化学法处理含磷废水

化学法处理含磷废水（共4篇）

化学法处理含磷废水 篇1

摘要：磷的富营养化导致水质恶化, 越来越受到社会重视, 表面处理废水含磷的去除也开始是水处理的重点关注, 本文介绍了污水中含磷废水利用气浮法的去除工艺。

关键词：电镀废水,含磷废水,气浮法

磷是富营养化的主要因素, 其危害已众所周知, 因而在污水处理中进行除磷是必要的。在新的电镀污染物排放标准中也对磷的排放进行了更严格的要求, 特别是在环太湖区域, 水质磷超标已经与重金属超标等同高度关注。表面处理行业在实际生产中需要用到大量的含磷化合物, 含磷有机物等, 致使排放水磷超标情况严重, 因为表面处理行业的废水特殊性, 生物处理不现实, 本文主要以工作当中对化学除磷以及气浮除磷的基本机理、主要工艺形式进行探讨。

1 化学除磷

1.1 基本机理

化学除磷大部分是通过化学沉析过程以及化学絮凝达到目的, 化学沉析可以理解为:水中溶解状的含磷物质, 由大部分是离子状物质转换为非溶解状态的过程;化学絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程。化学沉析一般是通过向污水中投加无机金属盐药剂, 其与污水中溶解性的磷酸盐混合后, 形成非溶解性的物质, 反应方程举例如式1, 2。实际上正常的污水处理中, 污水中进行的不仅仅是沉析反应, 同时还进行着化学絮凝反应, 所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。

在污水处理工艺中, 絮凝和沉析都是极为重要的, 但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果, 而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换, 则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后, 一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐, 也会同时产生非溶解性的氢氧化物 (取决于pH值) 。另一方面, 随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物, 使稳定的胶体脱稳, 通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤, 得到净化的污水和固一液浓缩物 (化学污泥) , 达到化学除磷的目的。

1.2 主要工艺形式

实际污水处理中化学除磷是可以与重金属的去除一起进行, 这样可以降低投入成本, 只是相应增加一部分的药剂投入。药剂选择现阶段推荐三氯化铁、聚合氯化铝、熟石灰, 因为这三种药剂本身就是水处理药剂, 价格低廉, 并可以在现有水处理设施进行作业, 工艺流程:含磷废水收集池—反应处理池—混凝池—沉淀池—沙滤池—pH调节池—排放计量槽。

2 气浮除磷

2.1 气浮设备技术参数

水停滞时间为10min, 射流器产生泡沫小于1mm, 进水方式为上进下出。气浮装置安装在PH调整槽与排放计量槽之间, 工艺流程:含磷废水收集池—反应处理池—混凝池—沉淀池—沙滤池—气浮装置—pH调节池—排放计量槽。

2.2 原理

利用废水含盐量比较高的特性, 水的表面张力大的情况下, 泡沫有较好的吸附作用。利用高速水流的强化涡流作用, 使气/水充分混合, 并在水中产生大量的细小气泡, 由于气泡表面张力的作用, 使水中的重金属、表面活性剂等有机质吸附于气泡表面, 气浮装置再利用气、水比重之差, 将带有污物的气泡浮选分离, 从而达到净化水质的目的。

3 结语

表面处理企业的水是所有工业污水当中成分最复杂的污水, 所以需要不停的进行实验, 以确定处理工艺的适用性。电镀污水中有机污染物的去除工艺是一个全新的研究课题。在环保呼声日渐增高, 排放标准越发严格, 环境污染现状不容乐观的今天, 电镀工业这一传统的, 涉及产业较多的高污染行业的污染治理已经引起高度重视。笔者目前的工作只是对其进行了初步的探索与研究, 希望借此引起同行的关注与探索。

参考文献

[1]夏宏生, 向欣.废水除磷技术及进展分析[J].环境科学与管理, 2006 (1) .

[2]王昶, 吕晓翠等.含磷废水处理技术研究进展[J].水处理技术, 2009 (12) .

化学法处理含磷废水 篇2

摘要：沸石是一种优良的含磷废水处理剂,在水处理领域将有广阔的应用前景,文章介绍了天然、改性及合成沸石去除废水中磷的应用现状及进展,并在此基础上提出了加强各种天然沸石的成分,结构和性能研究,加强对天然沸石的`改型改性工艺技术研究,扩大沸石在含磷废水处理中的应用范围.作 者：李超 朱邦辉 Li Chao Zhu Banghui 作者单位：李超,Li Chao(惠州市绿科环保有限公司,广东,惠州,516000)

朱邦辉,Zhu Banghui(南昌大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330031)

氯化铝处理含磷废水的试验研究 篇3

关键词：氯化铝,含磷废水,化学沉淀法

城市生活污水和工业废水中有大量含磷物质,其排入江河湖泊后,增加了水体营养物质的负荷,造成水体富营养化[1]。现代污水除磷技术有化学除磷和生物除磷两种方法,一般单采用生物除磷工艺很难满足出水含磷量低于1 mg/L的排放要求[2],需增加化学除磷处理。可用于化学除磷的金属盐有三种:钙盐、铁盐和铝盐。本试验用氯化铝处理模拟含磷废水,探讨了不同条件对氯化铝除磷效果的影响,为处理含磷废水做出有意义的探索。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

722S型分光光度计,PHS-3C型酸度剂,电动搅拌器,电子天平等;磷酸二氢钾,酒石酸锑钾,三氯化铝,钼酸铵,抗坏血酸等。

1.2 含磷废水

为方便试验,用人工配制的含磷废水为研究对象。将磷酸二氢钾(KH2PO4)用蒸馏水配制成7.5 mg/L(以P计)的溶液。

1.3 实验方法

取400 mL模拟含磷废水置于500 mL烧杯中,调节废水pH,加入一定量氯化铝,搅拌一段时间后静置,取上清液采用钼锑抗分光光度法测定水中磷的含量[3],计算磷去除率。

磷去除率(%)=[(ρ0-ρ)/ρ0]×100%

式中:ρ0——初始磷浓度,mg/L

ρ——絮凝后上清液磷浓度,mg/L

2 结果与分析

2.1 pH值对除磷效果的影响

改变溶液的pH值,考察pH对除磷效果的影响,结果见图1。由图1可知,随溶液pH升高,去除率先升高后降低。pH在6.0附近时,去除率约为94%,除磷效果较好。这可能是因为在pH为6.5时AlPO4的溶解度最低[4]。同时,根据溶度积规则,pH>3.0后,Al3+逐渐形成Al(OH)3,进而可能形成铝的磷酸盐[Al(PO4)X(OH)3-X]沉淀。因此,试验控制溶液pH 为6.0左右。

2.2 凝聚转速对除磷效果的影响

改变凝聚转速,考察凝聚转速对除磷效果的影响。快速搅拌在200~500 r/min范围内变化,时间1 min,慢速搅拌50 r/min,时间5 min,结果见图2。由图2可知,随着凝聚转速增加,去除率上升。当凝聚转速在400 r/min以上时,磷去除率稳定在94%左右,因此试验控制凝聚转速为400 r/min。

2.3 搅拌时间对除磷效果的影响

改变快速搅拌时间,考察搅拌时间对除磷效果的影响,结果见图3。由图3可知,随搅拌时间延长,去除率逐渐降低。搅拌时间为1 min时,磷去除率较高。絮凝机理的研究结果表明,磷在水中的去除过程大致经历两个阶段[5]。第一阶段为微粒的形成,即当化学药剂(AlCl3)加人待处理的水后,在快速搅拌混合下,两者相互作用形成微小的颗粒既为凝聚过程。第二阶段是形成的微小颗粒在慢速搅拌混合的条件下,发生絮凝使颗粒变大而易于沉淀,既为絮凝,前者要求在短时间内完成,因此需要快速和剧烈的搅拌来实现。后者是絮体增大的阶段,搅拌速度宜低。若快速搅拌时间过长,凝聚阶段进行完全,但絮凝阶段难以实现,导致磷去除率降低。因此选取1 min为最佳搅拌时间。

2.4 静置时间对除磷效果的影响

改变静置时间,考察静置时间对除磷效果的影响,结果见图4。由图4可知,静置时间越长,磷去除率越高。在15 min后,磷去除率基本稳定在94%左右。溶液经历凝聚絮凝阶段后,形成的絮体需静置沉淀一段时间,因此本试验选取15 min作为静置时间。

2.5 氯化铝用量对除磷效果的影响

改变氯化铝用量,即改变铝磷摩尔比,考察其对除磷效果的影响,结果见图5。由图5可知,随着Al/P摩尔比的增大磷的去除率逐渐增大,当Al/P的摩尔比达到3时,磷去除率基本处于稳定状态。从化学反应来看,三价铝离子和磷酸根离子是以等摩尔进行反应,所以药剂的投加量应取决于磷的存在量。但是除磷过程中还伴随许多副反应,如铝离子和水中的氢氧根发生水解反应等,会消耗一部分Al3+使得真实反应中Al/P摩尔比大于1:1。从经济角度出发,当Al/P摩尔比为3时除磷效果较好,为最佳选择。

3 结 论

(1)利用氯化铝处理含磷废水实验结果表明,铝磷摩尔比为3,调节含磷废水pH值为6.0左右,快速搅拌400 r/min,时间1 min,慢速搅拌50 r/min,时间5 min,凝聚絮凝后静置15 min,磷的去除率可达94%。

(2)采用化学沉淀法处理含磷废水取得了一定效果,但如何使用氯化铝同时脱氮除磷,达到资源再利用的目的,还有待于进一步研究。

参考文献

[1]张继华.化学沉淀法处理含磷废水[J].工业水处理,2000,20(5):43-44.

[2]邱慎初.化学强化一级处理(CEPE)技术[J].中国给水排水,2000,16(1):26-29.

[3]国家环保总局.水和废水监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2004:246-248.

[4]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.

化学法处理含磷废水 篇4

含磷废水的常规处理方法是沉淀法, 生物法、电渗析法等也有报导, 本文利用粉煤灰处理水中的磷成本低, 耗能少, 在含磷废水处理领域具有广阔的应用。但单纯粉煤灰的净化效率较低, 本实验采用硫酸固相反应法对粉煤灰进行改性, 对含磷废水的处理, 考察了p H值, 吸附剂用量, 磷初始浓度, 反应时间, 反应温度对净化过程的影响。通过实验发现使用这种方法制备的改性粉煤灰比普通的粉煤灰去除率高, 去除速度快, 可有效净化废水中的磷。

1 粉煤灰除磷机理

国内外的研究[1,2,3,4,5]结果表明, 粉煤灰去除磷酸盐的机理在于其中金属氧化物的吸附作用, 其中氧化钙成分溶于水中形成的阳离子与磷酸根结合形成沉淀是重要的机制之一。Cheung和Venkitachalam[6]分别用含钙高和含钙低的粉煤灰来进行吸磷的对比研究, 发现磷的去除主要是因为溶液中Ca2+与PO43-形成钙磷沉淀。

此外, 粉煤灰中的一些成分还能与废水中的磷酸盐絮凝沉淀, 与粉煤构成吸附-絮凝沉淀协同作用。其中的铝盐、铁盐遇水后形成Al (H2O) 3+、Fe (H2O) 3+, 并能解离出Al3+、Fe2+, 这些络合物与水化膜的水分子作用。它们带有正电荷, 对水中大多数带负电的胶体微粒能进行强有力的吸附, 产生絮凝作用。Dennis G等[7]用含钙低的粉煤灰进行无定相和晶体相的实验研究认为, 低钙含量的粉煤灰的除磷能力主要是形成了不溶性的铝磷、铁磷沉淀。再加上粉煤灰中含有Ni、Co、As、Na、Li、Ca等絮凝助剂成分, 能促进絮凝体的主要氢氧化物生成, 加大絮凝物的强度, 增加其质量, 促进其沉降。

1.1 硫酸改性的原理

由于粉煤灰的比表面积较大、表面能高, 且存在着许多铝、硅等活性点, 因此, 具有较强的吸附能力。用硫酸改性粉煤灰是为了使其颗粒表面更加粗糙, 增大表面积, 增强吸附能力, 并且溶出铝和铁, 使改性粉煤灰具有吸附和混凝的双重作用。经过硫酸处理后的粉煤灰的表面状况有比较大的变化。未经酸处理的原状粉煤灰颗粒, 其表面比较光滑致密。经硫酸处理后的粉煤灰颗粒表面出现了许多空洞。从废水处理的吸附理论来讲, 吸附剂的比表面积越大, 吸附效果越好。硫酸改性处理使粉煤灰的比表面积有了较大的增加, 因此增加了粉煤灰颗粒的吸附能力[8,9,10,11]。

1.2 硫酸浓度对磷酸盐去除率的影响

用不同浓度的硫酸对粉煤灰进行改性。分别取改性后的粉煤灰1 g加入100 m L模拟含磷废水中, 振荡30 min, 取样分析, 结果如图1所示。

由图1可以看出, 硫酸浓度从0.0 mol/L增加到2 mol/L时, 去除率增加很快, 并达到最高值93.4%。硫酸浓度大于2 mol/L, 磷酸盐的去除率呈缓慢下降趋势, 但变化幅度不大。这是因为硫酸可以激发粉煤灰活性, 使粉煤灰表面变得粗糙, 能打开粉煤灰封闭的孔道, 增加孔隙率, 增大比表面积, 大量的Al、Si等活性点暴露。在粉煤灰的活性未激发完之前, 硫酸加入量越大, 粉煤灰对磷的去除率就越高, 当粉煤灰活性完全激发后, 随着硫酸的增加, 磷的去除率反而下降了, 这是由于硫酸的加入会使污水的p H值下降, 影响沉淀反应的进行, 从而降低磷的去除率。

2 实验部分

2.1 仪器

UV1801紫外可见分光光度计;SHA-C水浴恒温振荡器;PHS-3C酸度计, 电热恒温烘箱。

2.2 试剂及材料

磷酸二氢钾, 天津致远化学试剂有限公司;钼酸铵, 偏钒酸铵, 上海化学试剂有限公司;浓硫酸, 浓盐酸, 氢氧化钠, 宜兴市洋溪双园化学试剂厂;所有试剂均为分析纯。粉煤灰取自燃烧后的煤渣。

溶液p H值用盐酸或硫酸调节。

用KH2PO4配制成含磷1 000 mg/L的储备液, 模拟含磷废水由储备液稀释而得。

2.3 实验方法

2.3.1 改性粉煤灰的制备

粉煤灰的预处理:将取来的粉煤灰置于托盘中, 用自来水清洗, 静置片刻, 至泥水分离时, 除去上层污水[12], 下层的粉煤灰用托盘盛放, 于120℃下在烘箱中烘干、研磨至碎。这样即可除去附着在粉煤灰上的油污。

然后加入2 mol/L硫酸;置于恒温振荡器上在30℃下震荡1 h, 在120℃下烘干, 保温1.5 h, 制得硫酸改性粉煤灰。

2.3.2 粉煤灰对磷酸根的吸附效果实验

称取一定量的改性粉煤灰于锥形瓶中, 加入含磷溶液, 调节p H=9.0, 在振荡机上振荡30 min后过滤, 取清液测定净化后的水中剩余磷的含量。

2.3.3 分析测试方法

移取一定浓度含磷试水100 m L, 置于锥形瓶中, 加入一定量粉煤灰沸石, 在振荡器上振荡一定时间, 稍放置, 过滤。取适量滤液测定剩余磷含量, 并按下式计算磷去除率[5]:

式中:C0———初始含磷试水浓度, mg/L

C———处理后含磷试水浓度, mg/L

测定磷浓度采用磷钒钼酸分光光度法测定。显色反应如下:

最大吸收波长为355 nm, 一般测定选在420 nm波长下测定。

2.4 磷的标准工作曲线绘制

配制一系列的磷标准溶液, 分别用分光光度法测定其吸光度, 按照最小二乘法原理拟合出线性方程, 并进行相关性分析, 以判断测量结果的相关性, 如图2所示。

设磷浓度为x, 吸光度为y, 此曲线的回归方程为y=0.0331x+0.0014, 线性相关系数R2=0.9990。相关性满足测定要求。

3 结果与讨论

3.1 p H值的影响

向数个锥形瓶中各加入3.0 g改性粉煤灰, 然后分别加入100 m L磷酸根浓度为50 mg/L的溶液, 调节p H值分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0、12.0、13.0。溶液p H值用复合玻璃电极测定。在30℃条件下振荡1 h, 结果如图3所示。

从图3中可以看出, 当p H值从2增加到4时, 磷酸根的吸附率迅速上升, 然后随着p H值的增加, 磷酸根的净化率提高幅度逐渐减小, 当p H值大于5以后, 粉煤灰对磷酸根的净化效率基本不发生变化, p H值从8增加到11时, 磷的净化率又有一定程度的增加。p H大于11以后去除率又开始下降。

影响原因是p H值大小直接影响粉煤灰的表面的孔隙的结构和化学特性, 粉煤灰中的活性成分主要是一些碱性氧化物, 由于吸附反应是在碱性条件下进行的, 在强酸性环境中, 溶液中的H+会使这些碱性氧化物失活, 从而使粉煤灰对磷的吸附能力显著降低。酸性条件下溶液中磷酸盐以H2PO4-、HPO42-形式为主, 在p H<6.5时, Fe PO4和Al PO4是最稳定的固相, 都不利于反应, 当p H>6.5时, 铝和铁以氧化物和氢氧化物的形式存在, 而这个条件下粉煤灰中的钙成分更利于与磷酸盐生成磷灰石和羟磷灰石。研究表明, 在p H大于8.5的碱性条件下, 含钙高的粉煤灰可获得最大的磷吸附量。在强碱性条件下, 溶液中过多的OH-会与磷酸根离子竞争粉煤灰上的活性中心;此外, 高p H值使粉煤灰表面带大量负电荷, 静电斥力的影响使磷酸根离子不易于接近粉煤灰颗粒表面, 使磷的去除率下降。所以, 图3实验表明, p H宜控制在8~11。磷的去除率为94%左右。

3.2 吸附剂用量的影响

称取改性粉煤灰0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 g, 分别加入到100 m L磷浓度为50 mg/L的溶液中, 调节p H=9.0。在30℃条件下振荡1 h, 实验结果如图4所示。

从图4中可以看出, 当粉煤灰投加量从0.5增加到3时, 磷的净化效率显著提高, 从75%增加到95.3%, 当粉煤灰的投加量大于3.0 g后, 随着吸附剂用量的增加, 磷的净化率基本恒定。对于含磷50 mg/L的溶液, 当粉煤灰的投加量为3.0 g时, 磷的吸附效率可达96%左右。在实际应用中, 低浓度的含磷废水可以直接投加一定比例的改性粉煤灰处理后就能达到排放标准。

3.3 磷初始浓度的影响

称取改性粉煤灰3.0 g于数个锥形瓶中, 然后向锥形瓶中分别加入100 m L浓度为30、40、50、60、70、80、90、100、110 mg/L的含磷溶液, 调节p H=9.0。在30℃条件下振荡1 h, 实验结果如图5所示。

从图5中可以看出, 在其他条件都相同时, 随着磷初始浓度的增大, 磷酸根的去除率降低。但是对于30~80 mg/L浓度范围内的含磷溶液, 去除率均达到96%以上。

3.4 吸附时间的影响

向10个锥形瓶中分别加入3.0 g改性粉煤灰, 然后各加入浓度为50 mg/L的含磷溶液100 m L, 调节p H=9.0。在30℃条件下分别振荡10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 min, 时间对磷酸根去除率的影响如图6所示。

从图6中可以看出, 改性粉煤灰对废水中磷的净化速度比较快, 反应30~40 min即可使吸附过程达到平衡, 以后磷的去除率几乎不再变化, 据报道, 用没有改性的粉煤灰除磷, 一般需要3~5 h, 本方法大大缩短了反应时间, 在实际废水处理中, 较快的反应速度有利于净化过程的进行。

3.5 温度的影响

国内外研究发现, 适当的提高温度, 有利于提高磷酸盐的去除效率, 但超过一定的温度时会出现解吸的情况。在锥形瓶中分别加入3 g改性粉煤灰, 然后加入浓度为50 mg/L的含磷溶液100 m L, 调节p H=9.0。在20℃、30℃、40℃、50℃、60℃条件下分别振荡40 min, 结果如图7所示。

由图7发现, 在室温条件下粉煤灰的除磷效果低于90%, 当温度提高到40℃时去除率可以达到97.6%, 而当温度再上升到50℃时, 去除率又低于90%, 这是因为超过40℃时发生了解吸现象。

4 结论

采用硫酸固相反应法对粉煤灰进行改性用于含磷废水的净化, 考察了p H值, 吸附剂用量, 磷初始浓度, 反应时间, 反应温度对净化过程的影响。通过实验发现溶液p H值控制在8~11范围内对磷的吸附量稳定, 粉煤灰加入量的增加和初始溶液中磷酸根浓度的降低, 磷的净化率逐渐增加。对于100 m L含磷<80 mg/L的溶液, 当粉煤灰的投加量为3%时, 反应温度在40℃, 反应时间40 min, 磷的吸附效率可达97.6%, 去除率可以达到《污染综合排放标准》68978-1996标准。

改性粉煤灰对水中磷酸根的净化过程速度较快, 30~40 min可达到最大净化率。大大缩短反应时间, 改性粉煤灰可以有效净化水体中的磷。

摘要：以硫酸对粉煤灰进行改性用于含磷废水的净化, 考察了pH值, 吸附剂用量, 磷初始浓度, 反应时间、反应温度对净化过程的影响。通过实验发现溶液pH值在811范围内对磷的吸附过程影响不显著, 改性粉煤灰可以在较宽的pH值范围内进行脱磷处理;随着粉煤灰加入量的增加和初始溶液中磷酸根浓度的降低, 磷的净化率逐渐增加。对于含磷<80 mg/L的溶液, 当粉煤灰的投加量为3%时, 反应温度40℃, 磷的吸附效率可达97.6%。改性粉煤灰对水中磷的净化过程速度较快, 3040 min可达到最大净化率。