微粒能吸附在絮体上沉于FeCl,随着铁盐用量的增加这种差别逐渐缩小。当淀去除。在混凝沉降后采用普通定性滤纸过滤,可铁盐投加量>16mg/L时两种铁盐的除磷效果相当剩在絮凝剂用量较少的情况下获得明显的除磷效果。余TP浓度<0.5mgL84mg/L的FeCl(以Fe”计),即可使同样出水TP浓度降至0.5mg/L以下。这是因为过滤能将水中大结论部分已与铁盐相结合却又难以沉降的磷酸盐颗粒截留,这也是投加高分子助凝剂难以实现的。(1)在铁盐用量合适的情况下,搅拌强度在一定范水样+氯化铁围内对TP的去除率无明显影响。水样+氯化铁+PAM水样+氯化铁+过滤(2)铁盐除磷适宜的pH值范围为6-8。(3)对总磷浓度为294mg/L和217mg/的水样,聚铁盐和三氯化铁用量分别为132mg/L和126FeC(以F计)mg,L”l5mg/L时,可使出水总磷浓度降至0.5mg/L以下。(4)投加助凝剂或过滤能有效改善铁盐除磷效率,图4过滤和投加助凝剂对FeC除磷的影响投加助凝剂和过滤对聚铁盐的影响见图5降低铁盐用量。(5)聚铁盐和三氯化铁相比,具有更强的除磷效率。淼:续□■参考文献:聚铁盐(以Fe计/(mgL[1] Roger L P, Roger J A. The mechanism of phosphate图5过滤和投加助凝剂对聚铁盐除磷的影响on by iron oxides [J ]. Soil Sci Soc Amer Proc, 1975, 39:投加助凝剂和过滤都能增加聚铁盐对TP的去除837-841率,但投加助凝剂对除磷效果的影响不大,过滤则较大四蔡康煜水的混凝及絮凝杯罐试验方法的研究]化学清洗,的提高了TP的去除率。因为聚铁盐属于无机高分子絮1991406:1-7凝剂溶于水后起电性中和与吸附架桥作用,自身能生昌俊芳陈小利张理平等三价铁盐的水解原理及水溶液成较好的絮体,因此高分子助凝剂对其除磷效果的影的配制方法J延安大学学报(自然科学版),200322(3):响不大但过滤能有效地拦截细小颗粒物质,从而增加65-67TP去除率。[4]Mahmut Ozacar, I Ayhan Sengil Enhancing phosphate re聚铁盐和FeCl3除磷效果比较moval from wastewater by using polyelectrolytes and clainjection(J Journal of Hazardous Materials, 2003, 100(1/3)聚铁盐由多聚合物组成,与FeCl3在除磷作用上有所不同,因此混凝效果和除磷效果也略有区别。在pH732、TP=2.30mg/L以及搅拌强度为200r/min的条件下,比较了聚铁盐和FeCl3的混凝除磷效果,见图625→氟化铁聚铁盐氯化铁去除率90口中图分类号:X505去除率7、20口文献标识码:C口文至编号:1008-3197(2010)02-62-0310口收稿日期:20100309口作者简介高亚宾用,1983年出生,助理工程师,硕士天津创业环保集团股份有限公司,从事污水处理技术研究铁盐(以Fe计(mg+L-工作。图6聚铁盐和FeCl3除磷效果比较口谢慎琳、崔涵天津创业环保集团股份有限公司。64人建设截2010·NOg