城市污水深度除磷技術(shù)
摘要：以制鋁礦渣及鋁土礦制備的無機(jī)復(fù)合絮凝劑進(jìn)行污水深度除磷研究。在模擬廢水條件下，確定了自制絮凝劑除磷的最佳pH為8、最佳投加量0.08g/L及最佳水力條件（快速攪拌30s、轉(zhuǎn)速200r/min；慢速攪拌15min、轉(zhuǎn)速20r/min）；然后將其用于處理生活污水站二級(jí)出水，TP、TN、COD、NH3-N和濁度去除率分別為94.69%、62.78%、78.93%、47.94%和89.30%，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，自制絮凝劑除磷效果優(yōu)于常用市售絮凝劑PAC（TP去除率91.73%）；自制絮凝劑的除磷機(jī)理主要以沉淀和電性中和作用為主，以吸附架橋和網(wǎng)捕卷掃作用為輔。
我國水體氮磷元素超標(biāo)導(dǎo)致富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重，因此減少污水中磷的排放對(duì)于控制富營養(yǎng)化有重要作用。目前城市污水除磷主要采用生物法，但生物除磷工藝穩(wěn)定性差，運(yùn)行操作嚴(yán)格，出水水質(zhì)不穩(wěn)定并易超標(biāo)，通常采用化學(xué)絮凝法作為輔助措施進(jìn)行深度除磷，現(xiàn)階段常用的絮凝劑（如PAC）主要存在著生產(chǎn)成本高、除磷效率低且絮凝劑用量大等難題，因此研發(fā)高效低成本的絮凝劑對(duì)城市污水除磷具有重要意義。
另一方面，隨著我國鋁工業(yè)的發(fā)展，每年產(chǎn)生越來越多的制鋁礦渣，處理這種礦渣不僅費(fèi)用高，管理不當(dāng)還極易對(duì)環(huán)境造成潛在威脅。由于該礦渣含有大量的Al、Fe、Si等元素，且吸附性能好、比表面積大、在水中穩(wěn)定性強(qiáng)，在污水處理研究中得到越來越多的關(guān)注。
龐世花等使用制鋁礦渣制備聚合氯化鐵鋁絮凝劑，該絮凝劑對(duì)造紙廢水COD、濁度和色度的去除率較高，余建萍等利用該礦渣和粉煤灰制備的復(fù)合絮凝劑除濁脫色效果好，但均未對(duì)除磷效果進(jìn)行探討，對(duì)污水的綜合處理效果有待進(jìn)一步研究。
為提高絮凝劑對(duì)污水中磷的去除率及降低生產(chǎn)成本，本研究對(duì)礦渣進(jìn)行改性制備新型除磷絮凝劑，并通過該絮凝劑處理含磷廢水實(shí)驗(yàn)分析其除磷性能，且對(duì)其除磷機(jī)理進(jìn)行研究，以期為礦物絮凝劑在處理實(shí)際含磷廢水方面的應(yīng)用及控制提供理論基礎(chǔ)與技術(shù)參數(shù)。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)材料
實(shí)驗(yàn)所用礦渣與鋁土礦均來自于某冶金企業(yè)，采用X射線熒光光譜（XRF）分析其主要化學(xué)成分，結(jié)果如表1所示。
由表1可知，礦渣與鋁土礦主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2，其中鋁和鐵的含量最高，由化學(xué)成分可知，原料經(jīng)處理可制備同時(shí)含鐵鹽和鋁鹽的絮凝劑，能充分結(jié)合鋁鹽絮凝劑絮體大、脫色效果好，鐵鹽絮凝劑絮體密實(shí)、沉降速度快等優(yōu)點(diǎn)。
1.2廢水水質(zhì)
實(shí)驗(yàn)用水取自武漢磨山某餐飲污水處理廠二級(jí)出水，該處理站采用“CASS+曝氣生物濾池”工藝，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)出水水質(zhì)如表2所示。
1.3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方法
1.3.1絮凝劑制備
分別稱取10和15g經(jīng)過研磨預(yù)處理的礦渣和鋁土礦放入反應(yīng)釜，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的鹽酸250mL（液固比10:1），調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為200r/min，在80℃下反應(yīng)6h，取出后室溫純化24h.，100℃烘干后磨細(xì)，即得無機(jī)酸改性的礦物復(fù)合絮凝劑。
1.3.2除磷性能研究
實(shí)驗(yàn)首先在模擬含磷廢水條件下對(duì)自制絮凝劑除磷效果及最佳使用條件進(jìn)行測試，采用單因素控制變量法分別確定自制絮凝劑除磷的最佳PH與投加量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)確定絮凝劑除磷最佳水力條件。
在確定的最佳條件下將該絮凝劑用于實(shí)際生活污水的處理，并與市售常用絮凝劑（PAC）的處理效果做對(duì)比。
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