太仓地埋式一体化生活污水处理设备在线咨询

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取3份某电厂脱硫废水，投加CaO分别调节pH值至9、10和11，在实验室模拟反应池中充分反应，再投加絮凝剂使污泥颗粒聚集成团，于实验室模拟沉淀池中进行泥水分离。将污泥于50℃下烘干，研磨，过100目细筛(筛孔孔径为0.149mm)后收集待用，分别标记为S9、S10和S11。根据溶固反应测定，3种污泥的钙质量分数分别为0.0732、0.0819和0.0944。

　　(2)模拟含磷废水。

　　用NaH2PO4配制高含磷废水，初始磷(以P计)质量浓度为55mg/L。

　　1.2 实验内容

　　(1)除磷实验。分别投加污泥样品S9、S10和S11于200mL模拟含磷废水中，在100r/min条件下搅拌120min，沉降30min，取上清液测定pH值和PO43−浓度(以P计)，计算P去除率(PRE)。

　　(2)动力学实验。

　　取3份500mL模拟含磷废水，分别投加3种污泥样品进行除磷实验，在120min内间隔取水样(过滤)，测定PO43−浓度(以P计)，用以拟合动力学方程。

　　(3)热力学实验。

　　考虑不同季节水温变化，选择在25℃、30℃和35℃条件下进行热力学实验研究，分别在不同操作温度下，将模拟含磷废水置于摇床中进行除磷实验，振荡条件为200r/min，24h后，取上清液测定PO43−浓度(以P计)，用以拟合热力学方程。

　　2、实验结果与讨论

　　2.1 脱硫废水水质特点

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　某电厂脱硫废水原水和“三联箱"工艺出水水质如表1所示。脱硫废水中含有高浓度固体悬浮物(SS)、Ca2+、Mg2+和Cl-，以及少量重金属，经“三联箱"工艺处理后，水中SS下降90%以上，重金属Cd2+、As3+和Mn2+的去除率在99%以上，Hg2+的去除率达85%，残余量均小于《污水排放标准》的要求值。一般情况下，“三联箱"工艺出水回用至排渣系统。由于工艺中需投加CaO，使钙质量浓度增加值为300mg/L，而出水中Ca2+质量浓度仅增加128mg/L，说明污泥中含有丰富的钙盐。含钙污泥投加到含磷废水中，钙与磷会发生化学反应，从而起到化学除磷作用。

模拟含磷废水pH值呈现先缓慢增大后迅速增加的趋势，这是因为3种污泥自身均为碱性，随污泥投加量的增加，会提高水溶液的pH值。当P去除率达90%~100%时，废水pH值均在7.0~10.0范围内，该pH值条件下磷主要以H2PO4−和HPO42−形式存在，反应产物为CaHPO4·2H2O沉淀。由于CaHPO4·2H2O为微溶物，在25℃时溶解度为4.303×10−2g/L，反应时水中P的浓度为7.76mg/L，即化学除磷的P去除率仅为86%，而3种污泥样品的除磷实验结果表明，当污泥浓度达到一定范围时，均可使P去除率大于99%。由此可见，含钙污泥除磷是化学反应和吸附作用的共同结果。当污泥浓度较低时，污泥除磷受化学反应控制，反应过程中消耗一定量OH−，pH值变化平缓，随着污泥浓度的增加，反应至终点，pH值直线上升，污泥吸附占主导作用，直到P去除率接近100%。由于污泥表面Ca2+对水中HPO42−存在化学吸附作用，污泥含钙量越高，对磷的吸附容量越大，越有利于吸附除磷。

　　通过以上试验得到：S9、S10和S11除磷适宜的质量浓度范围分别为1.0~40g/L、0.5~5.0g/L、0.5~4.0g/L。

　　2.3 吸附动力学

　　根据2.2中除磷实验结果可知，S9、S10、S11质量浓度分别为10g/L、2.5g/L、2g/L时，污泥吸附作用占主导，因此选取该污泥浓度进行动力学和热力学实验，研究除磷机制。不同接触时间3种污泥对磷的吸附量(q，单位质量吸附剂(g)吸附P的质量(mg)，以mg/g表示)如图2所示。由图2可见，在吸附开始阶段，3种污泥对磷的吸附量均迅速增加，前20min属于快速吸附阶段，随后缓慢增加，在45min时均达到吸附平衡。相同接触时间内S11对磷的吸附量最大，且吸附速度最快，这与2.2中除磷实验结果一致。