再生水处理工艺中混凝深度除磷研究_段金明

第15卷第1期集美大学学报(自然科学版)JournalofJimeiUniversity(NaturalScience)Vol.15No.1［收稿日期］2008－09－08［修回日期］2008－11－04［基金项目］福建省自然科学基金资助项目(D0710021);集美大学科研基金资助项目(ZQ2007012)［作者简介］段金明(1974—)，男，副教授，博士，从事污水及固废资源化方向研究.［文章编号］1007－7405(2010)01－0031－05再生水处理工艺中混凝深度除磷研究段金明，刘启明，张金丽，郑丽琳(集美大学生物工程学院，福建厦门361021)［摘要］通过烧杯实验，考察了聚合氯化铝(PAC)、氯化铁(FeCl3)及聚合硫酸铁(PFS)对二级出水中磷的去除效果及其影响因素，并对混凝剂的经济性及选用标准进行了讨论.结果表明，PAC、FeCl3及PFS除磷最佳pH值范围分别为6～9、7～9和7～9.对于较低浓度含磷的二级出水，宜采用PFS除磷，可以在混凝剂投加量较低的条件下，获得较高的除磷率.欲使初始总磷质量浓度为1.735mg/L的二级出水经混凝处理后，其出水总磷浓度达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类水体的水质标准，PAC、FeCl3、PFS的最佳投药量分别为40、20、25mg/L.［关键词］污水再生回用;除磷;混凝［中图分类号］X703［文献标志码］A0引言再生水是指污水、废水经过二级处理和深度处理后作回用的水.当二级处理出水满足特定回用要求，并已回用时，二级处理出水也可称为再生水.城市污水处理厂二级出水具有水量较大、水质稳定的特点，如果能进一步深度处理，回用于江、河、湖泊、水库等地表水体，将会有效地缓解水资源短缺问题.我国南方城市污水中的COD浓度普遍偏低，氮、磷浓度相对较高，属于低碳、高氮磷的城市污水.二级生物处理工艺往往无法同时兼顾脱氮和除磷的要求［1］，致使二级出水中总磷(TP)质量浓度普遍超过1.0mg/L，甚至超过2.5mg/L［2］，不能满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中规定的Ⅲ类水体的水质标准(TP≤0.2mg/L).因此，再生水处理工艺中深度除磷工艺尤为重要.目前，用于水体深度除磷的技术有化学沉淀法、电解法、微生物法、水生物法、物理吸附法、结晶法、膜技术处理法和土壤处理法等，但除磷效果较好、应用较多的是化学沉淀法和微生物法［3］.生物除磷工艺占地面积大，投资高，而且除磷稳定性差，易受温度、停留时间、pH值、BOD等众多因素限制.一般若单采用生物除磷工艺，很难满足出水含磷低于1.0mg/L的排放要求［4－6］.污水处理厂二级出水中磷的存在形态基本上是磷酸根(PO3－4)，宜采用混凝沉淀除磷.混凝沉淀法不仅除磷效果显著、运行稳定，同时还可对二级出水中色度、浊度、SS、CODCr、BOD5及氮等起一定去除作用，而且除加药设备外不需要增加其他设施，占地面积小和基建投资少，因此已成为较常用的深度除磷技术.再生水处理中大多用到混凝沉淀工艺，而设计参数和运行参数等基本是借用给水处理的数据，由此产生以下问题:一是再生水与天然水水质不同，造成盲目投加，经济性较差;二是产泥量较大，给运行管理带来不便.本文以模拟含磷污水和某污水厂二级生物处理后的出水为对象，考察不同混凝剂的混凝强化处理含磷污水的效果，为混凝剂筛选及混凝工艺参数优化提供理论依据.集美大学学报(自然科学版)第15卷1材料与方法1.1水样模拟污水:用磷酸二氢钾和自来水配制成PO3－4－P质量浓度分别为1.7mg/L和4mg/L的2种模拟污水，这2种浓度是城市生活污水处理厂经二级生化处理后排放的典型浓度.实际污水:某污水处理厂二级生物处理出水，其PO3－4－P的质量浓度约为1.525mg/L，TP的质量浓度约为1.735mg/L，pH值为7.5.1.2仪器与试剂7200型分光光度计，PHS－3C型精密pH计，JTY型混凝搅拌器，0.45μm微孔滤膜.聚合氯化铝(其中Al2O3的质量分数为28%，简称PAC);氯化铁(FeCl3·6H2O，简称FC，Fe的质量分数为20.64%，使用时配成6g/L的溶液);聚合硫酸铁(Fe的质量分数为18.5%，简称PFS).磷酸二氢钾、抗坏血酸、钼酸铵、酒石酸锑氧钾、过硫酸钾、硫酸和氢氧化钠均为分析纯试剂.1.3实验方法取250mL水样于500mL烧杯中，加入一定量的混凝剂，先以300r/min快速搅拌1min，再以100r/min慢速搅拌10min，最后静置10min，取上清液测定TP，同时部分上清液经0.45μm微孔滤膜过滤后，测定磷酸盐含量.TP和磷酸盐的测定采用钼锑抗分光光度法［7］.实验过程中分别测定3种不同混凝剂在不同pH值和投加量条件下的混凝除磷效果.实验在室温下进行.