化学法去除循环水排污水中的磷

赵 辉，邱小云，龚小芝，万国晖

（中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013）

化学法去除循环水排污水中的磷

赵 辉，邱小云，龚小芝，万国晖

（中国石化 北京化工研究院环保所，北京 100013）

研究了聚合氯化铝、硫酸铁、氯化铁及生石灰等除磷剂对循环水排污水的除磷效果，考察了反应温度、反应时间、污水pH和除磷剂投加方式对除磷效果的影响。实验结果表明：聚合氯化铝和硫酸铁的除磷效率相当，其次是氯化铁，生石灰的除磷效率最低；最终选用聚合氯化铝作为除磷剂，对循环水排污水进行除磷处理时无需调节其pH，反应可在室温下进行，反应时间需大于300 s；聚合氯化铝最佳投加量为40 mg/L，二次性投加聚合氯化铝的除磷效果明显好于一次性投加；二次性投加出水TP为0.37 mg/L。

循环水排污水；除磷剂；总磷；聚合氯化铝

磷作为水体富营养化最主要的贡献营养物质，越来越受到人们的关注［1-2］。目前石油炼制及石油化工行业以及一些地方排放标准已将磷纳入排放标准中，要求排水中总磷含量小于0.50 mg/L。此前多数企业的循环水排污水均作为清净下水直接外排，但当循环水系统使用磷系杀菌剂时，排污水中的磷含量将超过排放标准，因此需要对排污水进行除磷处理。

目前常用的污水除磷工艺主要有生物法和化学法。单纯的生物除磷很难使出水达标排放［3］。化学除磷是向污水中加入除磷剂，除磷剂与污水中的溶解性磷形成沉淀，从而去除磷［4-5］。常用的除磷剂有铁盐、聚合氯化铝和生石灰。化学除磷的影响因素主要有除磷剂的投加量、污水pH，以及作为生物辅助除磷时的投药点等［6］。张亚勤［7］研究发现，磷酸铁、磷酸铝和磷酸钙的最小溶解度对应的污水pH范围分别为5.0～5.5、6.0～7.0 和8.0～9.0。

本工作采用除磷剂处理循环水排污水，研究了除磷剂种类、除磷剂投加量、污水pH、反应时间等工艺条件对污水除磷效果的影响，确定了最优的除磷工艺条件，为企业循环水排污水的达标排放提供数据参考。

1 实验部分

1.1 材料、试剂和仪器

聚合氯化铝除磷剂（聚合氯化铝）：工业级，纯度27%；铁盐除磷剂（硫酸铁和氯化铁）：工业级，纯度11%；聚丙烯酰胺：工业级，90%。生石灰、盐酸、NaOH：分析纯。

TU-1901型双光束紫外-可见分光光度计：北京普析通用仪器有限责任公司；SG68型多参数测定仪：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司； IKA型磁力搅拌器：艾卡（广州）仪器设备有限公司。

1.2 污水水质

实验用污水为某天然气净化厂循环水排污水，其TP为1.51 mg/L，pH为7.82。

1.3 实验方法

在室温条件下，向烧杯中加入一定量的污水，用盐酸和NaOH溶液调节污水pH至一定值，加入一定量的某种除磷剂，在转速为120 r/min的条件下反应一定时间；调转速为50 r/min，加入质量浓度为0.5 mg/L的聚丙烯酰胺，反应20 min，过滤，测定污水中TP。当以生石灰作为除磷剂时，无需再投加聚丙烯酰胺。

1.4 分析方法

采用钼酸铵分光光度法测定污水中TP［8］；采用玻璃电极法测定污水pH［9］。

2 结果与讨论

2.1 除磷剂种类和投加量对除磷效果的影响

在室温、反应时间600 s条件下，除磷剂种类和投加量对除磷效果的影响见图1。

图 1 除磷剂种类和投加量对除磷效果的影响

由图1可见：随着聚合氯化铝和生石灰投加量的增加，污水中TP逐渐下降；随着硫酸铁和氯化铁投加量的增加，污水中TP会出现一低值，而后稍有升高。将污水中TP从1.51 mg/L降至0.50 mg/L以下时，聚合氯化铝、硫酸铁、氯化铁及生石灰的加入量分别为40，40，60，150 mg/L。

几种除磷剂的除磷效率（单位质量除磷剂去除的TP质量）见表1。由表1可见，聚合氯化铝和硫酸铁的除磷效率相当，其次是氯化铁，生石灰的除磷效率最低，这是因为生石灰对总磷的去除效果并不主要取决于Ca2+的含量，而是取决于OH－的含量，而OH－的多少主要取决于水的碱度［4，10-11］。由于生石灰的除磷效率很低，且生石灰在实际使用时较其他除磷剂繁琐，因此首先将生石灰淘汰。

表1 几种除磷剂的除磷效率

2.2 污水pH对除磷效果的影响

在室温、除磷剂投加量为60 mg/L、反应时间600 s的条件下，污水pH对除磷效果的影响见图2。由图2可见：污水pH为6.00时，采用聚合氯化铝除磷后，污水TP最低为0.35 mg/L；污水pH为7.00时，采用氯化铁除磷后，污水TP最低为0.39 mg/L；污水pH为9.00时，采用硫酸铁除磷后，污水TP最低为0.35 mg/L；这些最佳反应pH结果与张亚勤［7］绘制的Fe和Al的磷酸盐平衡溶解度图有一定的出入，是因为除磷不仅依靠生成磷酸盐沉淀，水体中所形成的络合物的吸附作用也很重要［12-13］。在原水pH为7.82的条件下，3种除磷剂的除磷效果与各自在最佳反应pH时的除磷效果相当，故对该循环水排污水进行除磷处理无需调节其pH。

图 2 污水pH对除磷效果的影响

2.3 反应温度对除磷效果的影响

根据上述实验结果，聚合氯化铝和硫酸铁均具有较好的除磷效果，但如果硫酸铁过量会造成出水色度和铁含量偏高，因此选择聚合氯化铝作为该循环水排污水除磷剂。在聚合氯化铝投加量为40 mg/L、反应时间600 s、不调节污水pH的条件下，反应温度对除磷效果的影响见图3。由图3可见：在20～45 ℃范围内，反应温度对除磷效果的影响不大，出水TP在0.39～0.42 mg/L，均可达标排放。故本实验可在室温下进行。

图 3 反应温度对除磷效果的影响

2.4 反应时间对除磷效果的影响

在室温、聚合氯化铝投加量为40 mg/L、不调节污水pH的条件下，反应时间对除磷效果的影响见图4。由图4可见：反应时间对除磷效果的影响很小，这与Ebeling等［14］的研究结果相一致；反应时间为10～180 s时，出水TP基本保持在0.37 mg/L；当反应时间为300 s时，出水TP降至0.35 mg/L，小幅提高除磷效果，这与李秋阳等［15］的研究结果相同。故本实验反应时间需大于300 s。

图 4 反应时间对除磷效果的影响

2.5 除磷剂投加方式的比较

本实验对比了在室温、不调节污水pH的条件下，一次投加20 mg/L的聚合氯化铝，反应300 s后，再次投加20 mg/L的聚合氯化铝，再反应300 s后的污水TP与一次投加40 mg/L的聚合氯化铝，反应600 s后的污水TP，除磷剂投加方式对除磷效果的影响见图5。由图5可见：二次性投加聚合氯化铝的除磷效果明显好于一次性投加；二次性投加出水TP为0.37 mg/L。

图 5 除磷剂投加方式对除磷效果的影响

3 结论

a）采用聚合氯化铝、硫酸铁、氯化铁及生石灰等除磷剂去除循环水排污水中的磷，将污水中TP从1.51 mg/L降至0.50 mg/L以下时，聚合氯化铝、硫酸铁、氯化铁及生石灰的投加量分别为40，40，60，150 mg/L。聚合氯化铝和硫酸铁的除磷效率相当，其次是氯化铁，生石灰的除磷效率最低。最终选用聚合氯化铝作为除磷剂。

b）污水pH对除磷效果影响不大，故对循环水排污水进行除磷处理时无需调节其pH，反应可在室温下进行，反应时间需大于300 s。

c） 聚合氯化铝最佳投加量为40 mg/L，二次性投加聚合氯化铝的除磷效果明显好于一次性投加；二次性投加出水TP为0.37 mg/L。

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（编辑 祖国红）

Phosphorus removal of circulating waste water by chemical method

Zhao Hui，Qiu Xiaoyun，Gong Xiaozhi，Wan Guohui

（Environmental Protection Institute，SINOPEC Beijing Research Institute of Chemical Industry，Beijing 100013，China）

The phosphorus removal effects of some agents，such as polyaluminum chloride，ferric sulfate，ferric chloride and lime，on circulating waste water were studied. The factors affecting phosphorus removal were investigated. The experimental results show that：The phosphorus-removal efficiencies of polymeric aluminum chloride and ferric sulfate are equal，while that of ferric chloride is lower and that of lime is the worst；Finally，polymeric aluminum is chosen for phosphorus removal of circulating waste water with no pH adjustment，room temperature and 300 s of reaction time；The optimum polymeric aluminum dosage is 40 mg/L，and the phosphorus-removal effect by two-time dosing is better than that by one-time dosing；TP of the effl uent by twotime dosing is 0.37 mg/L.

circulating waste water；phosphorus removal agent；total phosphorus；polyaluminum chloride

X703

A

1006-1878（2016）05-0523-04

10.3969/j.issn.1006-1878.2016.05.009

2016 - 02 - 20；

2016 - 04 - 10。

赵辉（1978—），女，吉林省吉林市人，硕士，高级工程师，电话 13811881593，电邮 zhaohui.bjhy@sinopec.com。