混凝沉淀法去除河道总磷的试验研究

杨 茂 源

(太原市汾河景区管理委员会，山西 太原　030009)

水体富营养化问题是当今世界面临的最主要的水污染问题之一[1]。随着现代化城市和工业的不断发展，水体富营养化日趋严重，已成为制约我国国民经济和社会发展的主要因素[2-5]。有关资料表明，磷是导致水体富营养化的决定因素[6-8]，一般认为当水体中总磷高于0.02 mg/L时，就认为水体处于富营养化状态[8-10]，因此除磷对防治水体富营养化尤为重要。

磷的去除方法有生物法、化学法和物理法。物理法如电渗析和反渗透处理成本均昂贵除磷效果差，目前很少采用[11]。生物法是利用聚磷菌在缺氧、厌氧和好氧交替的情况下完成对污水中磷的去除[12]，可使磷的去除率超过80%，但该法运行操作条件较为严格[13,14]，效果不稳定，出水易出现不达标问题，且其需要有一定的碳源。对于河道除磷来说，因河道中混有雨水和天然河水，有机物浓度偏低，因而碳源不足[15]。化学除磷是向污水中人为投加除磷试剂(金属盐药剂)与污水中溶解性的磷(磷酸盐)混合后，形成颗粒状、非溶解性的难溶沉淀物而从水中析出的过程[12]。采用化学除磷技术，受季节和温度影响不大，磷的去除率较高，且效果稳定可靠[16]。本研究采用化学混凝法对3条不同河道水进行除磷试验研究，以期获得最佳的除磷效果，为下一步实际应用奠定基础。

1　材料与方法

1.1　试验材料

采用除磷药剂为聚合氯化铝PAC(>30%Al2O3)和十二水合硫酸铝(>99%，AR)。混凝搅拌器为金坛正基六联磁力搅拌器HJ-6，分光光度计为上海精科752N型。

试验原水取自3条断头河(河道CHG、河道SJH和河道MJQG)，断头河周边村落多数依河两岸分散而建，两岸村民多将河道作为生活用水的水塘。因村落污水收集管网和污水处理站的建设受限制，污水无法集中处理，使得这些河道成为纳污载体，直接消纳来自两岸居民就近排入的生活污水以及鱼塘养殖废水，致使河道污染和淤积严重，造成水体的富营养化[17]。3条断头河水质情况如表1所示。

表1　待试水样水质情况

1.2　试验方法

向一定量的试验原水中投加一定量的除磷药剂(PAC或硫酸铝)，先以200 r/min快速搅拌30 s，再以100 r/min慢速搅拌5 min，静置30 min后测定上清液中总磷浓度。实验在室温为25 ℃下进行。实验后水样总磷采用钼酸铵分光光度法GB 11893—89测定。除磷效果以GB 3838—2002地表水环境质量标准中Ⅲ类水体水质标准总磷(以P计)不大于0.2 mg/L为参照。

2　结果与讨论

2.1　聚合氯化铝的除磷效果

聚合氯化铝对3条河的除磷效果如表2所示。因不同河水质原因，聚合氯化铝的除磷效果不甚相同。河道SJH和河道MJQG聚合氯化铝投加量分别为85 mg/L和9 mg/L时，出水总磷均可达GB 3838—2002地表水环境质量标准中Ⅲ类水体水质标准(总磷浓度为0.2 mg/L)，但对于河道CHG来说除磷效果较差，投药量达到86 mg/L时对磷的去除率只达到29%，因此，不再对聚合氯化铝作进一步实验。

（2）整平：本工程采用推土机对填料后的面板堆石坝进行整平施工。采用人工整平的方式对局部不平或者集料集中的区域进行整平处理。整平施工完毕后，应再次对铺设的厚度进行测量。

2.2　硫酸铝的除磷效果

硫酸铝对3条河的除磷效果如表3所示。硫酸铝对河道CHG和河道MJQG的除磷效果较好，硫酸铝投加量分别为28 mg/L和14 mg/L时，出水总磷为0.25 mg/L和0.12 mg/L，但对于河道SJH来说硫酸铝除磷效果较差，投药量达到60 mg/L时对磷的去除率只达到37%。

表2　聚合氯化铝除磷效果

表3　硫酸铝的除磷效果

2.3　聚合氯化铝和硫酸铝除磷效果对比

将聚合氯化铝和硫酸铝对3条河最佳处理效果进行对比，如图1所示。由图1可知，不同河道河水用不同混凝剂处理效果不同，其中聚合氯化铝对河道SJH除磷效果显著，可使水质由处理前的1.24 mg/L降为处理后的0.19 mg/L，水质从劣Ⅴ类变为Ⅱ类；硫酸铝对河道CHG和河道MJQG除磷效果优于聚合氯化铝，可使得总磷降至0.2 mg/L及以下。

河道CHG使用聚合氯化铝做混凝剂，虽然处理后总磷浓度有所下降，但是总磷也只是降到0.56 mg/L，远不及Ⅱ类水0.2 mg/L的标准。河道SJH使用硫酸铝做混凝剂亦然。不同河道采用不同药剂除磷效果各不相同，可能与水体中正磷酸盐，偏磷酸盐和有机磷等的含量有关，每条河流组成总磷的各个成分的不同导致了不同混凝剂的处理效果有所差异。

3　结语

在试验条件下，河道CHG除磷药剂最佳投加量为28 mg/L硫酸铝，总磷从处理前0.87 mg/L降至0.25 mg/L；河道SJH除磷药剂最佳投加量为85 mg/L聚合氯化铝，总磷从处理前1.24 mg/L降至0.19 mg/L；河道MJQG除磷药剂最佳投加量为14 mg/L硫酸铝，总磷从处理前0.35 mg/L降至0.12 mg/L。

参考文献: