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尾水中含磷物质的超标排放是导致水体富营养化的重要原因之一,水体富营养化会危害水生动物和人体健康,降低水体磷含量对防治水体富营养化具有重要意义,因此污水除磷技术已成为目前污水处理领域的研究热点。混凝法除磷具有高效低耗、设计和操作简单等优点,已广泛应用于废水除磷,混凝除磷法中除磷药剂被认为是影响除磷效率、处理成本、工艺简化程度的关键因素之一,本论文针对除磷混凝剂及其混凝过程展开研究。
以常规钙盐、铝盐和铁盐作为混凝除磷药剂,从混凝剂投加量、反应pH值、混凝后絮体沉降性能及除磷成本四个角度考察混凝除磷效能,对比分析各混凝剂除磷的特点,探讨除磷机理。研究结果发现,铁盐除磷效果最佳,铁盐除磷所需投加量较少;适用pH范围较广,在pH为4-9范围内均具有良好的磷酸盐去除效能;且混凝除磷后絮体沉降速度最快,以FeCl3为混凝剂时,絮体开始沉降10min后,上清液浊度几乎降至零,但铁盐除磷成本较高,是铝盐除磷成本的2.5-5倍。
基于Fe(Ⅲ)除磷具有的优势和同步氧化Fe(Ⅱ)除磷理论,针对除磷效果较弱、但廉价易得的Fe(Ⅱ),提出以溶解氧(DO)作为氧化剂的强化Fe(Ⅱ)除磷方法,考察Fe(Ⅱ)的氧化除磷效能,分析反应产物的物理化学性质,提出氧化Fe(Ⅱ)的除磷路径,为Fe(Ⅱ)除磷技术的工程应用提供理论支撑。研究发现,同步氧化能明显改善Fe(Ⅱ)除磷效能,氧化条件下Fe(Ⅱ)转换为新生Fe(Ⅲ),新生Fe(Ⅲ)对磷酸盐具有更强吸附作用和沉淀作用。Fe(Ⅱ)氧化速率是影响除磷效率的关键因素,氧化速率受DO浓度和pH值影响,最佳DO浓度为6mg/L、最佳pH值为6.5,当Fe(Ⅱ)/P为3时,处理含磷浓度为15.5mg/L的原水,去除率为91.54%。同步氧化Fe(Ⅱ)除磷路径包括:单独Fe(Ⅱ)对磷酸盐的去除作用;新生Fe(Ⅲ)对磷酸盐的沉淀作用;新生Fe(Ⅲ)对磷酸盐的吸附作用。其中无氧条件主要除磷路径是单独Fe(Ⅱ)(Fe3(PO4)2)的沉淀作用,此时去除效率较低;在有氧条件下,磷酸盐去除路径以新生Fe(Ⅲ)(FePO4)的沉淀作用为主,新生Fe(Ⅲ)(FeOOH)的吸附作用为辅。氧化Fe(Ⅱ)除磷效率与直接投加Fe(Ⅲ)相当,且同步氧化Fe(Ⅱ)除磷成本更低,可作为一种替代Fe(Ⅲ)除磷的廉价方法。
以常规钙盐、铝盐和铁盐作为混凝除磷药剂,从混凝剂投加量、反应pH值、混凝后絮体沉降性能及除磷成本四个角度考察混凝除磷效能,对比分析各混凝剂除磷的特点,探讨除磷机理。研究结果发现,铁盐除磷效果最佳,铁盐除磷所需投加量较少;适用pH范围较广,在pH为4-9范围内均具有良好的磷酸盐去除效能;且混凝除磷后絮体沉降速度最快,以FeCl3为混凝剂时,絮体开始沉降10min后,上清液浊度几乎降至零,但铁盐除磷成本较高,是铝盐除磷成本的2.5-5倍。
基于Fe(Ⅲ)除磷具有的优势和同步氧化Fe(Ⅱ)除磷理论,针对除磷效果较弱、但廉价易得的Fe(Ⅱ),提出以溶解氧(DO)作为氧化剂的强化Fe(Ⅱ)除磷方法,考察Fe(Ⅱ)的氧化除磷效能,分析反应产物的物理化学性质,提出氧化Fe(Ⅱ)的除磷路径,为Fe(Ⅱ)除磷技术的工程应用提供理论支撑。研究发现,同步氧化能明显改善Fe(Ⅱ)除磷效能,氧化条件下Fe(Ⅱ)转换为新生Fe(Ⅲ),新生Fe(Ⅲ)对磷酸盐具有更强吸附作用和沉淀作用。Fe(Ⅱ)氧化速率是影响除磷效率的关键因素,氧化速率受DO浓度和pH值影响,最佳DO浓度为6mg/L、最佳pH值为6.5,当Fe(Ⅱ)/P为3时,处理含磷浓度为15.5mg/L的原水,去除率为91.54%。同步氧化Fe(Ⅱ)除磷路径包括:单独Fe(Ⅱ)对磷酸盐的去除作用;新生Fe(Ⅲ)对磷酸盐的沉淀作用;新生Fe(Ⅲ)对磷酸盐的吸附作用。其中无氧条件主要除磷路径是单独Fe(Ⅱ)(Fe3(PO4)2)的沉淀作用,此时去除效率较低;在有氧条件下,磷酸盐去除路径以新生Fe(Ⅲ)(FePO4)的沉淀作用为主,新生Fe(Ⅲ)(FeOOH)的吸附作用为辅。氧化Fe(Ⅱ)除磷效率与直接投加Fe(Ⅲ)相当,且同步氧化Fe(Ⅱ)除磷成本更低,可作为一种替代Fe(Ⅲ)除磷的廉价方法。