清洁技术
铁、钙复合处理印染废水中低浓度磷的试验研究
佚名
2017/7/28
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铁、钙复合处理印染废水中低浓度磷的试验研究

2008年,太湖发生了蓝藻爆发事件,使得太湖流域水质恶化,无锡、杭州市居民饮用水受到严重影响.氮、磷是引起蓝藻爆发的主要诱因.由于氮可通过水中固氮微生物获得补充,水体中的磷必须由外界提供,而排放污水中的磷是水体中磷的主要来源,其形态有正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷,其中正磷酸盐和聚磷酸盐占绝大多数.因此有效降低污水排放中磷的浓度成为人们关注的问题.
废水中总磷的去除方法以化学法和生物法为主,19世纪后期,英美等国广泛采用化学沉淀方法处理污水,但不久即被生物处理所取代,其原因是化学沉淀法引入了新的化合物,而且该法的试剂消耗量大,运行费用高,产生大量且易造成二次污染的污泥,这些问题在当时不能得到好的解决.到了2O世纪8O年代,为进一步提高污水中的有机物和磷的去除率,又开始重新重视化学沉淀.在化学法中使用的除磷剂主要为钙盐、铁盐、铝盐等.熊鸿斌等L4]利用钙法对处理冰箱厂高浓度含磷废水进行了研究,去除率达到 99 以上.王立立等[5]以生活污水二级生物处理后的出水为研究对象,考察了铁盐对浓度在2~4 mg/L 范围内的总磷的混凝去除效果及影响因素,结果表明,铁盐除磷的最佳pH为7.5~8,氯化铁投药量为1O mg/L(以Fe3+计)时,可使出水中总磷降至1.0 mg/L以下.但针对印染废水中低浓度磷的去除,尚未见相关报道.
青岛市某印染厂印染废水中磷含量1.38~1.5 mg/L,pH为8左右.该厂现有一套污水生化处理系统,采用的是生物接触氧化工艺,目前其出水COD、BOD5 、悬浮物、氨氮等指标均已达国家标准,但出水总磷始终达不到<1.0 mg/I 的控制标准.若重新改造其污水处理系统来达到总磷排放标准,则投资较高,企业负担较重.目前,这种原污水站出水水质需要再提高的现象,较为普遍存在.因此,在污水处理站现有设施的基础上,探求简单易行的总磷处理技术具有重要的现实指导意义.
本文以该印染厂含磷废水为研究对象,采用氯化钙、氯化铁做混凝剂,对其影响因素及使用方法进行了研究,以期为类似工程的改造提供借鉴.
1 试验方法
1.1 试验材料
本试验采用的印染废水,取自青岛市城阳区某印染厂的二沉池出水,其中总磷含量1.38~1.5 mg/L, pH为8左右,COD、BOD5、悬浮物、氨氮等指标均已达国家标准.
1.2 总磷的测定
采用钼锑抗坏血酸分光光度法.
1.3 除磷药剂的配制
该印染厂废水中总磷含量为1.38~1.5 mg/I ,平均含量为1.44 mg/L,根据废水处理的原则,处理的废水量和加入处理药剂的体积比在100:1左右 ,氯化钙和氯化铁溶液配制浓度均为250 mg/L.
1.4 试验内容
1)氯化钙处理效果测定.取100 mL原水,氯化钙投加浓度梯度设定为1.26、2.52、5.04、7.56、 10.O8、12.6 mg/L(以钙计),根据氯化钙的特性,选择pH为8和1o两个条件,测定上清液总磷.
2)氯化铁处理效果测定.取100 mL原水,氯化铁投加浓度梯度设定为1.23、2.46、4.92、7.38、9.84、 12.3 mg/L(以铁计),根据氯化铁的特性,选择pH为6和8两个条件,测定上清液总磷.
3)协同处理效果的测定.按以上氯化钙和氯化铁各自的浓度梯度,各自减半并按1:1的比例配制混合液,投加浓度梯度设定为1.24、2.49、4.98、7.47、9.96、12.4 mg/L,调节pH至6、8、10三个条件,充分搅拌沉淀后测定上清液总磷.

2008年,太湖发生了蓝藻爆发事件,使得太湖流域水质恶化,无锡、杭州市居民饮用水受到严重影响.氮、磷是引起蓝藻爆发的主要诱因.由于氮可通过水中固氮微生物获得补充,水体中的磷必须由外界提供,而排放污水中的磷是水体中磷的主要来源,其形态有正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷,其中正磷酸盐和聚磷酸盐占绝大多数.因此有效降低污水排放中磷的浓度成为人们关注的问题.
废水中总磷的去除方法以化学法和生物法为主,19世纪后期,英美等国广泛采用化学沉淀方法处理污水,但不久即被生物处理所取代,其原因是化学沉淀法引入了新的化合物,而且该法的试剂消耗量大,运行费用高,产生大量且易造成二次污染的污泥,这些问题在当时不能得到好的解决.到了2O世纪8O年代,为进一步提高污水中的有机物和磷的去除率,又开始重新重视化学沉淀.在化学法中使用的除磷剂主要为钙盐、铁盐、铝盐等.熊鸿斌等L4]利用钙法对处理冰箱厂高浓度含磷废水进行了研究,去除率达到 99 以上.王立立等[5]以生活污水二级生物处理后的出水为研究对象,考察了铁盐对浓度在2~4 mg/L 范围内的总磷的混凝去除效果及影响因素,结果表明,铁盐除磷的最佳pH为7.5~8,氯化铁投药量为1O mg/L(以Fe3+计)时,可使出水中总磷降至1.0 mg/L以下.但针对印染废水中低浓度磷的去除,尚未见相关报道.
青岛市某印染厂印染废水中磷含量1.38~1.5 mg/L,pH为8左右.该厂现有一套污水生化处理系统,采用的是生物接触氧化工艺,目前其出水COD、BOD5 、悬浮物、氨氮等指标均已达国家标准,但出水总磷始终达不到<1.0 mg/I 的控制标准.若重新改造其污水处理系统来达到总磷排放标准,则投资较高,企业负担较重.目前,这种原污水站出水水质需要再提高的现象,较为普遍存在.因此,在污水处理站现有设施的基础上,探求简单易行的总磷处理技术具有重要的现实指导意义.
本文以该印染厂含磷废水为研究对象,采用氯化钙、氯化铁做混凝剂,对其影响因素及使用方法进行了研究,以期为类似工程的改造提供借鉴.
1 试验方法
1.1 试验材料
本试验采用的印染废水,取自青岛市城阳区某印染厂的二沉池出水,其中总磷含量1.38~1.5 mg/L, pH为8左右,COD、BOD5、悬浮物、氨氮等指标均已达国家标准.
1.2 总磷的测定
采用钼锑抗坏血酸分光光度法.
1.3 除磷药剂的配制
该印染厂废水中总磷含量为1.38~1.5 mg/I ,平均含量为1.44 mg/L,根据废水处理的原则,处理的废水量和加入处理药剂的体积比在100:1左右 ,氯化钙和氯化铁溶液配制浓度均为250 mg/L.
1.4 试验内容
1)氯化钙处理效果测定.取100 mL原水,氯化钙投加浓度梯度设定为1.26、2.52、5.04、7.56、 10.O8、12.6 mg/L(以钙计),根据氯化钙的特性,选择pH为8和1o两个条件,测定上清液总磷.
2)氯化铁处理效果测定.取100 mL原水,氯化铁投加浓度梯度设定为1.23、2.46、4.92、7.38、9.84、 12.3 mg/L(以铁计),根据氯化铁的特性,选择pH为6和8两个条件,测定上清液总磷.
3)协同处理效果的测定.按以上氯化钙和氯化铁各自的浓度梯度,各自减半并按1:1的比例配制混合液,投加浓度梯度设定为1.24、2.49、4.98、7.47、9.96、12.4 mg/L,调节pH至6、8、10三个条件,充分搅拌沉淀后测定上清液总磷.

2 试验结果
2.1 氯化钙处理效果测定
采用氯化钙做除磷剂处理废水的试验结果见图1.

由图1可以看出,随着氯化钙投药量的增加,总磷的去除率均逐渐升高,当投药量增至7.56 mg/L以后,去除率增幅逐渐平缓,但pH为1O时的去除率略高于pH为8时的去除率.
两个pH条件下,氯化钙的最佳投药量均为 7.56 mg/I ,pH为8时的总磷去除率为32 ,pH 为10时的总磷去除率为36 .pH为1O时,去除单位总磷消耗钙的量为14.5 mg/mg.在熊鸿斌等 利用钙法对处理冰箱厂高浓度含磷废水的研究中,在进水pH=10,氯化钙投加浓度为120 mg/L时,可将废水中的总磷从60 mg/L降至0.5 mg/L以下,去除率达到99 以上,去除单位总磷需要钙的量为1.98 mg/mg.由此可知,利用氯化钙处理低浓度含磷废水时,去除单位总磷需要钙的量大幅增加,然而总磷的去除率却依然较低.
2.2 氯化铁处理效果的测定
采用氯化铁处理废水的试验结果见图2.由图2可以看出,随着氯化铁投药量的增加,总磷的去除率均逐渐升高,当投药量增至4.92 mg/L以后,去除率增幅逐渐平缓,pH 为6时的总磷去除率高于pH为8时的去除率.
两个pH条件下,氯化铁的最佳投药量均为4.92 mg/L,PH为8时的总磷去除率为47% ,pH为6时的总磷去除率为58% .
由文献[8]可知,FePO 4溶度积为1.3× 10 -22,Fe(OH)3溶度积为4×1O -38,由溶度积计算,采用氯化铁去除总磷理论上的去除率应该达到87.7 %以上,而实际最大去除率为65% .试验中pH 为8时,由于Fe(OH)3溶度积比FePO4小16个数量级,因此溶液中形成了大量的Fe(OH)3沉淀,影响了po4的3-与Fe3+ 的结合,因此总磷去除率达不到理想值.


2.3 钙、铁药剂联合处理效果的测定
采用钙、铁盐混合药剂处理废水的试验结果见图3.
由图3可以看出,随着混合药剂投药量的增加,总磷的去除率均呈现逐渐升高的趋势,当投药量增至4.98 mg/L以后,去除率增幅逐渐平缓.在总用药量不增加的情况下,总磷去除效率均比药剂单独使用时大幅提高.根据文献E8]可知, Ca3(PO4)2的溶度积为2.0×10 -29,FePO4溶度积为1.3×10 -22,两者相差了7个数量级,钙盐的除磷效果应该优于铁盐,但钙盐的实际去除效率却较低,可能与磷浓度较低,形成的Ca3(PO4 )2难以沉淀,影响了去除效果.氯化钙、氯化铁的联合使用,充分发挥了钙盐与磷的结合性能和铁盐的混凝性能,提高了除磷效果.
三个pH条件下,混合药剂的最佳投药量均为4.98 mg/L,pH为6时的总磷去除率可达70.5%,pH 为8时的总磷去除率可达83%,pH为lO时的总磷去除率可达77.6%.pH为8时,总磷的去除效果最好,比氯化铁单独使用时的总磷去除率高出25 %.

3 结论
1)当废水中总磷浓度较低时,宜采用氯化钙、氯化铁混合药剂进行除磷,此方式不仅能取得较好的除磷效果,而且药剂投加量也相对较小.
2)采用氯化钙、氯化铁联合处理该低浓度含磷印染废水时,最佳的工艺条件为:pH为8,投药量为4.98 mg/L,总磷去除率可达83 %,处理后的出水总磷浓度可控制在1.0 mg/L以下,可满足该类低浓度含磷废水的处理要求.该工艺具有方法简单、去除效率高、成本低、实用性强等优点.



              

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