去除污水中总磷的两种方法效果比较

付君正，葛晓红，姚凡凤，王令胜

(1.泰安市第一中学，山东 泰安 271000；2.山东农业大学，山东 泰安 271000)

1 引言

磷是植物生长所需的一种重要营养元素，一般来说，正常水体中的总磷浓度应不超过0.02mg/L。否则，水体中的藻类就会因营养过剩而过度繁殖，从而导致水体的富营养化[1]。

水体富营养化会造成水体的生物多样性及生态系统稳定性降低，破坏生态景观并造成一定的经济损失。同时，一些藻类分泌的毒素会随生物链进入人体，引起慢性中毒[2]。

污水除磷方法主要有化学法和生物法，但由于生物除磷法较化学法来说比较不稳定，所以在去除废水中总磷时，化学法比较常用[3]。化学除磷法主要有凝聚沉淀法、电解法、结晶法、离子交换法、吸附法等[4]。最常用的化学除磷方法之一是絮凝沉淀法[5]，主要是向污水中投加絮凝药剂，使其与污水中磷酸盐同时发生沉析反应和化学絮凝作用，生成不溶于水的物质。通过固液分离达到除磷目的[6]。絮凝剂有无机盐絮凝剂、微生物絮凝剂、无机高分子絮凝剂等[7]。本实验中用到的聚合氯化铝和聚合氯化铁为高分子絮凝剂，并以聚丙烯酰胺为助凝剂。

周振等[8]用聚合氯化铝去除污泥浓缩水及上清液中的磷，进行工艺优化后正磷去除率可达到97.8%。黄爱群[9]针对某酿酒厂的高含磷废水，利用100 mg/L聚合氯化铝加10 mg/L聚丙烯酰胺作为絮凝剂，经过一个月反应调试，总磷的平均去除率最终高达 99.1%。秦建峰[10]利用磁絮凝法深度处理城市污水，分别做了混凝剂+磁粉协同试验、混凝剂+助凝剂协同试验、磁粉+絮凝剂+助凝剂协同试验，结果表明，在间歇曝气下TP去除率达到62.8%。

本实验通过两种不同的投加方式，分别对高浓度和低浓度的含磷污水进行处理，考察磁粉和聚合氯化铝联合除磷法和聚合氯化铁除磷法在聚丙烯酰胺为助凝剂时，对污水中总磷的去除效果，为含磷污水处理的实际应用提供一定的建议。

2 实验部分

2.1 实验用水配制

高含磷污水配制：取272 mg磷酸二氢钾稀释到500 mL，配制成总磷含量为62 mg/L的污水。

低含磷污水配制：取5.44 mg磷酸二氢钾稀释到500 mL，配制成总磷含量为1.24 mg/L的污水。

2.2 试剂与仪器

主要试剂如表1所示，主要仪器如表2所示。

表1 主要试剂

表2 主要设备

2.3 实验设计

2.3.1 高含磷污水去除实验

(1)磁粉去除效果实验。

取配制好的高含磷污水500 mL于1000 mL的烧杯中，分别加入150、250、500、1000、1500 mg的磁粉和12.5 mg聚合氯化铝，用六连搅拌机进行搅拌混合。搅拌速度约为200 r/min，搅拌1 min，再加入聚丙烯酰胺(0.5 mg/L)左右，搅拌速度约为60 r/min，搅拌2 min。搅拌过程完成后，水样静置10 min，分别测定上层水样中总磷含量。

(2)聚合氯化铁去除效果实验。

取配制好的高含磷污水500 mL于1000 mL的烧杯中，分别加入10、15、25、50、100 mg的聚合氯化铁，搅拌速度约60 r/min，搅拌2 min。搅拌过程完成后，水样静置10 min，分别测定上层水样中总磷含量。

2.3.2 低含磷污水去除实验

(1)磁粉去除效果实验。

取配制好的低含磷污水500 mL于1000 mL烧杯，分别加入25、50、150、100、150 mg的磁粉和5 mg聚合氯化铝后进行搅拌混合。搅拌速度约200 r/min，搅拌1 min，再加入聚丙烯酰胺(0.3 mg/L)左右，搅拌速度约60 r/min，搅拌2 min。搅拌过程完成后，水样静置10 min，分别测定上层水样中总磷含量。

(2)聚合氯化铁去除效果实验。

取配制好的低含磷污水500 mL于1000 mL烧杯，分别加入2.5、5、7.5、10、15 mg的聚合氯化铁，搅拌速度约60 r/min，搅拌2 min。搅拌过程完成后，水样静置10 min，分别测定上层水样中总磷含量。

计算去除率，考察两种投药方式的去除效果。

3 结果与讨论

3.1 高含磷废水去除实验

由图1 可以看出，本方法对高磷污水的总磷去除效率均达到80%以上，当加入的磁粉浓度为300 mg/L时，污水的总磷去除率最高，达到了87.25%，出水浓度为7.903 mg/L。随着磁粉浓度的增加，去除率逐渐降低，由87.5%降到了81.93%，当磁粉浓度达到2000 mg/L时，去除率突然增加到85.24%，随后又开始下降。随着磁粉浓度的增加，总磷去除率都维持在82%左右，说明磁粉的浓度持续增加对总磷去除率无显著影响。

如图2 所示，聚合氯化铁对高含磷污水中总磷去除效率均达到75%以上，随着聚合氯化铁浓度的增加，总磷浓度先降低后升高，去除率先增加后减小。当聚合氯化铁浓度为30 mg/L时，总磷的去除率最高为77.55%，出水浓度为13.916 mg/L。之后，总磷的去除率会随着合氯化铁的浓度升高而降低。

图1 不同浓度的磁粉对高磷污水的去除效果

对于高含磷污水来说，磁粉和聚合氯化铝对磷的联合作用对总磷的最高去除率为87.25%，而聚合氯化铁对总磷的最高去除率为77.55%，说明磁粉和聚合氯化铝对磷的联合作用对污水中总磷的去除效果更好。

图2 不同浓度的聚合氯化铁对高磷污水的去除效果

3.2 低含磷废水的去除实验

从图3可以看出，随着磁粉浓度的增加，总磷浓度先增加后减小，去除率先降低后升高，当磁粉浓度为300 mg/L时，总磷的去除率较高，为 56.01%，出水浓度为0.545 mg/L。去除效率在38.31%和56.01%之间，说明低浓度磷废水中总磷的去除效果受磁粉浓度影响较大。

图3 不同浓度的磁粉对低磷污水的去除效果

从图4 可以明显的看出，聚合氯化铁对低磷污水的整体去除效果不显著，当聚合氯化铁的浓度为20mg/L时，总磷去除率较高，为12.42%，出水总磷浓度为1.086 mg/L。其他浓度实验组总磷的去除率都很低。

对于低含磷污水来说，磁粉和聚合氯化铝对磷的联合作用的最高去除率为56.01%，而聚合氯化铁对磷的最高去除率只有12.42%，说明磁粉和聚合氯化铝对磷的联合作用的对总磷的去除效果更好。

图4 不同浓度的聚合氯化铁对低磷污水的去除效果

4 结论

对于高磷污水，磁粉和聚合氯化铝的联合作用对磷的去除效果优于聚合氯化铁的去除效果，当磁粉浓度为300 mg/L时，去除率最高，达到了87.25%，出水中磷的浓度为9.153 mg/L，而聚合氯化铁去除法的最大去除率只有77.55%；对于低磷污水来说，磁粉和聚合氯化铝对磷的联合作用的去除效果要远远优于聚合氯化铁的去除效果，当磁粉的浓度为300 mg/L时，总磷去除率最高，为56.01%，出水浓度为0.545 mg/L，而聚合氯化铁去除法的最大去除率只有12.42%。两种方法对于高磷污水中总磷的去除效果均优于低磷污水，而且不论对高磷污水还是低磷污水，磁粉和聚合氯化铝的联合作用对磷的去除效果更好。

ComparisonofTwoMethodsforRemovingTotalPhosphorusFromSewage

Fu Junzheng1，Ge Xiaohong2，Yao Fanfeng2，Wang Lingsheng2

(1.Tai’anNo. 1MiddleSchool,Tai’an,Shandong, 271000,China; 2.ShandongAgriculturalUniversity,Tai’an,Shandong,271000,China)

Abstract: The removal of total phosphorus in high-phosphorus wastewater and low-phosphorus wastewater was studied by using magnetic powder and polyaluminum chloride combined phosphorus removal method and polyferric chloride dephosphorization method. Comparedwith the removal effects of the two methods,themethod for determination of total phosphorus in the experiment was carried out by potassium persulfate digestion-ammonium molybdate spectrophotometry. The experimental results show that the combined effect of magnetic powder and polyaluminum chloride is better.For high-phosphorus wastewater, the removal rate is the highest, reaching 87.25%.The concentration of phosphorus in the effluent is 9.153mg/L while the magnetic powder concentration is 300mg/L. For the low-phosphorus wastewater, when the concentration of the magnetic powder is 300mg/L, the removal rate was the highest, 56.01%, and the effluent concentration was 0.545 mg/L.

Keywords: magnetic powder; Polyaluminum chloride; polyferric chloride; total phosphorus