污水中磷如何去除
来源：广州超禹膜分离技术有限公司
发布时间：2020-07-15 09:39
水，是生命的源泉，水对于我们的生命起着至关重要的作用，同时也是人类赖以生存和发展的不可缺少的最重要的物质资源之一。随着社会经济的高速发展，产生了大量的生产污水。随着国家可持续发展战略的深入及人们环保意识的逐渐提升，污水处理后回用成为当今环保的主题。生产污水中含有的磷、氨氮及其他一些物质是生物体生长和能源运输中的重要的营养元素，并且是限制地面和水生生态系统生物生长的养分。其中，磷是污水中的重要组成成份之一，当水中磷的质量浓度超过0.02 mg/L时，就会造成水体富营养化，进而影响水中鱼类及其它生物的生存。水体富营养化过程中产生的部分藻类会产生毒素，进而通过食物链影响人类的健康。因此，去除污水中的磷是一个重要的问题，应在污水排放前迅速解决，避免富营养化。
1、实验部分：
1.1、实验用品：
仪器：pHS-3C 酸度计、85-1 磁力搅拌器、电子天平、超声发生器等。试剂：氢氧化钠、硫酸、重铬酸钾、硫酸汞、硫酸。实验水样：本实验用水为江苏某公司生产废水，经测定，废水中总磷含量为 2600 mg/L，pH 为 7.46。
1.2、分析方法：
水样中总磷的测定参照中华人民共和国国标 GB11914-89 化学需氧量的测定来进行测定。
2、实验结果与讨论：
2.1、Ca/Fe(II)摩尔比的影响：
在研究铁(II)-钙/磷(C/P)摩尔比之前，我们利用烧杯实验来确定铁和钙在除磷过程中的最佳摩尔比。为了确定合适的铁钙比，研究了铁钙比对除磷效果的影响。(例如，Ca/Fe(II)=9 表示添加0.9 摩尔亚铁盐和 0.1 摩尔钙盐)。其它条件为：总磷浓度为 2000mg/L，铁钙配合物与磷的摩尔比为 1(c/p=1)，pH=8，fms=150 rpm。以铁钙配合物为沉淀剂，其除磷效果明显优于单一铁盐或钙盐。相反，如果磷的去除率低于单一铁盐和钙盐的去除率，则以钙铁络合物作为沉淀剂具有拮抗作用。
图 1 钙-亚铁摩尔比对除磷的影响
实验结果表明，分别使用铁盐和钙盐，除磷率分别为 53.2 %和 50.82 %。因此，采用平均值(52.01 %)来确定协同效应或拮抗效应的临界值。根据图 2 所示的数据，当钙盐含量高于 60 %时，亚铁钙配合物对除磷的作用是拮抗的，当钙盐含量低于 40 %时，作用是协同的。钙铁比为 3︰7 时，总磷去除率最低为 45.9 %，远低于铁盐和钙盐分别投加时的 50.82 %和 53.2 %。当铁钙配合物中亚铁含量由 0.6 %提高到 0.7 %时，协同效应显著增强，磷去除率由 55.6 %提高到 70.95 %。亚铁盐含量继续提高到 1，增效作用逐渐减弱，除磷效率由 70.95 %降至 50.82 %。总的来说，在铁钙比大于 1︰1 时，以钙-铁配合物为沉淀剂的除磷效果优于以铁盐或钙盐为沉淀剂的除磷效果。当钙铁比为7︰3 时，除磷率达到峰值。
图 1 钙-亚铁摩尔比对除磷的影响
实验结果表明，分别使用铁盐和钙盐，除磷率分别为 53.2 %和 50.82 %。因此，采用平均值(52.01 %)来确定协同效应或拮抗效应的临界值。根据图 2 所示的数据，当钙盐含量高于 60 %时，亚铁钙配合物对除磷的作用是拮抗的，当钙盐含量低于 40 %时，作用是协同的。钙铁比为 3︰7 时，总磷去除率最低为 45.9 %，远低于铁盐和钙盐分别投加时的 50.82 %和 53.2 %。当铁钙配合物中亚铁含量由 0.6 %提高到 0.7 %时，协同效应显著增强，磷去除率由 55.6 %提高到 70.95 %。亚铁盐含量继续提高到 1，增效作用逐渐减弱，除磷效率由 70.95 %降至 50.82 %。总的来说，在铁钙比大于 1︰1 时，以钙-铁配合物为沉淀剂的除磷效果优于以铁盐或钙盐为沉淀剂的除磷效果。当钙铁比为7︰3 时，除磷率达到峰值。
2.2、铁钙复合物与磷摩尔比的影响(c/p)：
据报道，钙盐或亚铁盐的实际消耗量大于理论值。因此，我们需要测定铁钙配合物与磷的摩尔比。根据以往的研究结果， Ca/Fe(II)的最佳配比为 7︰3，其它条件为：pH=8，fms=150rpm。通过烧杯实验可以确定铁钙复合物的用量与除磷的关系。实验结果如图 2 所示。
2.3、pH 对除磷的影响：
图 2 表明，随着亚铁钙摩尔比的增加，渗滤液中总磷含量迅速下降。当铁钙配合物与磷的摩尔比从 0 提高到 2.25 时，渗滤液中总磷含量降至 8.8 mg/L，除磷率达到 99.56 %。总磷含量约为6.2 mg/L，C/P 摩尔比为 2.5 时，除磷率可达 99.69 %。结果表明，铁钙复合剂的用量小于单钙盐作为沉淀剂的用量，磷去除率高于单钙盐。由于亚铁盐价格低、钙盐用量少，可节约处理成本。建议C/P 摩尔比为 2.5，以保持磷残留浓度低于 8 mg/L(中国国家排放标准城市污水)。
2.3、pH 对除磷的影响：
磷的存在与废水中的酸碱度密切相关，因此测定废水中的 pH值尤为重要，因为 pH 值会影响沉淀的形成，从而影响磷的去除效率。根据实验结果。因此，在前人研究的基础上，研究了不同酸碱度(6~10)对铁钙络合物除磷的影响。实验条件为：钙/铁(II)摩尔比 7︰3，C/P=2.5，fms=150 rpm。
从图 3 可以看出，当 pH 值较低时，出水磷含量随 pH 值的增加而降低。当 pH 由 6 提高到 8 时，总磷含量由 21.3 mg/L 下降到6.2 mg/L，除磷率由 98.94 %提高到 99.69 %。当 pH 值达到 9 时，磷去除率达到最大值 99.55 %。当 pH 值从 9.0 提高到 10.0 时，除磷率从 99.69 %略有下降，降至 99.55 %，并有 0.14 %的小幅度下降。其主要原因是，当 pH 值较低时，铁的氧化率和钙的除磷效率相对较高。但是，由于亚铁会被迅速氧化成铁，导致磷去除量下降，当 pH 值大于 9 时，新的生态铁会迅速水解，生成多核羟基络合物。因此，最佳的酸碱度为 9，考虑到酸碱度的经济因素可设为 8。
3、结论：
(1)当亚铁钙的摩尔比为 1︰9~1︰1 时，复合沉淀剂对除磷有抑制作用，但在铁钙摩尔比为 1︰1~9︰1 时，复合沉淀剂对除磷有促进作用。
(2)以铁钙络合物为沉淀剂，钙铁(II)比为 7︰3，铁(II)-Ca/P摩尔比为 2.5︰1，pH 值为 9 为最佳工艺条件。复合沉淀法除磷效果优于单一化学沉淀剂。
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