中水总磷超标原因及对策研究

蒋华锋

潍坊金石环保科技有限公司，山东 潍坊 261300

磷是水生生物生长的必要因素，水体中适当的磷含量对植物的生长有一定的促进作用，但磷过量积累会产生水体富营养化现象。水体富营养化，指的是水体中氮、磷等营养盐含量过多而引起的水质污染现象[1]。

造成磷污染的废水主要来自两大方面：一是生活生产污水的排放，主要来源于磷肥和含磷洗涤剂的大量使用等；二是工业含磷废水，主要来源于含磷工业原料以及含磷工业产品的生产、储存、使用过程中的泄露、设备的冲洗废等环节。随着我国工业化进程的不断推进，含磷废水的排放量日趋增多，造成的水体富营养化污染情况也越来越严重。

山东潍坊金石环保科技有限公司的产品为油田助剂与水处理剂系列化学品，其中有少部分产品需要用到含磷原料并且制备的产品也是含磷产品，在实际生产过程中会不可避免地存在含磷废水排放问题。日常生产车间地面的清洁、设备的维护冲洗，以及少许跑冒滴漏的物料冲洗等所形成的污水，首先是经过地下污水管线汇入公司污水处理站，经过调节池、UASB池、活性污泥池、氧化池等一系列生化处理，合格后排入园区污水站，统一进行再次处理后达标排放。

该公司在建厂相当长一段时间内，公司污水站系统运行良好，出水总磷指标能够达到入园排放要求(<10 mg/L)。2020年3月中旬，出水总磷指标出现异常波动，时有偏高问题，影响了公司外排水的正常运行，因此，公司及时对此现象进行分析研判和处理，并采取一系列对策措施，使出水总磷指标达到了入园排放要求。

1 中水总磷分析

本文中水总磷的检测依据标准 GB 11893—89[2]水质总磷的测定钼酸铵分光光度法进行测定；总无机磷检测依据HGT 3540—1990[3]工业循环冷却水中磷含量的测定 钼酸铵分光光度法进行测定。

根据检测标准，对超标的中水水样进行取样分析检测，结果如表1所示。由表1可知：污水站中水总磷确实出现了超标问题。

表1 中水总磷检测

2 超标原因分析

针对中水总磷偏高的问题，我们进行了系统的分析排查，1)公司生活区人员相对稳定，生活方式也没有发生大的改变，生活污水含磷成分和含磷量基本不会发生变化。2)公司循环水系统运行日常投加的缓蚀阻垢剂含有一定的磷成分，但药剂型号近期未更换过，且系统每天的补排水量也较稳定。3)公司生产A产品所需原料以及产品中含有磷成分，之前对于废水的产品控制较为严格，极少有含磷废水产生于排放。然而，由于该系列产品市场需求增多，原料用量及产品增多、设备及包装桶等冲洗频率加大，废水排入污水站后，可能造成了总磷偏高。2020年4月3号在A产品生产车间废水入站口取样分析，总磷含量为73 mg/L，证实了这种可能。

3 处理对策

3.1 已有总磷超标废水处理研究

目前除磷技术主要有物化除磷、生物除磷等[4]。物化除磷是利用过滤、吸附、沉淀和结晶等作用，使废水中的磷形成絮凝体与水分离；生物除磷主要是利用聚磷菌在厌氧条件下释放磷和在好氧条件下蓄积磷的作用。谢禹等[5]综述了近年来关于生物除磷、化学除磷、生物化学除磷和生态除磷的最新进展，并对其各自的处理效果和经济产出进行了对比。我们结合公司污水站的设计及运行情况，以及最低化成本和实效性考量，重点形成了以下几种研究方案。

3.2 废水处理方案的比较

3.2.1 石灰处理法

按照石灰处理法[6]，取A车间污水1 000 mL倒入烧杯中，加生石灰约2.8 g，调节pH至10左右；取中水1 000 mL倒入另一烧杯中，加生石灰约0.4 g，调节pH至10左右，将两烧杯进行充分搅拌、静置后，取上层清液，检测总磷含量，结果如表2所示。

表2 石灰处理法的总磷含量检测结果

由表2可知：采用石灰法处理有一定的效果，但总磷含量仍然超标。可能的原因是：水体总磷中含有的无机正磷不高，影响了石灰处理法的效果。

3.2.2 氧化+石灰法

实验先加过氧化氢对水体进行氧化，再采用石灰法处理的方案，实验流程如下：常温下，向待处理水样中加入一定量的过氧化氢(投加比例5%左右)，搅拌反应1 h，之后加入一定量的生石灰粉末，调节pH至碱性，进行充分搅拌、静置，取上层清液，检测总磷含量，结果如表3所示。

表3 氧化+石灰法处理的总磷含量检测结果

由表3可知：处理效果还是不理想，总磷含量仍然超标。可能的原因是：单纯靠投加过氧化氢进行氧化处理效果不佳，导致处理效果不理想。

3.2.3 芬顿反应法

芬顿反应[7]具有去除难降解有机污染物的高能力，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等处理中有很广泛的应用。

由此，采用芬顿法对废水进行处理，以降解总磷，使其能够转化成更好去除的正磷，然后在絮凝作用下沉降去除。

实验方案如下：2020.4.9取A车间污水，调节污水体系的pH至3～4，加入一定量FeSO4·7H2O，搅拌至溶解，慢慢加入H2O2，搅拌反应一段时间，静置沉淀,或者结合其他处理方案后静置沉淀，最后取上层清液检测总磷含量，并于2020.4.15进行重复实验。不同温度、不同处理方案后总磷的检测结果见表4。

表4 不同温度、不同处理方案处理的总磷检测结果

由表4可知：温度由常温改为30℃时，增加了芬顿反应的反应活性，处理效果有了明显提升，重复实验的效果较好。

本着简化操作、降低成本的原则，在上述方案的基础上进一步开展了pH优化研究，结果如表5所示。

由表5可知：在pH为强酸性时，处理效果较差，总磷含量仍然很高；pH调节到中性至弱碱性时，MBR膜池水和活性沉淀池出水采用芬顿反应后的总磷含量明显降低，达到了入园排放的要求。考虑到废水体系基本为强酸性，需要加碱进行调节，pH控制在3～4较为合适。

表5 不同pH优化后的总磷检测结果

将2020.4.9取样的A车间污水pH调至3～4时，采用芬顿反应法，对芬顿试剂FeSO4·7H2O和H2O2药剂用量配比进行了优化实验，原加药量为FeSO4·7H2O 750 mg/L，H2O2375 mg/L，在此基础上分别进行了减半和加倍测试实验，结果显示：药剂减半和药剂加倍后试样中总磷检测结果分别为2.4和0.2 mg/L，均达到了入园排放的要求。

经过一系列的优化实验，最终确定了较为合理的工艺控制参数：FeSO4·7H2O 1 500 mg/L，H2O2750 mg/L，pH 3.5左右，温度为30 ℃，反应时间为40～60 min。

3.3 中水除磷方法的比较

高含磷废水进入公司污水站系统，经一系列生化处理后，得到了一定程度的生化降解，可以采取投加吸附剂[8]进行吸附处理。实验方案如下：取污水站各系统水，投加一定量的吸附剂，吸附处理后进行絮凝沉降，取上清液进行检测，不同取水地、不同吸附剂添加量对实验体系总磷指标的影响如表6所示。

表6 污水站系统不同吸附剂添加量对总磷检测的影响

由表6可知：投加PAC类吸附剂和PAM助凝剂，加量达到一定量后，从检测结果来看，对源头污水效果略差，但是对于经污水站处理后的中水具有较好的效果，可以在短时间内降低外排水总磷，使之达到入园排放要求。

4 结论

综合实验研究，结合公司实际情况，对含磷水的处理思路主要包括几个方面。

4.1 对现有的含磷水的处理方案

对于污水站系统现存的含磷中水，在系统后端投加吸附剂，能够在短时间内做到达标排放。具体措施是：首先，先将PAC用水配制成5%～10%的溶液，投加约400～500 mg/L。根据投加点不同，考虑混合的均匀性，采取连续式泵入或者一次性缓慢投加的方式。其次，将PAM配制成约0.1%～0.3%的水溶液，在PAC投加混合之后投加0.5～1 mg/L，根据投加点不同，采取连续式泵入或者一次性投加。

对A车间形成的含磷废水进行单独收集，采用芬顿处理法处理，再进入公司污水站，后续便不再需要投加吸附剂。这样处理总水量小，易操作，效果好，费用低。具体措施是：调节污水体系pH为3.5左右(用32%液碱调)，投加FeSO4·7H2O约1 500 mg/L，搅拌溶解约10～20 min，将体系加热升温至30 ℃以上，慢慢加入过氧化氢约750 mg/L，搅拌40～60 min，加入PAM溶液(常规絮凝沉淀很慢，可以加PAM(1 mg/L)加速絮凝)，之后进行静置沉淀，上层滤液溢流外排处理完成，底层絮状沉淀排泥压滤。

4.2 改进管理办法

严格执行公司的各项规章制度，制定了公司级《跑冒滴漏管理规范》；规范设备和包装物冲洗流程，严格冲洗频次、时间、用水量等，并在下一步进行尝试冲洗水的回用研究，最大限度地减少废水的产生，从源头杜绝含磷水的产生。

方案实施一周后，取得了较好的效果，原有污水站出水总磷已处理到2 mg/L以下，做到了达标排放；对A车间废水进行了单独收集处理，总磷可以降至1 mg/L，真正从源头上解决了高磷水问题，保证了生产的顺利进行。