城市污水深度除磷技术
摘要：以制铝矿渣及铝土矿制备的无机复合絮凝剂进行污水深度除磷研究。在模拟废水条件下，确定了自制絮凝剂除磷的最佳pH为8、最佳投加量0.08g/L及最佳水力条件（快速搅拌30s、转速200r/min；慢速搅拌15min、转速20r/min）；然后将其用于处理生活污水站二级出水，TP、TN、COD、NH3-N和浊度去除率分别为94.69%、62.78%、78.93%、47.94%和89.30%，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，自制絮凝剂除磷效果优于常用市售絮凝剂PAC（TP去除率91.73%）；自制絮凝剂的除磷机理主要以沉淀和电性中和作用为主，以吸附架桥和网捕卷扫作用为辅。
我国水体氮磷元素超标导致富营养化日益严重，因此减少污水中磷的排放对于控制富营养化有重要作用。目前城市污水除磷主要采用生物法，但生物除磷工艺稳定性差，运行操作严格，出水水质不稳定并易超标，通常采用化学絮凝法作为辅助措施进行深度除磷，现阶段常用的絮凝剂（如PAC）主要存在着生产成本高、除磷效率低且絮凝剂用量大等难题，因此研发高效低成本的絮凝剂对城市污水除磷具有重要意义。
另一方面，随着我国铝工业的发展，每年产生越来越多的制铝矿渣，处理这种矿渣不仅费用高，管理不当还极易对环境造成潜在威胁。由于该矿渣含有大量的Al、Fe、Si等元素，且吸附性能好、比表面积大、在水中稳定性强，在污水处理研究中得到越来越多的关注。
庞世花等使用制铝矿渣制备聚合氯化铁铝絮凝剂，该絮凝剂对造纸废水COD、浊度和色度的去除率较高，余建萍等利用该矿渣和粉煤灰制备的复合絮凝剂除浊脱色效果好，但均未对除磷效果进行探讨，对污水的综合处理效果有待进一步研究。
为提高絮凝剂对污水中磷的去除率及降低生产成本，本研究对矿渣进行改性制备新型除磷絮凝剂，并通过该絮凝剂处理含磷废水实验分析其除磷性能，且对其除磷机理进行研究，以期为矿物絮凝剂在处理实际含磷废水方面的应用及控制提供理论基础与技术参数。
1材料与方法
1.1实验材料
实验所用矿渣与铝土矿均来自于某冶金企业，采用X射线荧光光谱（XRF）分析其主要化学成分，结果如表1所示。
由表1可知，矿渣与铝土矿主要成分是Al2O3、Fe2O3、SiO2，其中铝和铁的含量最高，由化学成分可知，原料经处理可制备同时含铁盐和铝盐的絮凝剂，能充分结合铝盐絮凝剂絮体大、脱色效果好，铁盐絮凝剂絮体密实、沉降速度快等优点。
1.2废水水质
实验用水取自武汉磨山某餐饮污水处理厂二级出水，该处理站采用“CASS+曝气生物滤池”工艺，出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。二级出水水质如表2所示。
1.3实验实验方法
1.3.1絮凝剂制备
分别称取10和15g经过研磨预处理的矿渣和铝土矿放入反应釜，加入质量分数10%的盐酸250mL（液固比10:1），调节转速为200r/min，在80℃下反应6h，取出后室温纯化24h.，100℃烘干后磨细，即得无机酸改性的矿物复合絮凝剂。
1.3.2除磷性能研究
实验首先在模拟含磷废水条件下对自制絮凝剂除磷效果及最佳使用条件进行测试，采用单因素控制变量法分别确定自制絮凝剂除磷的最佳PH与投加量，在此基础上进行正交实验确定絮凝剂除磷最佳水力条件。
在确定的最佳条件下将该絮凝剂用于实际生活污水的处理，并与市售常用絮凝剂（PAC）的处理效果做对比。
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