中水總磷超標原因及對策研究

蔣華鋒

濰坊金石環保科技有限公司，山東 濰坊 261300

磷是水生生物生長的必要因素，水體中適當的磷含量對植物的生長有一定的促進作用，但磷過量積累會產生水體富營養化現象。水體富營養化，指的是水體中氮、磷等營養鹽含量過多而引起的水質污染現象[1]。

造成磷污染的廢水主要來自兩大方面：一是生活生產污水的排放，主要來源于磷肥和含磷洗滌劑的大量使用等；二是工業含磷廢水，主要來源于含磷工業原料以及含磷工業產品的生產、儲存、使用過程中的泄露、設備的沖洗廢等環節。隨著我國工業化進程的不斷推進，含磷廢水的排放量日趨增多，造成的水體富營養化污染情況也越來越嚴重。

山東濰坊金石環保科技有限公司的產品為油田助劑與水處理劑系列化學品，其中有少部分產品需要用到含磷原料并且制備的產品也是含磷產品，在實際生產過程中會不可避免地存在含磷廢水排放問題。日常生產車間地面的清潔、設備的維護沖洗，以及少許跑冒滴漏的物料沖洗等所形成的污水，首先是經過地下污水管線匯入公司污水處理站，經過調節池、UASB池、活性污泥池、氧化池等一系列生化處理，合格后排入園區污水站，統一進行再次處理后達標排放。

該公司在建廠相當長一段時間內，公司污水站系統運行良好，出水總磷指標能夠達到入園排放要求(<10 mg/L)。2020年3月中旬，出水總磷指標出現異常波動，時有偏高問題，影響了公司外排水的正常運行，因此，公司及時對此現象進行分析研判和處理，并采取一系列對策措施，使出水總磷指標達到了入園排放要求。

1 中水總磷分析

本文中水總磷的檢測依據標準 GB 11893—89[2]水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法進行測定；總無機磷檢測依據HGT 3540—1990[3]工業循環冷卻水中磷含量的測定 鉬酸銨分光光度法進行測定。

根據檢測標準，對超標的中水水樣進行取樣分析檢測，結果如表1所示。由表1可知：污水站中水總磷確實出現了超標問題。

表1 中水總磷檢測

2 超標原因分析

針對中水總磷偏高的問題，我們進行了系統的分析排查，1)公司生活區人員相對穩定，生活方式也沒有發生大的改變，生活污水含磷成分和含磷量基本不會發生變化。2)公司循環水系統運行日常投加的緩蝕阻垢劑含有一定的磷成分，但藥劑型號近期未更換過，且系統每天的補排水量也較穩定。3)公司生產A產品所需原料以及產品中含有磷成分，之前對于廢水的產品控制較為嚴格，極少有含磷廢水產生于排放。然而，由于該系列產品市場需求增多，原料用量及產品增多、設備及包裝桶等沖洗頻率加大，廢水排入污水站后，可能造成了總磷偏高。2020年4月3號在A產品生產車間廢水入站口取樣分析，總磷含量為73 mg/L，證實了這種可能。

3 處理對策

3.1 已有總磷超標廢水處理研究

目前除磷技術主要有物化除磷、生物除磷等[4]。物化除磷是利用過濾、吸附、沉淀和結晶等作用，使廢水中的磷形成絮凝體與水分離；生物除磷主要是利用聚磷菌在厭氧條件下釋放磷和在好氧條件下蓄積磷的作用。謝禹等[5]綜述了近年來關于生物除磷、化學除磷、生物化學除磷和生態除磷的最新進展，并對其各自的處理效果和經濟產出進行了對比。我們結合公司污水站的設計及運行情況，以及最低化成本和實效性考量，重點形成了以下幾種研究方案。

3.2 廢水處理方案的比較

3.2.1 石灰處理法

按照石灰處理法[6]，取A車間污水1 000 mL倒入燒杯中，加生石灰約2.8 g，調節pH至10左右；取中水1 000 mL倒入另一燒杯中，加生石灰約0.4 g，調節pH至10左右，將兩燒杯進行充分攪拌、靜置后，取上層清液，檢測總磷含量，結果如表2所示。

表2 石灰處理法的總磷含量檢測結果

由表2可知：采用石灰法處理有一定的效果，但總磷含量仍然超標。可能的原因是：水體總磷中含有的無機正磷不高，影響了石灰處理法的效果。

3.2.2 氧化+石灰法

實驗先加過氧化氫對水體進行氧化，再采用石灰法處理的方案，實驗流程如下：常溫下，向待處理水樣中加入一定量的過氧化氫(投加比例5%左右)，攪拌反應1 h，之后加入一定量的生石灰粉末，調節pH至堿性，進行充分攪拌、靜置，取上層清液，檢測總磷含量，結果如表3所示。

表3 氧化+石灰法處理的總磷含量檢測結果

由表3可知：處理效果還是不理想，總磷含量仍然超標。可能的原因是：單純靠投加過氧化氫進行氧化處理效果不佳，導致處理效果不理想。

3.2.3 芬頓反應法

芬頓反應[7]具有去除難降解有機污染物的高能力，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等處理中有很廣泛的應用。

由此，采用芬頓法對廢水進行處理，以降解總磷，使其能夠轉化成更好去除的正磷，然后在絮凝作用下沉降去除。

實驗方案如下：2020.4.9取A車間污水，調節污水體系的pH至3～4，加入一定量FeSO4·7H2O，攪拌至溶解，慢慢加入H2O2，攪拌反應一段時間，靜置沉淀,或者結合其他處理方案后靜置沉淀，最后取上層清液檢測總磷含量，并于2020.4.15進行重復實驗。不同溫度、不同處理方案后總磷的檢測結果見表4。

表4 不同溫度、不同處理方案處理的總磷檢測結果

由表4可知：溫度由常溫改為30℃時，增加了芬頓反應的反應活性，處理效果有了明顯提升，重復實驗的效果較好。

本著簡化操作、降低成本的原則，在上述方案的基礎上進一步開展了pH優化研究，結果如表5所示。

由表5可知：在pH為強酸性時，處理效果較差，總磷含量仍然很高；pH調節到中性至弱堿性時，MBR膜池水和活性沉淀池出水采用芬頓反應后的總磷含量明顯降低，達到了入園排放的要求。考慮到廢水體系基本為強酸性，需要加堿進行調節，pH控制在3～4較為合適。

表5 不同pH優化后的總磷檢測結果

將2020.4.9取樣的A車間污水pH調至3～4時，采用芬頓反應法，對芬頓試劑FeSO4·7H2O和H2O2藥劑用量配比進行了優化實驗，原加藥量為FeSO4·7H2O 750 mg/L，H2O2375 mg/L，在此基礎上分別進行了減半和加倍測試實驗，結果顯示：藥劑減半和藥劑加倍后試樣中總磷檢測結果分別為2.4和0.2 mg/L，均達到了入園排放的要求。

經過一系列的優化實驗，最終確定了較為合理的工藝控制參數：FeSO4·7H2O 1 500 mg/L，H2O2750 mg/L，pH 3.5左右，溫度為30 ℃，反應時間為40～60 min。

3.3 中水除磷方法的比較

高含磷廢水進入公司污水站系統，經一系列生化處理后，得到了一定程度的生化降解，可以采取投加吸附劑[8]進行吸附處理。實驗方案如下：取污水站各系統水，投加一定量的吸附劑，吸附處理后進行絮凝沉降，取上清液進行檢測，不同取水地、不同吸附劑添加量對實驗體系總磷指標的影響如表6所示。

表6 污水站系統不同吸附劑添加量對總磷檢測的影響

由表6可知：投加PAC類吸附劑和PAM助凝劑，加量達到一定量后，從檢測結果來看，對源頭污水效果略差，但是對于經污水站處理后的中水具有較好的效果，可以在短時間內降低外排水總磷，使之達到入園排放要求。

4 結論

綜合實驗研究，結合公司實際情況，對含磷水的處理思路主要包括幾個方面。

4.1 對現有的含磷水的處理方案

對于污水站系統現存的含磷中水，在系統后端投加吸附劑，能夠在短時間內做到達標排放。具體措施是：首先，先將PAC用水配制成5%～10%的溶液，投加約400～500 mg/L。根據投加點不同，考慮混合的均勻性，采取連續式泵入或者一次性緩慢投加的方式。其次，將PAM配制成約0.1%～0.3%的水溶液，在PAC投加混合之后投加0.5～1 mg/L，根據投加點不同，采取連續式泵入或者一次性投加。

對A車間形成的含磷廢水進行單獨收集，采用芬頓處理法處理，再進入公司污水站，后續便不再需要投加吸附劑。這樣處理總水量小，易操作，效果好，費用低。具體措施是：調節污水體系pH為3.5左右(用32%液堿調)，投加FeSO4·7H2O約1 500 mg/L，攪拌溶解約10～20 min，將體系加熱升溫至30 ℃以上，慢慢加入過氧化氫約750 mg/L，攪拌40～60 min，加入PAM溶液(常規絮凝沉淀很慢，可以加PAM(1 mg/L)加速絮凝)，之后進行靜置沉淀，上層濾液溢流外排處理完成，底層絮狀沉淀排泥壓濾。

4.2 改進管理辦法

嚴格執行公司的各項規章制度，制定了公司級《跑冒滴漏管理規范》；規范設備和包裝物沖洗流程，嚴格沖洗頻次、時間、用水量等，并在下一步進行嘗試沖洗水的回用研究，最大限度地減少廢水的產生，從源頭杜絕含磷水的產生。

方案實施一周后，取得了較好的效果，原有污水站出水總磷已處理到2 mg/L以下，做到了達標排放；對A車間廢水進行了單獨收集處理，總磷可以降至1 mg/L，真正從源頭上解決了高磷水問題，保證了生產的順利進行。