聚硅硫酸铁絮凝剂去除市政污水磷的研究
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化学研究与应用第18卷
文章编号:1004-1656(2006) 05-0492-03
聚硅硫酸铁絮凝剂去除市政污水磷的研究
郑怀礼
1, 2
, 李 方, 刘 宏, 陈志剑, 彭德军, 姚秉华
(1. 重庆大学化学化工学院, 重庆 400044;
31114
2. 重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆 400045;
3. 四川大学化学学院, 四川 成都 610064; 4. 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710048)
摘要:将自制复合絮凝剂聚硅硫酸铁(PFSSi ) 用于市政污水除磷, 考察了影响PFSSi 除磷效果的一些因素, 确
定了PFSSi 复合絮凝剂除磷的优化配比和用量。在优化条件下, 对模拟污水中磷的去除率为9617%, 浊度去除率为92%; 对实际污水中磷的去除率为8213%, 浊度去除率为9615%。结果表明该复合絮凝剂有良好的除磷、除浊性能。
关键词:复合絮凝剂; 聚硅硫酸铁; 市政污水; 除磷; 除浊中图分类号:O635 文献标识码:A
生物除磷两大类。对于生物法, , [1, 2]
满足磷的出水排放标准凝剂聚硅硫酸铁(、[3, 4]
害、, 可用于, 在污水除磷、除浊方面有良好的效果。本文利用复合絮凝剂聚硅硫酸铁(PFSSi ) 去除市政污水中的磷。
30s, 在150r/min 转速下搅拌80r/min 转速下搅拌10m in, 静置沉降15m in, 取上层2c m 处清液分别测定磷含量和
1 实验部分
1. 1 主要仪器与试剂
T U 21810紫外可见分光光度计; 722型分光光
浊度。
模拟污水配制:称取一定量的硅藻土和磷酸二氢钾加到自来水配成一定浊度和一定含磷量的模拟污水。配制三种含磷量分别为:3mg/L、6mg/L 、9mg/L,浊度分别为150NT U 、200NT U 、500NT U 的模拟污水。
复合絮凝剂PFSSi 的制备, 参见文献[4]。总磷的测定采用G B11893289, 浊度的测定采用G B13200291, COD 的测定采用G B11914289。
度计; ZR426混凝试验搅拌机; HH 25型化学耗氧量
测定仪; PHS 23C 酸度计。
抗坏血酸; 钼酸铵溶液(冷藏保存) ; 磷酸二氢钾; 过硫酸钾; 硫酸肼; 聚合硫酸铁(重庆蓝洁自来水公司工业品) ; 水玻璃(井口化工厂工业品, Na 2Si O 3质量分数2713%) ; 硅藻土(工业品) 。以上试剂除特别标注外, 均为分析纯。1. 2 实验方法
各取500mL 污水样于600mL 烧杯中, 搅拌下分别加入不同硅含量的PFSSi 复合絮凝剂, 在
收稿日期:2005-09-09; 修回日期:2005-11-20基金项目:国家自然科学基金重点项目(20577072)
2 结果与讨论
2. 1 不同硅含量(Si O 2%) 对PFSSi 复合絮凝剂除
磷效果的影响
往聚合硫酸铁(PFS ) 中加入聚硅酸(AS ) , 制得不同硅含量的PFSSi (硅含量不能过高, 超过210%, PFSSi 易凝胶, 放置时间不长) 。对6mg/L含磷模拟污水进行试验, PFSSi 投加量分别为μL /L、μL /L、μL /L,絮凝沉降静止2h 后, 50100150
比较除磷效果, 结果见表1。由表1知:PFSSi 的硅
联系人简介:郑怀礼(19572) , 男, 教授, 博士生导师, 主要从事絮凝剂的制备与应用研究。Email:zhenghl@cta . cq . cn
第5期郑怀礼等:聚硅硫酸铁絮凝剂去除市政污水磷的研究
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含量在011%～014%时, 除磷效果较好。处理低
μL /L,絮浓度含磷模拟污水时, 最佳投加量为100凝剂的除磷效果较好(012mg/L) , 磷去除率高
达9617%。
表1 硅含量对污水除磷的影响
Table 1 The effect of silicic content on the re moving of phos phorus
硅含量(%) 投加量(μL /L) 含磷量(mg/L)
011502152
0111000130
0111500110
012502160
0121000128
0121500110
014502132
0141000120
0141500112
015502175
0151000135
0151500109
2. 2 聚合硅酸(AS ) 的活化时间对PFSSi 复合絮
凝剂除磷效果的影响
活化硅酸的活化时间对PFSSi 的除磷性能有很大的影响, 其活性受时间的影响。将制得的AS 放置一段时间, 5h 、12h 、24h 、36h 、48h 后分别与聚铁复合成硅含量为012%PFSSi, 对模拟污水进行除磷效果研究(TP:6mg/L,PFSSi 投加量为μL /L) , 结果如图1。从图1知, 活化24h 后复100
合絮凝剂达到较佳的除磷效果
。
表3 PFSSi 处理效果(pH =115)
Table 3 Treat m ent Effect of PFSSi (pH =115)
PFSSi 投加量(μL /L) 50100150
15m in [1**********]4
1h [1**********]5
15m in 429189139
1h 362180130
图1 AS PFSSi 的除磷效果影响Fig . 1 The effect of aging ti m e of PFSSi on the re moving of phos porus of the waste water
2. 3 AS 的pH 值对PFSSi 复合絮凝剂除磷效果
的影响
用酸中和硅酸盐溶液, 形成能够絮凝金属氢氧化物和水中悬浮物的活性硅酸溶液, 这个过程包括分子脱水和形成硅氧键两个过程。加入酸的量不同, 活化硅酸的pH 值不同, 制得的活性硅酸絮凝性能也不同。由试验知pH 值在810～410范围内, 加酸量极难控制, 少量酸就能引起pH 值发生很大变化。以pH 值为1010与115的AS 复合两种硅含量均为012%PFSSi, 比较其除磷效果。污水取自重庆市城南污水处理厂曝气池前进水(总磷:4180mg/L,总浊:58012NT U, COD C r :1880mg/L,pH:7160) , 实验结果见表2和表3。
表2 PFSSi 处理效果(pH =1010)
Table 2 Treat m ent Effect of PFSSi (pH =1010)
PFSSi 投加量(μL /L) 15m in
[1**********]321h 3175216515m in 1h [1**********]7由表2和表3知, AS 的pH 为115的PFSSi 的
除磷效果明显好于当AS 的1010的PFSSi, 说明在酸性条件下, , 有较好的投加量为in 72%, 浊度150
2. PFSSi 除磷效果的在一定条件下, PFS 与AS 复合, 作用一段时间后, 其除磷效果达到最佳, 这段时间称为PFSSi 的熟化时间。不同条件下制备的PFSSi, 在存储过程中大都会发生凝胶化反应, 形成凝胶状的物质。这说明随着熟化时间的不同, 絮凝剂本身的组成形态发生了变化, 对絮凝剂的絮凝性能会产生一定影响。
硅含量为012%PFSSi 熟化0h 、4h 、8h 、16h 、24h 后, 对6mg/L含磷模拟污水进行研究, 投加量
μL /L、μL /L、μL /L,结果见图2。由图为50100150
2知, 随着熟化时间延长, 除磷效果增强, 但在熟化时间为16h ～24h 内效果已十分接近:投加量为μL /L时, 处理后的含磷量2153mg/L～2152mg/50
μL /L时, 处理后的含磷量为L; 投加量为100
μL /L时, 处0132mg/L～0130mg/L;投加量为150
理后的含磷量为0110mg/L。故在产品制备中, 熟化24h 后即可。2. 5 不同絮凝剂的除磷效果比较
为比较自制的复合絮凝剂的除磷性能, 与其它商品絮凝剂(聚合氯化铝、聚合硫酸铁) 进行污水除磷的对比试验。对磷含量为6mg/L的模拟污水进行试验, 结果如图3。从图3知, 相对而言, 聚合氯化铝与聚合硫酸铁除磷效果稍差些, 而实验室自制的PFSSi 的除磷效果较好。试验现象表明,
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自制的PFSSi 除磷絮凝过程中产生较少的污泥量, 上清液透明、无悬浮物
。
2. 6 PFSSi 复合絮凝剂对实际污水除磷效果
实验中的实际污水取自重庆市某城市污水处
理厂二沉池出口处的污水。污水性质:pH:7145, TP:2154mg/L,浊度:81NT U , COD Cr :72mg/L。所用除磷絮凝剂为实验室自制的优化配比条件下复合的PFSSi, 试验结果见表4。
表4 PFSSi 处理效果
Table 4 Trea ment Effect of PFSSi
Si O 2含量(%)
01140
01150
011100
01240
01250
012100
图2 不同熟化时间对PFSSi 除磷效果的影响
Fig . 2 Comparis on of Phos phorus Re moval Effect of PFSSi with D ifferent Aging Ti m
e
投加量(μL /L) 含磷量(mg/L)
COD Cr (mg/L)
[***********][1**********]
50412
4918
62316
54418
56315
浊度(NT U )
图3 Fig . 3 The effect of 由表4可知, , 在投加量μL , 其处为的, C r 均优于硅含量为8213%, 浊度去除率, 。该优化条件与实际室模拟试验下的条件基本一致。
参考文献:
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4502452.
Stud i es on re m ov i n g of phosphorus i n m un i c i pa l wa stewa ter
by co m posite floccul an t of PFSS i
Z HE NG Huai 2li , L I Fang , L I U Hong , CHEN Zhi 2jian , PE NG De 2jun , Y AO B ing 2hua
(1. College of Chem istry and Che m ical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China;
2. Key laborat ory of the Three Dorges Reservoir Regi on’s Eco 2Envir on ment, M inistry of Educati on, Chongqing University, Chongqing 400045, China; 3. College of Che m istry, Sichuan University, Chengdu 610064, China; 4. College of Science, Xi m an University of Technol ogy , Xian 710048, China )
Abstract:I n this paper, the
app licati on of home 2made composite fl occulant PFSSi in phos phorus re moval fr om munici palwaste water as studied . Thr ough studying s o me conditi ons which affect the phos phorus re moval effects of PFSSi, the op ti m al conditi ons of PFSSi had been achieved . Under the op ti m u m conditi ons, 9617%phos phorus and 92%turbidity were re moved f or si m ulati on waste water . 8213%phos phorus and 9615%turbidity were re moved f or actual waste water . The results revealed that the phos phorus and turbidity removal effects of this composite fl occulant were very agreeable
Ket words:compostite fl occlant; PFSSil; munici pal wastewaer; phos phorus re moval; turbidity removal
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(责任编辑 李 瑛)