生活污水除磷藥劑復(fù)配及其除磷性能研究.pdf

1、近年來，我國生活污水的排放總量日益增多，而生活污水中人類排泄物、洗滌劑等都含有大量的磷。有研究表明，水體中超過0.02mg/L的磷即可引起的富營養(yǎng)化污染。目前，國內(nèi)外主要的除磷方法主要包括生物除磷法和物理化學(xué)除磷法，但是，對(duì)于含磷量較高的生活污水，生物法往往達(dá)不到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，而物理化學(xué)除磷法中的化學(xué)沉淀法除磷效率好（75％～85%）且穩(wěn)定可靠（可達(dá)0.5mg/L的出水標(biāo)準(zhǔn)），其關(guān)鍵在于混凝劑的使用，在很大程度上，它決定著水處理技

2、術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展、工藝流程的簡化、水處理成本以及水質(zhì)凈化效果。
　　本文首先考察了鐵鹽、鋁鹽、鈣鹽三類混凝劑的除磷性能及除CODCr效果，以期為混凝劑在污水處理領(lǐng)域中的使用提供一定的參考。再者從去除效果、pH、經(jīng)濟(jì)三個(gè)角度篩選混凝劑并進(jìn)行復(fù)配，以期減少污水處理的成本。最后，運(yùn)用正交法與逐步配比法聯(lián)合來優(yōu)化三種混凝劑復(fù)配，利用P-B試驗(yàn)設(shè)計(jì)和響應(yīng)面分析方法優(yōu)化混凝劑復(fù)配的除磷性能，以期為混凝劑的復(fù)配提供了新的研究思路。
　　混凝

3、劑性能試驗(yàn)研究表明，F(xiàn)eCl3、Fe2(SO4)3、FeSO4及PFS的最適pH分別為5、6、8、6。AlCl3、Al2(SO4)3、PAC混凝劑的最佳pH分別為7、6、7；CaO混凝劑的最佳pH為10。PAC投加量對(duì)出水pH幾乎沒有任何影響，CaO、AlCl3對(duì)出水pH的影響較大，其他混凝劑投加量對(duì)出水pH的影響大小依次為Fe2(SO4)3>FeCl3>PFS>Al2(SO4)3>FeSO4。在相同投加量及最佳pH下，各混凝劑除磷率按

4、大小順序排列依次為：FeCl3>AlCl3>Al2(SO4)3>Fe2(SO4)3>PFS>PAC>CaO>FeSO4。各混凝劑對(duì)CODCr的去除率依次為：PAC>AlCl3>FeCl3>Fe2(SO4)3>PFS>Al2(SO4)3>CaO>FeSO4。混凝的最佳混凝條件為，混合速度150r/min、混合時(shí)間30s、絮凝速度120r/min、絮凝時(shí)間15min、沉淀時(shí)間30min。
　　兩種混凝劑復(fù)配試驗(yàn)研究表明，CaO和FeS

5、O4進(jìn)行復(fù)配，兩者以3:2復(fù)配為宜，此配比條件下，CODCr的去除率為45.8%，比單獨(dú)投加CaO、FeSO4分別提高了7.1%、7.5%，TP去除分別提高了1.2%、29.3%。而PFS與AlCl3以4:1進(jìn)行復(fù)配最好，此時(shí)，CODCr的去除率為41.6%，TP的去除率高達(dá)80.1%，比單獨(dú)投加PFS和AlCl3混凝劑， CODCr去除率分別增加了10.4%、12.1%；TP去除率分別增加了16.7%、0.6%。
　　AlCl3

6、、FeCl3和Fe2(SO4)3三種混凝劑以依次投加的方式進(jìn)行復(fù)配，考察復(fù)配混凝劑對(duì)TP和CODCr去除效果與影響因素。研究表明，復(fù)配混凝劑（AlCl3:FeCl3:Fe2(SO4)3）以5:6:7的比例投加對(duì)污染去除效果最好，pH是其去除TP及CODCr的關(guān)鍵因素，當(dāng)復(fù)配試劑投加量為160 mg/L時(shí)，TP和CODCr的去除率分別為95.1%和78.1%，出水TP濃度0.402 mg/L，達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A

7、標(biāo)準(zhǔn)，CODCr的去除率比出單一混凝劑（AlCl3、FeCl3、Fe2(SO4)3）高12.9~20.1%。
　　基于前期單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取對(duì)CODCr及TP去除效果均較優(yōu)的三種混凝劑（氯化鋁、氯化鐵、硫酸鐵）進(jìn)行復(fù)配。利用Plackett-Burman（P-B）設(shè)計(jì)篩選出影響復(fù)合混凝劑對(duì)TP及CODCr去除效果的主要因素。結(jié)果表明：影響TP去除的主要因素為生活污水初始pH、氯化鋁投加量、硫酸鐵投加量；而生活污水初始pH、轉(zhuǎn)速對(duì)

8、CODCr的去除影響顯著。進(jìn)一步應(yīng)用最陡爬坡試驗(yàn)趨近各主要因素的最優(yōu)水平，在Box-Behnken設(shè)計(jì)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行響應(yīng)面（Response Surface Methodology，RSM）分析，確定顯著因素的最佳水平如下：生活污水初始的pH為5.2，氯化鋁、硫酸鐵投加量分別為45mg/L、51mg/L。在此最佳條件下，TP去除率的試驗(yàn)值（82.89%）與預(yù)測(cè)響應(yīng)值（81.99%）接近，證實(shí)了P-B試驗(yàn)設(shè)計(jì)、最陡爬坡設(shè)計(jì)和響應(yīng)面聯(lián)用優(yōu)