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除磷的一種主要方法是生物除磷法，該方法具有不需投加藥劑、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是生物除磷法對(duì)運(yùn)行控制的要求較高，其適應(yīng)性和靈活性不夠，而且僅僅采用生物除磷法很難達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，一般需要輔助化學(xué)除磷法來滿足要求。了解各種化學(xué)除磷劑的除磷特性對(duì)化學(xué)除磷具有重要意義，本文選取6種常用除磷劑(三氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、硫酸鋁、PAC和PFS)，考察pH、加藥量和攪拌時(shí)長(zhǎng)對(duì)它們除磷效果的影響，以期為化學(xué)除磷劑在廢水處理中的應(yīng)用提供參考。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑實(shí)驗(yàn)水樣：由磷酸二氫鉀配制而成的模擬含磷廢水，模擬廢水的N︰P=1︰1。

儀器：722N型可見分光光度計(jì)、PHS-25C數(shù)顯酸度計(jì)、78-1型磁力攪拌器、MGS-2200型快速消解儀、干燥箱。

藥品：FeCl3(鐵含量7%)、AlCl3(鋁含量7%)、CaCl2溶液(鈣含量7%)、MgSO4(鎂含量7%)、Al2(SO4)3(鋁含量7%)、聚合氯化鋁(PAC，鋁含量10%)、聚合硫酸鐵(PFS，鐵含量7%)。

1.2實(shí)驗(yàn)方案

采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定磷含量。選用氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、硫酸鎂、聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鐵(PFS)這六種除磷劑，通過設(shè)定不同pH值、不同攪拌時(shí)間和不同投藥量來探究這三個(gè)變量對(duì)上述六種化學(xué)除磷劑除磷效果的影響。

2結(jié)果與討論

2.1pH值對(duì)除磷效果的影響

2.1.1pH值對(duì)無機(jī)鹽類除磷劑除磷效果的影響

在除磷劑加量均為200mg/L，攪拌時(shí)長(zhǎng)均為5min的條件下分別測(cè)定三氯化鐵、氯化鈣、硫酸鎂和氯化鋁四種無機(jī)鹽除磷劑除磷率隨pH變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示：

由圖1可知，隨pH的升高，三氯化鐵和氯化鋁除磷率都先上升后下降，三氯化鐵的較佳除磷pH在4~5，而氯化鋁的較佳除磷pH為6。這是因?yàn)樵诔走^程中鐵離子、鋁離子與磷酸根離子形成沉淀的同時(shí)還發(fā)生了水解反應(yīng)生成了絡(luò)合物和氫離子，這些絡(luò)合物能夠吸附污水中含磷的雜質(zhì)，增大pH，水解反應(yīng)正向移動(dòng)，更加有利于除磷。但當(dāng)pH達(dá)到一定值后，隨pH的升高鐵離子、鋁離子與氫氧根發(fā)生反應(yīng)，與上述除磷過程形成競(jìng)爭(zhēng)，不利于除磷。由圖1可知，pH增大，氯化鈣的除磷率增大，但是當(dāng)pH＞10后除磷率變化不大。氯化鈣除磷機(jī)理為：5Ca2++7OH-＝Ca(OH)2(PO4)3↓+6H2O，相關(guān)研究表明，當(dāng)pH為7時(shí)磷酸鹽主要以H2PO4-的形式存在，與鈣離子反應(yīng)生成多羥基磷灰石，大量消耗了水體中的氫氧根離子，使溶液偏酸，除磷效果不佳。當(dāng)pH增加到9后，磷酸鹽主要以PO43-和HPO42-的形式存在，主要生成磷酸氫鈣和磷酸三鈣，有利于除磷，因此，在pH增到9以后氯化鈣有較好的除磷效果，選擇pH=10為其較佳除磷pH。另外，硫酸鎂的除磷率隨pH升高先增大后下降，這是因?yàn)楹械椎奈鬯c硫酸鎂反應(yīng)生成磷酸銨鎂的同時(shí)產(chǎn)生了氫離子，若處理液pH太低則不利于沉淀，若pH太高則處理液中銨根離子濃度降低，也不利于沉淀，選擇硫酸鎂的較佳除磷pH為9。

2.1.2pH值對(duì)復(fù)合除磷劑除磷效果的影響

在除磷劑加量均為100mg/L，攪拌時(shí)長(zhǎng)均為5min的條件下分別測(cè)定PAC、PFS兩種復(fù)合化學(xué)除磷劑的除磷率隨pH變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：

如圖2所示，pH值對(duì)復(fù)合除磷劑除磷效果影響顯著。pH升高，PAC與PFS的除磷率先上升后下降，其較佳除磷pH分別為7.5和8。PAC與PFS的除磷率pH變化情況可能與復(fù)合化學(xué)除磷劑在不同pH下的不同形態(tài)有關(guān)。在低pH下，PAC與PFS在水體中分別以Al3+和Fe3+的形式存在，不能起到粘附架橋而除去水中雜質(zhì)的作用，其除磷效果較差；在中性和弱堿性條件下，PFS和PAC的水解產(chǎn)物以帶有高電荷的高聚絡(luò)合物為主，有強(qiáng)的締合吸附作用，除磷效果較好；在較高pH下，PAC、PFS首先與高濃度的氫氧根結(jié)合分別生成偏鋁酸根負(fù)離子和氫氧化鐵沉淀，降低了締合吸附作用，導(dǎo)致除磷率下降。

2.2投加量對(duì)除磷效果的影響

在pH=7，攪拌時(shí)長(zhǎng)均為5min的條件下分別測(cè)定投加量對(duì)三氯化鐵、氯化鋁、氯化鈣、硫酸鎂、PFS和PAC除磷率的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3。

由圖3可知，隨投加量的增加氯化鈣的除磷率幾乎保持不變，這是由于氯化鈣在較高的pH下才能有效去磷，而實(shí)驗(yàn)在pH=7條件下進(jìn)行；三氯化鐵、氯化鋁和硫酸鎂的除磷率隨投加先的增加先增大后不變，三氯化鐵的較佳投加量為250mg/L，氯化鋁和硫酸鎂的較佳投加量均為200mg/L。這三種除磷劑在除磷過程中均有H+生成，當(dāng)投加量達(dá)到一定值后產(chǎn)生了過多的H+，降低了處理液pH值，對(duì)除磷效果有一定的影響，因此投加量增加到一定值后其除磷率并沒有明顯提高。復(fù)合型除磷劑PAC與PFS的除磷率隨投加量的增多而迅速增長(zhǎng)，但當(dāng)投加量很過120mg/L后其除磷率下降。這可能是因?yàn)殡S投加量的增多，PAC與PFS通過中和離子表面電荷導(dǎo)致膠體脫穩(wěn)所形成的絮體體積增大，吸附更多的磷，提高了除磷效果，當(dāng)投藥量很過120mg/L后，在攪拌的過程中會(huì)導(dǎo)致一部分過大的絮凝體解體，使部分溶解性磷再次回到水體中，從而導(dǎo)致除磷率有所下降。

2.3攪拌時(shí)長(zhǎng)對(duì)除磷效果的影響

由2.1.1的結(jié)論可知氯化鈣和硫酸鎂的較佳除磷pH分別為10和9，在此選擇pH=10作為處理?xiàng)l件，即在氯化鈣、硫酸鎂投加量均為100mg/L，pH=10的條件下分別測(cè)定氯化鈣與硫酸鎂隨攪拌時(shí)長(zhǎng)的變化情況；在投加量均為100mg/L，pH=7條件下分別測(cè)定三氯化鐵、氯化鋁、PFS、PAC隨攪拌時(shí)長(zhǎng)的變化情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：

如圖4所示，當(dāng)攪拌時(shí)長(zhǎng)達(dá)到6min后，六種除磷劑的除磷率隨攪拌時(shí)間的增長(zhǎng)沒有明顯變化。這說明混合均勻后，攪拌時(shí)長(zhǎng)對(duì)除磷率沒有影響。

結(jié)論

(1)pH對(duì)化學(xué)除磷劑除磷效果影響顯著，pH升高，氯化鐵和氯化鋁的除磷率都先上升后降低，且氯化鐵的較佳除磷pH在4~5之間，氯化鋁的較佳除磷pH為6。氯化鈣在pH較高時(shí)才能有效去除磷，其去磷率隨pH的增大而增大且較佳除磷pH為10。pH增大，硫酸鎂的去除率先增大后減小，其較佳除磷pH為9。復(fù)合化學(xué)除磷劑PAC、PFS除磷率隨pH增大而先增大后減小，其較佳除磷pH分別為7.5和8。

(2)除磷劑投加量對(duì)除磷效果影響較大，投加量增多，無機(jī)鹽類除磷劑的除磷率先增大后不變，氯化鐵的較佳投加量為250mg/L，氯化鋁的較佳投加量為200mg/L，硫酸鎂的較佳投加量為200mg/L；復(fù)合化學(xué)除磷劑PAC與PFS的除磷率隨投加量的增大先增大后減小，其較佳投加量均為120mg/L。

(3)當(dāng)混合均勻后(攪拌時(shí)長(zhǎng)為6min)，攪拌時(shí)長(zhǎng)對(duì)各化學(xué)除磷劑的除磷率沒有影響。