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【摘 要】 城市污水经“缺氧+两级曝气生物滤池”处理工艺后出水中氨氮、总氮以及COD均可达到GB18918-2002中的一级A排放标准的要求，但是工艺对总磷的去除率却很低，仅仅为50%左右。实验通过对硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙六种混凝剂的除磷效果进行了研究，并通过经济比较确定了硫酸亞铁为最佳的除磷混凝剂。
【关键词】 化学除磷;混凝剂;总磷
实验从某污水处理厂进水细格栅处取水，其水质如下：氨氮=59.98mg/L，总磷=10mg/L，浊度=120.08NTU，pH=7.63，COD=392.16mg/L等。经过缺氧滤池+两级曝气生物滤池的处理后，出水水质如下：氨氮<5mg/L，总磷=5mg/L，浊度=1～2NTU，pH=7.5，COD=10～20mg/L。由此可以看出，经过缺氧滤池+两级曝气生物滤池的处理，出水的氨氮、浊度、pH、COD均可达到GB18918-2002中的一级A排放标准，但是总磷却无法达到要求。
实验采用了化学除磷的方法。通过试验确定硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙这六种混凝剂对水中的总磷均有较好的去除效果，并通过经济比较确定硫酸亚铁为佳的除磷混凝剂。
一、实验方法
将各种混凝剂配置成10g/L的溶液，然后取500mL的水样六个，分别加入0mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL的10g/L的混凝剂（对应的混凝剂的投加量分别为：0mg/L，20mg/L，40mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L）。快速搅拌使其充分的混合均匀，然后以50r/min的转速搅拌约一分钟。待充分反应后用单层中速滤纸过滤，弃去起初的约20mL过滤液，取过滤后的溶液10mL进行总磷含量的检测试验。
二、实验数据
1、混凝剂单独使用时的除磷效果
通过对硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙这六种混凝剂反复的对比实验，实验结果如下：
表1 混凝剂单独使用时的除磷效果
混凝剂 三氯化铁 硫酸铝 硫酸亚铁 氢氧化钙 聚合氯化铝 硫酸铁
进水总磷含量（mg/L） 4.02 7.78 4.10 4.26 7.46 4.28
出水总磷含量（mg/L） 0.42 0.42 0.45 0.47 0.45 0.45
混凝剂投加量（mg/L） 100 160 40 100 200 100
去除率 89.54 94.61 89.10 88.89 89.51 89.56
摩尔比 2.85 1.91 1.09 9.82 3.62
注：表中的进水为曝气生物滤池的出水。
上表所显示的是各种混凝剂将出水中总磷的含量降至0.5mg/L以下时的投加量以及此时的去除率和铁铝钙分别与磷的摩尔比。理论上，三价铝和铁离子应与等摩尔磷酸反应生成磷酸铝和磷酸铁，但是由于污水中成份极其复杂，含有大量阴离子，铝、铁离子会与它们反应，从而消耗混凝剂，使得这个比值有所增大。
2、混凝剂与PAM联用时的除磷效果
单独使用混凝剂除磷药剂的耗量比较大，在实际应用中，先加入带正电荷的无机絮凝剂，使污水中胶体脱稳，再加入带负电荷的阴离子型聚丙烯酰胺，使脱稳后的胶体颗粒通过架桥作用和网捕作用迅速长大。这样可减少混凝剂的投加量，提高混凝的效果，降低成本。
表2 混凝剂与PAM联用时的除磷效果
混凝剂 三氯化铁 硫酸铝 硫酸亚铁 氢氧化钙 聚合氯化铝 硫酸铁
进水总磷含量（mg/L） 4.02 7.78 4.10 4.26 4.26 4.28
出水总磷含量（mg/L） 0.50 0.47 0.16 0.42 0.39 0.47
混凝剂投加量（mg/L） 60 100 40 80 100 60
PAM投加量（mg/L） 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
去除率 87.58 93.94 96.10 90.13 90.75 88.95
摩尔比 1.71 1.20 1.09 7.86 2.17
注：表中的进水为曝气生物滤池的出水。
三、混凝剂单独使用以及与PAM联用的经济性比较
从表1中的数据可以看出，采用三氯化铁，硫酸亚铁、聚合氯化铝、硫酸铁、石灰以及硫酸铝作混凝剂时，只要药剂投加量足够大，出水中总磷的含量均可达到一级A标准，这六种混凝剂的经济性比较如下3表所示：（由于每次测定原水中总磷的含量都不相同，这次比较将原水中总磷的含量假设为7.5mg/L）
同时由表格2种的数据可以看出，混凝剂与PAM联用能够使得混凝剂的投加量减少，从而降低成本。其经济性比较如以下表格4所示：
表3 各种混凝剂单独使用的经济性比较
混凝剂价格
（元/吨） 混凝剂投加量
mg/L 投加成本
（元/吨）
三氯化铁 4000.00 186.00 0.74
硫酸铁 3000.00 350.00 1.05
硫酸亚铁 420.00 74.00 0.03
聚合氯化铝 2000.00 200.00 0.40
氢氧化钙 500.00 176.00 0.09
硫酸铝 800.00 308.00 0.25
表4 各种混凝剂与PAM联用的经济性比较
混凝剂价格
（元/吨） 混凝剂投加量mg/L PAM投加量mg/L PAM价格 （元/吨） 投加成本
（元/吨）
三氯化铁 4000 60 0.5 20000 0.250
硫酸铁 3000 80 0.5 20000 0.250
硫酸亚铁 420 30 0.5 20000 0.023
聚合氯化铝 2000 100 0.5 20000 0.210
氢氧化钙 500 80 0.5 20000 0.050
硫酸铝 800 110 0.5 20000 0.098
由表3中的数据可以看出：采用硫酸亚铁作为除磷的混凝剂是最经济的，当进水水中总磷的含量为7.5mg/L时，每吨水所需的混凝剂的投加量大约为74mg/L，所需的费用大约为0.03元。使用氢氧化钙的效果也比较明显，当进水中总磷的含量为7.5mg/L时，每吨水所需的混凝剂的投加量大约为176mg/L，所需的费用大约为0.03元。但是氢氧化钙的投加量很大，产生大量的沉淀，同时会使出水的pH值提高到10以上，因此如果采用石灰来处理的话还要考虑后续增加降低出水pH值的问题，势必会增加制水的成本。因此经最佳除磷混凝剂应为硫酸亚铁。
从表4的数据可以看出：适当的投加PAM可减少混凝剂的投加量，从而降低制水的成本。而且从表4的數据还可以看出：硫酸亚铁与PAM联用是最经济的，每吨水除磷的成本为0.023元，比仅投加硫酸亚铁时节省了0.007元。一个日处理量为10万m3/d的污水处理厂，仅此一项每天节省的费用是700元，每年节约25.55万元，其经济效益显而易见。
四、结论
1、采用化学除磷来强化生物除磷能够使的出水的总磷含量达到GB18918-2002中规定的总磷含量低于0.5mg/L的要求，在技术上是可行的;
2、实验通过对硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙这六种混凝剂进行对比实验，确定硫酸亚铁为最佳除磷混凝剂;
3、混凝剂与PAM联用，可以强化混凝沉淀，减少混凝剂的投加量，降低成本。
参考文献：
[1]徐国想，阮复昌，铁系和铝系无，絮凝剂的性能分析[J]，重庆环境科学，2001，23（3）：52-55.
[2]徐丰果，罗建中，废水化学除磷的现状与进展[J]，工业水处理，2003，23（5）：18-20.
[3]阮复昌，莫炳禄，徐国想等，铝系净水剂混凝过程的理论分析与计算，化学反应工程与工艺，1997，13（4）：413～418.
[4]熊鸿斌，石灰法处理磷化废水工程实践[J]，工业用水与废水，1999，30（2）：25-27.
[5]陈绍伟，吴志超，浅谈城市污水除磷技术[J]，上海环境科学，1992，11（12）：18-20.
[6]李伟伟等，化学混凝对两级曝气生物滤池出水的除磷效果研究[J]，中国给水排水，23（5）：53-57.
[7]邱维，张智，城市污水化学除磷的探讨[J]，重庆环境科学，2002，24（2）：81-84.
【关键词】 化学除磷;混凝剂;总磷
实验从某污水处理厂进水细格栅处取水，其水质如下：氨氮=59.98mg/L，总磷=10mg/L，浊度=120.08NTU，pH=7.63，COD=392.16mg/L等。经过缺氧滤池+两级曝气生物滤池的处理后，出水水质如下：氨氮<5mg/L，总磷=5mg/L，浊度=1～2NTU，pH=7.5，COD=10～20mg/L。由此可以看出，经过缺氧滤池+两级曝气生物滤池的处理，出水的氨氮、浊度、pH、COD均可达到GB18918-2002中的一级A排放标准，但是总磷却无法达到要求。
实验采用了化学除磷的方法。通过试验确定硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙这六种混凝剂对水中的总磷均有较好的去除效果，并通过经济比较确定硫酸亚铁为佳的除磷混凝剂。
一、实验方法
将各种混凝剂配置成10g/L的溶液，然后取500mL的水样六个，分别加入0mL，1mL，2mL，3mL，4mL，5mL的10g/L的混凝剂（对应的混凝剂的投加量分别为：0mg/L，20mg/L，40mg/L，60mg/L，80mg/L，100mg/L）。快速搅拌使其充分的混合均匀，然后以50r/min的转速搅拌约一分钟。待充分反应后用单层中速滤纸过滤，弃去起初的约20mL过滤液，取过滤后的溶液10mL进行总磷含量的检测试验。
二、实验数据
1、混凝剂单独使用时的除磷效果
通过对硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙这六种混凝剂反复的对比实验，实验结果如下：
表1 混凝剂单独使用时的除磷效果
混凝剂 三氯化铁 硫酸铝 硫酸亚铁 氢氧化钙 聚合氯化铝 硫酸铁
进水总磷含量（mg/L） 4.02 7.78 4.10 4.26 7.46 4.28
出水总磷含量（mg/L） 0.42 0.42 0.45 0.47 0.45 0.45
混凝剂投加量（mg/L） 100 160 40 100 200 100
去除率 89.54 94.61 89.10 88.89 89.51 89.56
摩尔比 2.85 1.91 1.09 9.82 3.62
注：表中的进水为曝气生物滤池的出水。
上表所显示的是各种混凝剂将出水中总磷的含量降至0.5mg/L以下时的投加量以及此时的去除率和铁铝钙分别与磷的摩尔比。理论上，三价铝和铁离子应与等摩尔磷酸反应生成磷酸铝和磷酸铁，但是由于污水中成份极其复杂，含有大量阴离子，铝、铁离子会与它们反应，从而消耗混凝剂，使得这个比值有所增大。
2、混凝剂与PAM联用时的除磷效果
单独使用混凝剂除磷药剂的耗量比较大，在实际应用中，先加入带正电荷的无机絮凝剂，使污水中胶体脱稳，再加入带负电荷的阴离子型聚丙烯酰胺，使脱稳后的胶体颗粒通过架桥作用和网捕作用迅速长大。这样可减少混凝剂的投加量，提高混凝的效果，降低成本。
表2 混凝剂与PAM联用时的除磷效果
混凝剂 三氯化铁 硫酸铝 硫酸亚铁 氢氧化钙 聚合氯化铝 硫酸铁
进水总磷含量（mg/L） 4.02 7.78 4.10 4.26 4.26 4.28
出水总磷含量（mg/L） 0.50 0.47 0.16 0.42 0.39 0.47
混凝剂投加量（mg/L） 60 100 40 80 100 60
PAM投加量（mg/L） 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
去除率 87.58 93.94 96.10 90.13 90.75 88.95
摩尔比 1.71 1.20 1.09 7.86 2.17
注：表中的进水为曝气生物滤池的出水。
三、混凝剂单独使用以及与PAM联用的经济性比较
从表1中的数据可以看出，采用三氯化铁，硫酸亚铁、聚合氯化铝、硫酸铁、石灰以及硫酸铝作混凝剂时，只要药剂投加量足够大，出水中总磷的含量均可达到一级A标准，这六种混凝剂的经济性比较如下3表所示：（由于每次测定原水中总磷的含量都不相同，这次比较将原水中总磷的含量假设为7.5mg/L）
同时由表格2种的数据可以看出，混凝剂与PAM联用能够使得混凝剂的投加量减少，从而降低成本。其经济性比较如以下表格4所示：
表3 各种混凝剂单独使用的经济性比较
混凝剂价格
（元/吨） 混凝剂投加量
mg/L 投加成本
（元/吨）
三氯化铁 4000.00 186.00 0.74
硫酸铁 3000.00 350.00 1.05
硫酸亚铁 420.00 74.00 0.03
聚合氯化铝 2000.00 200.00 0.40
氢氧化钙 500.00 176.00 0.09
硫酸铝 800.00 308.00 0.25
表4 各种混凝剂与PAM联用的经济性比较
混凝剂价格
（元/吨） 混凝剂投加量mg/L PAM投加量mg/L PAM价格 （元/吨） 投加成本
（元/吨）
三氯化铁 4000 60 0.5 20000 0.250
硫酸铁 3000 80 0.5 20000 0.250
硫酸亚铁 420 30 0.5 20000 0.023
聚合氯化铝 2000 100 0.5 20000 0.210
氢氧化钙 500 80 0.5 20000 0.050
硫酸铝 800 110 0.5 20000 0.098
由表3中的数据可以看出：采用硫酸亚铁作为除磷的混凝剂是最经济的，当进水水中总磷的含量为7.5mg/L时，每吨水所需的混凝剂的投加量大约为74mg/L，所需的费用大约为0.03元。使用氢氧化钙的效果也比较明显，当进水中总磷的含量为7.5mg/L时，每吨水所需的混凝剂的投加量大约为176mg/L，所需的费用大约为0.03元。但是氢氧化钙的投加量很大，产生大量的沉淀，同时会使出水的pH值提高到10以上，因此如果采用石灰来处理的话还要考虑后续增加降低出水pH值的问题，势必会增加制水的成本。因此经最佳除磷混凝剂应为硫酸亚铁。
从表4的数据可以看出：适当的投加PAM可减少混凝剂的投加量，从而降低制水的成本。而且从表4的數据还可以看出：硫酸亚铁与PAM联用是最经济的，每吨水除磷的成本为0.023元，比仅投加硫酸亚铁时节省了0.007元。一个日处理量为10万m3/d的污水处理厂，仅此一项每天节省的费用是700元，每年节约25.55万元，其经济效益显而易见。
四、结论
1、采用化学除磷来强化生物除磷能够使的出水的总磷含量达到GB18918-2002中规定的总磷含量低于0.5mg/L的要求，在技术上是可行的;
2、实验通过对硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、聚合氯化铝以及氢氧化钙这六种混凝剂进行对比实验，确定硫酸亚铁为最佳除磷混凝剂;
3、混凝剂与PAM联用，可以强化混凝沉淀，减少混凝剂的投加量，降低成本。
参考文献：
[1]徐国想，阮复昌，铁系和铝系无，絮凝剂的性能分析[J]，重庆环境科学，2001，23（3）：52-55.
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[7]邱维，张智，城市污水化学除磷的探讨[J]，重庆环境科学，2002，24（2）：81-84.