不同絮凝剂除磷性能研究及经济性分析.docx

? ? 不同絮凝剂除磷性能研究及经济性分析 ? ? 许 玲 徐翠云 杨建辉 肖厚荣 （合肥学院生物食品与环境学院 安徽合肥 230601） 磷化是一种常见的前处理技术，是金属产品涂装预处理的重要组成部分[1]。磷化处理操作简单方便，效率高，投资少，成本低，已在国内外工业生产中广泛使用，但其产生的废水中磷含量严重超标，是一个亟待解决的难题。水体中磷含量超标引起的富营养化现象是环境保护面临的主要问题之一[2]。因此，如何有效地去除废水中的磷含量对减少污染、保护环境具有重大意义[3]。 国内外常用的污水除磷技术主要有生物法和物理化学法两大类，生物法除磷主要适用于处理有机态、低浓度的含磷废水，该法不产生二次污染，但投入成本较高，出水磷含量难以稳定达标。而物理化学法因其投资省、处理费用低，可保证出水中磷含量稳定达标，具有广阔的发展前景[4]。其中絮凝沉淀法是一种操作简单、效果好的除磷技术，在降低COD、除浊等方面也有较好的效果，是目前处理高浓度磷化废水较为有效的办法。选择效果好、成本低的絮凝剂是絮凝沉淀法处理磷化废水的关键[5]。因此，本文针对PAC、PAFC和PFS的除磷性能进行比较研究，与PAM复配，探讨最佳絮凝剂的最优工艺条件，对比了除磷费用，为絮凝剂的选择及磷化废水的实际处理应用提供了参考依据。 一、材料与方法 （一）试验仪器与试剂。仪器：AET-120电子分析天平（湘仪天平仪器设备有限公司）；pH酸度计（上海精密科学仪器有限公司）；HJ-5多功能搅拌器（金坛市晶玻实验仪器厂）；六联电动搅拌器（江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司）；GZX-9070数显鼓风干燥箱（上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；XJ-Ⅲ消解装置（韶关市明天环保仪器有限公司）；可见分光光度计（上海仪电分析仪器有限公司）。 试剂：聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铝铁（PAFC）、聚合硫酸铁（PFS）等，均为工业纯；聚丙烯酰胺（PAM）、过硫酸钾、钼酸铵、酒石酸锑钾、抗坏血酸、氢氧化钠、硫酸等，为分析纯。 水样：取自于安徽省合肥市某汽车制造公司车间磷化废水，水样无色，无刺激性气味，略微浑浊，水质指标如表1所示。 表1 原水水质 （二）试验步骤。每个烧杯取200mL水样，在六联搅拌器上不断搅拌，加入絮凝剂，快速搅拌一段时间后，加入助凝剂PAM，产生较大絮体，缓慢搅拌一段时间后，停止搅拌，待絮体沉淀后，用移液枪移取上清液，测定TP浓度[6]。 （三）试验方法。 1.单因素实验。采用PAC、PAFC和PFS三种絮凝剂，进行絮凝沉淀除磷试验，确定絮凝剂投加量、pH、PAM投加量、搅拌时间和沉淀时间的最佳值。对比三种絮凝剂的除磷性能，确定除磷效果最好的絮凝剂，并对该絮凝剂进行正交实验。 2.正交试验。选择合适的影响因素范围，进行正交试验，为探究最佳絮凝剂的最佳水平组合以及各影响因素的主次顺序，故设计5因素5水平正交试验，见表2。 表2 因素水平设计 3.总磷的测定。采用钼酸铵分光光度法（GB11893-89）测定水样的TP浓度。 二、结果与讨论 （一）絮凝剂投加量对除磷效果的影响。 由图1和2可知，随絮凝剂投加量的增加，三种絮凝剂总磷浓度均不断降低，总磷去除率不断增加，均在投加量为90mg/L时，达到最佳絮凝效果。PAC、PAFC和PFS的总磷去除率分别为78.65%、83.65%和90.73%，总磷浓度分别为4.50mg/L、3.44mg/L和1.95mg/L。综上，PAC、PAFC和PFS的最佳投加量均为90mg/L，总磷去除率为PFS＞PAFC＞PAC，PFS的除磷效果最好。 图1 絮凝剂投加量对总磷浓度的影响 图2 絮凝剂投加量对总磷去除率的影响 PAC是一种常用的铝系高分子絮凝剂，黄色粉状固体，性状稳定，适用于各种浊度的原水，pH适用范围广，但沉降效果较差，需与助凝剂复配使用[7]。PAC水解后生成Aln（OH）m（3n-m）+（n＞1，m≤3n）等多核羟基络合物，由于络合态物质比表面积大，正电荷高，能够快速吸附水中带有负电荷的胶粒，通过高度电中和、吸附架桥以及沉淀物网捕卷扫等作用，使水中的胶体和颗粒物等能够脱稳、凝聚及沉淀，能够有效地去除磷含量。 PAFC是一种无机高分子絮凝剂，由铝盐与铁盐混凝水解而成的，红棕色粉状固体，尤其适用于高浊度水和低温低浊度水的净化处理。它结合了铝盐和铁盐的优点，水解速度快，水合作用弱，明显改善了Al3+和Fe3+的形态，极大地提高了聚合程度。PAFC为多羟基桥连的铝铁聚合物，水解后生成的多核络合物，发生电中和作用使胶粒脱稳，通过羟桥和氧桥联接，产生架桥吸附和卷扫沉淀作用，达到除磷效果。 PFS是一种性能优越的铁系高分子絮凝剂，淡黄色无定型粉状固体，净水效果好，投药量少，成本低，广泛应用于饮用水、工业废水、城市污水及污泥脱水等净化处