湖南城建职业技术学院
2012届毕业论文
系部：材料工程系
学生姓名：宋伟
指导老师：曹红葵
专业：环境监测与治理技术
班级：环保0901
2012年4月
1`
活性炭去除水中余氯的分析
宋伟
湖南城建职业技术学院，湘潭
摘要：通过对5 种不同活性炭的去除余氯量实验、余氯穿透实验以及化学反应产物Cl-的质量平衡数据,探讨了活性炭去除余氯的性能和机制。活性炭去除余氯是吸附与化学反应共同作用的结果。活性炭与水中余氯接触后的初期,去除余氯以吸附作用为主;达到吸附平衡后,余氯浓度继续下降则是由于化学反应的作用。接触时间越长、余氯初始浓度越高、p H 较低,活性炭去除余氯量越大。由Cl -的生成量可以确定化学反应去除余氯量是余氯总去除量的一部分;接触时间越长,活性炭剂量越大,化学反应去除余氯量占余氯总去除量的比例越高。使用粒径< 180 目活性炭进行余氯去除实验,吸附容量在1～2 h 即达到饱和。活性炭对余氯吸附量(2 h 的余氯去除量) 的大小与其苯酚值排行相同。苯酚值及碘值较高的煤质炭与余氯有较强的化学反应,果壳炭其次,而椰壳炭的化学性相对稳定。
关键词：活性炭余氯去除物理吸附化学反应
1.前言
水中氯的来源主要是自来水厂或污水处理厂出水中加氯杀灭微生物后的剩余氯。水中余氯会对饮用水口感[1 ] 、人体健康[2 ]、食品饮料品质、离子交换和膜分离技术设备[3 ]28-29 ,[4 ,5 ] 以及水生生物造成影响和危害。去除水中余氯主要有化学还原和活性炭处理两种方法[7 ] , [ 8 ]2635。活性炭法具有去除效率高、不产生二次污染、能同时去除水中有机物的特点,因此常用于大规模去氯工艺。关于活性炭去除余氯原理,文献[ 9 ]认为活性炭中有一种活性很强的自由基,能与余氯发生如下反应:
HClO + C*→C*O + Cl - + H+ (1)
OCl - + C*→C*O + Cl - (2)
式中:C*为活性炭自由基;C*O为表面氧化物。黄建东等[3 ]29和闻瑞梅等[7 ]则强调了活性炭的催化作用,认为在活性炭的作用下HClO 分解生成了新生态氧( [O]) ,继而将碳氧化,反应如下:HClO活性炭
HClO 活性炭
Cl - + H+ + [O] (3)
2[O] + C —CO2 ↑ (4)
活性炭的脱氯性能主要以去除量和去除速率表征[8 ]。本文着重对活性炭去除水中余氯量进行了实
验研究蒸汽,主要目的为: (1) 观测不同材质活性炭对余氯的去除能力; (2) 探讨不同材质活性炭与余氯的化学反应性能; (3) 研究活性炭与余氯接触时间(简称接触时间) 、余氯初始浓度、溶液初始p H、活性炭材质等因素对余氯去除的影响; (4) 分析Cl -生成量和活性炭剂量及余氯去除量的关系,印证活性炭去除余氯机制; (5) 进行穿透实验,比较不同材质活性炭对余氯的去除能力。
2 材料与方法
2. 1 材料与仪器
5 种国产商品活性炭:3 种不同活化程度的煤质炭( Ⅰ～Ⅲ) ;果壳炭和椰壳炭各1 种。商品活性炭经粉碎、筛选、洗净、烘干待用。表1 为表征活炭对不同大小分子的吸附性能及表面化学性质的4 项指标值。苯酚值体现活性炭内孔径小于1. 0nm 微孔的发达程度及表面氧化情况,可表征活性炭对于小分子芳环类和极性化合物的吸附能力;碘值体现活性炭内孔径1. 0～1. 5 nm 微孔的发达程度与比表面积大小;甲基蓝值则代表活性炭内孔径为1. 5～2. 8 nm 的微孔和小中孔发达程度; 丹宁酸值代表活性炭内孔径大于2. 8 nm 左右的中孔数量[9 ]432 ，[14]。
表1 活性炭吸附性能指标信息
mg/ g
注:1) 在平衡质量浓度为20 mg/ L 的苯酚溶液中,1 g 活性炭吸附的苯酚量,mg/ g ;2) 在平衡摩尔浓度为0. 02 mol/ L 的碘溶液中,1g 活性炭吸附的碘量,mg/ g ; 3) 在平衡质量浓度为1 mg/ L 的甲基蓝溶液中,1 g 活性炭吸附的甲基蓝量,mg/ g ;4) 在平衡质量浓度为2mg/ L 的丹宁酸溶液中,1 g 活性炭吸附的丹宁酸量,mg/ g。次氯酸钠溶液,化学纯,活性氯≥5. 2 %(质量分数) ;游离碱, 7. 8 %～8. 0 %(以NaOH 计,质量分数) ;N ,N2二乙基21 ,42苯二胺硫酸盐(DPD) ;硝酸银(分析纯) 。UV2000 紫外分光光度计; PHS23E 型数字酸度计;4041/ KSM2 型电动咖啡研磨机(美国BrAun) ;头尾旋转摇床(5～15 转/ min ,自制) ; ES2B10 型计量泵;BSZ2160 改进型自动采样器。
2. 2 余氯溶液配制
用去离子水稀释次氯酸钠溶液作为余氯储备液。余氯使用液(2～15 mg/ L ,以Cl2计,下同) :用去离子水稀释余氯储备液,用稀H2 SO4调节溶液p H至6. 5～7. 0 ,测定余氯浓度,以此作为实验用余氯溶液。余氯储备液和余氯使用液配制后尽快使用。余氯采用DPD 光度法测定[11] 177-179。
2. 3 去除量实验
将20 mg 活性炭(粒径< 180 目) 加入100 mL去离子水中,用磁力搅拌器搅拌,配制成20 mg/ mL 炭泥[13 ]114 。余氯初始质量浓度为5 mg/ L 时,分别向8 只反应瓶中加入0 、0.3 、0.6 、1.0 、2.0 、3.0 、4.0 、5.0 mL 炭泥,再加入去离子水使总体积为5 mL ,然后加入35 mL 余氯溶液。余氯初始浓度不同时,可适当调节炭泥、去离子水和余氯溶液的量。置头尾旋转摇床上充分接触2 、5 、8 h ,测定剩余余氯浓度。计算余氯去除量。
W = ( c0 - ct ) ×V / m (5)
式中:W 为单位质量(g) 的活性炭对余氯的去除量,mg/ g ; c0 为余氯初始质量浓度,mg/ L ; ct为余氯剩余质量浓度,mg/ L ;V 为样品总体积,L ,V = 0. 04 L ; m为样品中活性炭质量,g。以Freundlich 吸附等温线表征余氯剩余浓度和去除量的关系,绘制在双对数坐标图[12 ]433 。
2. 4 化学反应产物Cl -检测实验
分别向5 只盛有400 mL 质量浓度为10 mg/ L余氯溶液的烧杯中加入0 、2 、10 、20 、40 mg 煤质炭Ⅰ(粒径< 180 目) ,密封。用磁力搅拌器搅拌使其充分接触16 h ,静置。测定溶液余氯浓度和Cl - 浓度,计算分析Cl - 生成量和活性炭剂量及余氯去除量的关系。Cl - 测定采用硝酸银滴定法[16 ]1802182 。
2. 5 穿透实验
活性炭对余氯的吸附去除量大,用传统的穿透技术(空床停留时间( EBCT) > 2 min) 耗时太长且浪费资源,故本研究采用了简便、高效的微型炭柱快速穿透(MCRB) 技术[12 ]432 , [17 , 18 ] 。称取一定量120～180 目活性炭,填装到不锈钢穿透柱中,下端以玻璃棉衬托,上端以玻璃珠填充。活性炭去除余氯效率很高,调节计量泵流速将装置的EBCT 控制在5 s左右。进水余氯质量浓度(即初始质量浓度c0 ) 为15 mg/ L 左右,启动自动采样器采集并立即分析出水中余氯浓度(即剩余质量浓度ct ) ,以床层体积数(即处理水量/ 床层体积) 为横坐标、ct / c0 为纵坐标绘制穿透曲线。
3 结果与讨论
3. 1 接触时间的影响
活性炭去除余氯受接触时间、余氯初始浓度、p H 和活性炭材质等因素的影响[19 ] 。图2 为煤质炭Ⅰ、果壳炭、椰壳炭和煤质炭Ⅱ在余氯初始质量浓
图1 接触时间对余氯去除量的影响
度5 mg/ L 、初始p H 6. 5～7. 0 条件下,接触时间为2 、5 、8 h 时的余氯去除量和Freundlich 吸附等温线。余氯去除量随接触时间的增加而增加,但由于存在化学反应使余氯浓度不断下降,变化趋势减低。活性炭去除水中余氯是物理吸附与化学反应共同作用的结果。煤质炭Ⅰ与余氯有较强的化学反应,余氯去除量随接触时间的增加有明显增加;果壳炭也具有高化学性能,余氯去除量
随接触时间的增加而增加;椰壳炭和煤质炭Ⅱ的化学性质相对稳定,同样长时间段内(2～5 、5～8 h 余氯去除量的增加幅度小得多。
3. 2 余氯初始浓度的影响
在纯粹的吸附过程中,吸附质的初始浓度对吸附容量影响有限,而化学反应的作用在不同初始浓度条件下有较大的差别。化学反应中反应物的初始浓度越高,反应越快,反应程度越大,对反应物的去除量越大。考察了不同余氯初始浓度下,椰壳炭与余氯溶液接触时间5 h 时余氯的去除量,结果见图2 。由图2 可见,在初始p H 6. 5～7. 0 条件下,即便是化学性能较差的椰壳炭对余氯的去
除量也随余氯初始浓度的增加而明显增加。
图2 余氯初始质量浓度对余氯去除量的影响
3. 3 溶液初始p H 的影响
图3 显示,余氯初始质量浓度为15 mg/ L 、接触时间5 h 时,溶液不同初始p H 下余氯的去除量,煤质炭Ⅰ和果壳炭对余氯的去除量由于溶液从初始p H 10. 6 降低至p H 7. 0 而明显增加。p H 对活性炭去除余氯的影响是由于它决定了余氯形式的分布,见式(6) 。
HClO ←→OCl - + H+ p K a = 7. 5 (20℃)
图3 pH对余氯去除量的影响
在p H 7. 0 时, HClO 和OCl - 分别占75 %和25 % ,而在p H 10. 6 时余氯几乎全部是OCl - 。活性炭为非极性吸附剂, 部分表面带负电荷, 对OCl - 有排斥力, HClO 则能快速渗透进入到活性炭内孔,故p H 7. 0 时活性炭对余氯的吸附量较大。此外,由于HClO 的氧化力比OCl - 高,因此p H 7. 0 时,活性炭对余氯的化学反应去除量亦较大。这两个因素同时作用,导致p H 为7. 0 时活性炭对余氯去除量较大。
3. 4 Cl -生成量与余氯去除量的关系
Cl -为活性炭与余氯化学反应的主要产物,分析Cl - 生成量、活性炭剂量及余氯去除量的关系(见表2) 有助于探讨活性炭去除余氯的机制。随着活性炭剂量的增加,Cl -生成量增加,同时又因为余氯剩余浓度降低,化学反应速度降低,因此观察到Cl-生成量先增加后减少的现象。由表2 计算得到,在接触时间16 h 时,余氯去除量的Freundlich 吸附等温线在图1 (a) 的8 h 曲线之上,8～16 h 的去除量变化趋势较2～5 、5～8 h 更低。
3. 5 活性炭材质的影响
考察了活性炭(粒径< 180 目) 在余氯初始质量浓度5 mg/ L 、溶液初始p H 6. 5～7 . 0条件下接触时间2 、5 h时的余氯去除量。由于余氯分子小,扩散速度快[20 ] ,吸附容量在1～2 h即达到饱和,活性炭对余氯的吸附量以其在2 h 内对余氯的去除量表征,试验结果见图4 (a) 。对余氯吸附量(2 h 去除量) 的大小顺序大致是: 椰壳炭> 果壳炭> 煤质炭Ⅰ> 煤质炭Ⅱ> 煤质炭Ⅲ,
这与表1 中活性炭的苯酚值大小顺序相符。溶液初始p H 7. 0 时,余氯溶液的主要成分为HClO ,
与苯酚一样为极性小分子,在水中的扩散速度与苯酚接近,因此苯酚值能很好地表征活性炭对余氯的吸附量。
图4 a活性炭材质对余氯去除量的影响
图4 (b) 显示,各活性炭接触时间5 h 时的余氯去除量比接触时间2 h 的余氯去除量均有一定的增加,但其大小顺序有所变化。煤质炭Ⅰ的化学反应
表4b Cl - 生成量和活性炭剂量及余氯去除量的关系(接触时间= 16h)
注:1) 为煤质炭Ⅰ;2) 余氯初始溶液:p H 6. 9 ,余氯初始量11. 61 mg/ L ,Cl- 初始量60. 30 mg/ L ;3) 余氯净减量= 余氯初始量- 余氯剩余量
- 空白实验余氯去除量;4) Cl -净增量= Cl - 生成量- Cl - 初始量- 空白实验Cl - 增加量。
表4c 穿透实验运行参数与吸附容量利用率
注: 1) 去除量比例= 余氯去除量/ 余氯处理总量,利用图形软件由穿透曲图计算得到; 2) 余氯去除量= 进水余氯质量浓度( c0 ) ×流速×运行时间×去除量比例÷加炭量; 3) k 和n 分别为Freundlich 吸附等温线中与温度、吸附剂和吸附质有关的常数,根据2 h 去除量数据(见图4 (a) ) 计算得到; 4) 吸附容量(2 h 去除量) = k ×c1/ n0 ; 5) 吸附容量利用率= 余氯去除量÷吸附容量; 6) 根据5 h 去除量数据(见图4 ( b) ) 计算得到。
性能较其他炭型强很多。3 种煤质炭制备过程中的活化条件不同,产生不同的孔径结构和表面化学活性,使其具有不同的吸附性能(如表1 所示) 及与余氯不同的化学反应强度;微孔最丰富(苯酚值及碘值较高) 的煤质炭Ⅰ与余氯的化学反应强而持久,在实际脱氯工程应用时能长期去除余氯。2. 6 穿透实验
图5 显示,在进水初始p H 6. 9 时的MCRB 穿透实验中,4 种活性炭在1 周中去除余氯的优劣
顺序为煤质炭Ⅰ> 果壳炭> 煤质炭Ⅱ> 椰壳炭;它们分别在65. 0 、45. 0 、31. 0 、22. 0 h 发生穿透( ct / c0 =0. 05) 。图5 还显示,在进水初始p H 10. 6时,煤质炭Ⅰ和果壳炭分别在8. 3 、5. 5 h 发生穿透,这印证了较低的初始p H 有利于去除余氯的论断。
图5 余氯的MCRB 穿透曲线
穿透实验的吸附容量利用率是指实验中活性炭去除余氯量与其吸附容量(2 h 去除量) 的质量分数。单纯吸附过程的穿透实验吸附容量利用率小于100 %。表3 为穿透实验运行参数与吸附容量利用率计算结果。
由于活性炭在穿透实验去除余氯过程中化学反应的存在,煤质炭Ⅰ、果壳炭、煤质炭Ⅱ和椰壳炭4 种活性炭的吸附容量利用率均远远超过了100 % ,分别为410 %、562 %、461 %和303 %。穿透实验的余氯去除量大于接触实验中余氯去除量的原因在于,穿透实验中余氯与活性炭接触时间相
对较长,并且浓度总是保持在较高的水平,更有利于化学反应的进行。对某饮料用水脱氯炭床(椰壳炭,EBCT = 2. 9 min ,运行1 年) 计算发现,其吸附容量利用率大于700 %。穿透实验结果印证煤质炭Ⅰ与余氯的化学反应性最强,其次为果壳炭、煤质炭Ⅱ和椰壳炭。
3 结论
(1) 活性炭去除余氯是吸附与化学反应共同作用的结果。活性炭与水中余氯接触后的初期,去除余氯以物理吸附作用为主;达到吸附平衡后,余氯浓度继续下降是化学反应的作用。
(2) 活性炭去除余氯过程中,接触时间越长、余氯初始浓度越高、溶液初始p H 较低,活性炭
去除余氯量越大。由Cl - 的生成量可以确定化学反应去除余氯量是余氯总去除量的一部分。
(3) 微孔最丰富(苯酚值及碘值较高) 的煤质炭Ⅰ与余氯有较强的化学反应,果壳炭其次,椰
壳炭的化学性质相对稳定。
(4) 使用粒径< 180 目活性炭进行余氯去除实验,吸附容量在1～2 h 即达到饱和;活性炭对余
氯吸附量(2 h 的余氯去除量) 的大小与其苯酚值排行相同。
(5) 余氯去除的速度决定于活性炭的吸附性能,而化学反应程度是决定活性炭床在实际使用
中对进水余氯总去除量的主要因素。穿透实验中余氯去除量大于接触实验中余氯去除量,穿透实验
结果印证煤质炭Ⅰ与余氯的化学反应性最强。
参考文献
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如何去除/处理次磷/总磷？ 一、如何去除次磷/总磷 在电镀废水处理，线路板废水处理中，排放口的水经常超标，包括重金属、氨氮、总磷等，其中总磷的太湖流域标准为0.5ppm，高的排放标准导致总磷经常超标，本文提出一种药剂，以及使用药剂的办法，解决总磷超标问题。 除磷剂是湛清环保与清华大学共同研制的特效药剂，是两种液体药剂HMC-P1和HMC-P2利用共沉淀的原理，通过架桥的方式，网捕、吸附废水中的次亚磷并形成不溶性无机高分子结构，从而去除废水中的次亚磷类污染物。与专用絮凝剂配合使用，去除效果更好，并且对于废水中的重金属尤其是化学镍的去除也有一定的作用。 二、产品用途 主要用于去除无机次磷、亚磷和有机磷废水等水体中的含磷污染物，达到国家标准 0.5mg/L以下，解决电镀废水、线路板废水、化工废水以及生活污水中的磷超标。 三、产品特点 适用范围广，对于各形态的含磷污染物均可处理达标； 操作简单，处理成本低，出水清澈透明； 具有除磷、絮凝、除重金属、降COD等多重功效； 四、外观指标
1.调节废水至特定pH; 2.按照一定比例加入HMC-P1和HMC-P2，反应20-30min； 3.调节pH后加入HMC-103絮凝沉淀，上清液即可达标排放； 六、应用实例 太仓XX电镀厂是一家专业从事电镀加工企业，废水处理设施完善，日处理量接近1000吨。其中化学镍清洗水约100吨/天，总磷浓度为100 mg/L，其中大部分为次亚磷。原处理工艺为大量次氯酸钠氧化后进行混凝沉淀，药剂用量大，反应周期长，总排口的总磷浓度依然在5 mg/L以上，远高于国家排放标准限值0.5 mg/L。采用我公司的次亚磷去除剂后，只需要很低的成本即可将这股次磷废水单独处理达标（<0.3 mg/L）。而且，该公司在我们的指导下对废水站的整体工艺进行了优化，减少了污泥量和总体运行成本。 附：苏州湛清环保简介 苏州湛清环保科技有限公司，是由清华大学技术团队在长三角地区投资的环保产业高新技术服务项目。公司主打废水处理技术服务，由专业的技术团队提供水处理技术支持，主要客户类型是电镀厂、线路板厂以及环保公司，客户广泛分布在苏州、昆山、太仓等地，是国内第一家以技术服务为主营业务的环保公司，公司致力于成为“您的废水处理技术合作伙伴”，不断努力与发展，目前提供的产品与服务涵盖以下领域：
活性炭过滤器技术说明 一、简介 一种罐体的过滤器械，外壳一般为不锈钢或者玻璃钢，内部填充活性炭，用来过滤水中的游离物、微生物、部分重金属离子，并能有效降低水的色度。 活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理能够吸附前级过滤中无法去除的余氯,可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜，离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用，还具有降低COD的作用。可以进一步降低RO进水的SDI值，保证 SDI<5，TOC<2.0ppm。 二、应用范围 广泛适用于食品、医药、电子、化工、工业废水等行业。 1、能满足液压系统对过滤精度的要求，能够阻挡一定的杂质进入系统; 2、滤芯应该具备足够的强度，不会因压力而受到损坏; 3、通流的能力大，压力损失小; 4、易于清洗、更换。 三、特点 功能 1．活性炭吸附过滤器缸体采用水力模拟长径设计，并采用粒径合理，比表面积大于 1000m2/g 的高效活性炭，使其既有上层特效过滤又有下层高效吸附等功能，大大提高产水净化程度和碳的使用寿命。 2．经HG活性炭吸附过滤器处理后水质余氯含量：≤0.1PPM。 3．对水体中异味、有机物、胶体、铁及余氯等性能卓著； 4．对于降低水体的浊度、色度，净化水质，减少对后续系统（反渗透、超滤、离子交换器）的污染等也有很好的作用 产品 1、效率高：24小时连续工作，不需停机反冲洗。
2、运行费用低：不需高扬程大流量的反冲洗泵。 3、维护费用低：其在运行过程中除石英砂滤料外没有任何转动部件，故障率低，维护费用省。 4、一次性投资低：不需单设混凝池、澄清池等设施，不需反冲洗泵和电动、气动阀门等设备，工程量小，一次性投资省。 5、水头损失小：单一滤料且滤料清洁及时，水头损失小，总水头损失≤0.5m。 6、进水水质要求宽松：可长期承受150mg/L浓度SS进水水质，短时承受300mg/L浓度SS冲击而出水水质不变。 7、出水水质稳定、过滤效果好。滤料清洁及时，可保证高质、稳定的出水效果，无周期性水质波动现象。 8、易于改扩建：所采用的单元操作方式可根据水量变化灵活增加或删减过滤器数量，易于改扩建。 9、占地面积小，外形美观：其将传统的三段式再生水处理工艺为一体，节省用地约70-80%;外观更美观、紧凑。 四、原理 1、工作原理 活性炭的吸附原理是：在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度。活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水箱中，难以控制，很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。 活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。注意：过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净，否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前，应在底部和顶部加铺2～3厘米厚的海绵，作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去，活性炭使用2～3个月后，如果过滤效果下降就应调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。 活性炭过滤器压力容器是一种内装填粗石英砂垫层及优质活性炭的压力容器。 在活性炭颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性
标准号：D 512-89 测定水中氯离子含量的测试方法1 1.适用范围* 1.1如下三个测试方法包括了水、污水（仅测试方法C ）及盐水中氯离子含量的测定： 部分 测试方法A（汞量滴定法）7~10 测试方法B（硝酸银滴定法）15~21 测试方法C（离子选择电极法）22~29 1.2测试方法A、B和C在应用（practice）D2777-77下有效，仅仅测试方法B在应用D2777-86 下也同样有效，详细的信息参照14、21和29部分。 1.3本标准并不意味着罗列了所有的，如果存在，与本标准的使用有关的安全注意事项。本 标准的使用者的责任，是采用适当的安全和健康措施并且在使用前确定规章制度上的那些限制措施的适用性。明确的危害声明见26.1.1。 1.4以前的比色法不再继续使用。参照附录X1查看历史信息。 2．参考文献 2.1 ASTM标准 D 1066 蒸汽的取样方法2 D 1129 与水相关的术语2 D 1193 试剂水的规范2 D 2777 D-19水委员会应用方法的精确性及偏差的测定2 D 3370 管道内取水样的方法2 D 4127离子选择电极用术语2 3．专用术语 3.1 定义——这些测试方法中使用的术语的定义参照D 1129和D4127中的术语。 4．用途及重要性 4.1 氯离子是，因此应该被精确的测定。它对高压锅炉系统和不锈钢具有高度危害，所以为 防止危害产生监测是必要的。氯分析作为一个工具被广泛的用于评估循环浓度，如在冷却塔的应用。在食品加工工业中使用的处理水和酸洗溶液也需要使用可靠的方法分析氯含量。 5．试剂纯度 5.1在所有的试验中将使用试剂级化学物质。除非另有说明，所有试剂应符合美国化学品协 会分析试剂委员会的规范要求。如果能断定其他等级的试剂具有足够高的纯度，使用它不会减少试验的精度，则这种等级的试剂也可以使用。 5.2 水的纯度——除非另有说明，关于水的标准应理解为指的是如Specification D1193中 由第二类所定义的试剂水。
污水处理中的化学除磷 磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到l出水标准的要求，所以要达到稳定的出水标准，常需要采取化学除磷措施来满足要求。 化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应，所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。 FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl式1 污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。 在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)，达到化学除磷的目的。 根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧，能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中，其效果同使用Fe3+一样，反应式如式2、3。 Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7 式2 Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～式3 与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应，所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量，反应式如式4、5。 Al3++3OH-→Al(OH)3↓式4 Fe3++3OH-→Fe(OH)3式5 金属氢氧化物会形成大块的絮凝体，这对于沉析产物的絮凝是有利的，同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的，
污水处理生物脱氮除磷基本原理 国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步 实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。 ?生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件： 硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。 反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。 生物脱氮过程如图5—1所示。 反硝化细菌 +有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）
?生物除磷原理 磷常以磷酸盐（H 2PO 4 -、HPO 4 2-和H 2 PO 4 3-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除 磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达到87%。 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。 在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能
水中硝酸盐的活性炭吸附去除 摘要:本次研究的主要内容是：利用活性炭的吸附性吸附水中的硝酸根离子，观察硝酸跟离子浓度、流速和吸附效率之间的关系。经过研究，一定浓度硝酸根离子水以不同的流速经过活性炭的充分吸收后，吸收效率随速度的增大而减小。本次研究的目的是探讨去除水中硝酸根离子的方法，为去除硝酸根离子设备的的研究提供一定的前提准备。 关键词:活性炭；硝酸根离子；吸附 Abstract: Using the adsorbability of activated carbon adsorbing nitric acid ions in water to explore the relationship between the concentration, velocity of nitric acid ions and the adsorption efficiency.After the study,when the nitric acid root ions water with certain concentration is adequately absorbed by activated carbon in different velocity, the absorption efficiency decreaseswith the speed increasing. The purpose of the present study is to research the method of removing nitric acid root ions in water, which provides certain premisefor the researching the equipment for removing nitric acid root ions. Keywords: activated carbon; nitric acid root ions; adsorption 中图分类号：P578.5 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）ABSTRACTThe main contents of the study are : the use of activated carbon adsorption adsorption of water nitrate, with the observation of nitrate ion concentration, flow rate and adsorption efficiency of the relations between them. After the study, a certain concentration of nitrate ions in different water flow through the fully activated carbon absorption, With the absorption efficiency of the speed increases. This study was designed to examine the removal of nitrate ions, for the removal of nitrate ions of the equipment provided certain preconditions preparations. KEY WORDSactivated charcoal;nitrate radical ion;adsorption 0 前言： 本次研究采用圆柱性活性炭吸附一定含量的硝酸根离子水。因为这种活性炭比较普遍，价格比较便宜，处理工艺和操作都比较简单。通过本研究，可以了解活性炭的吸附性能和此方法的吸附效率与流速的关系，确定其实用性。
电吸附技术去除再生水中氯离子的静态吸附实验 【摘要】本文通过实验室静态吸附研究了电吸附技术对氯离子的去除效率，以及影响去除率的各种因素，结合进水水质和处理要求，确定了在电压5V，极板间距1.0cm，吸附时间为15min为最佳的吸附工况；考察流量对氯离子去除率的影响；最后将实验结果应用到工程研究中，提出解决氯离子浓度高的方法。电吸附技术应用于污水回用工程体现出较好的经济、环境和社会效益，有一定的推广应用价值。 【关键词】电吸附；氯离子；去除率 1.实验概况 本实验研究的是电吸附技术去除水中氯离子的可行性，实验用水主要采用河北省某处理厂再生回用生物处理后的出水，其主要水质指标如下： 2.静态实验步骤与实验分析 2.1实验装置 首先进行静态吸附实验。实验装置如图2-1所示。反应容器为1000ml的烧杯，正负电极分别由两块石墨电极（100mm*50mm*5mm）组成，正负极上所施加电压通过一直流电源来控制。吸附在恒温磁力搅拌下进行，并维持反应温度为（20土0.5）℃。 2.2实验流程 将含氯废水放在电吸附实验装置里，将电极置于反应器中，开启电源，使用搅拌器匀速缓慢搅拌含氯废水，整个实验过程是在恒温下进行，电场作用下，水中带正电荷的离子会向阴极迁移，被电极吸附，水中带负电荷的离子会向阳极迁移，被该电极吸附，都储存于电极表面形成的双电层中；随着离子的富集，水中的氯离子浓度会逐渐降低。 实验每隔5min取水样测氯离子的浓度。随着时间的延长，反复测定氯离子浓度，直到浓度不变化，吸附达到饱和状态。关掉电源进行脱附。实验结果都是在平行实验下得到。 2.3 时间对吸附与脱附效果的影响 实验时，将浓度为412mg/l的原水注入电吸附反应器，然后开启电源，不断改变吸附时间，按图2-1重复进行吸附，观察出水氯离子浓度变化，结果可以看出，出水氯离子浓度在吸附过程随时间的变化规律。当接通电源，电极两端加上电压后，随着反应时间的延长，溶液中氯离子浓度逐渐降低，出水浓度开始下降，
总磷去除方法 污水处理中的化学除磷 磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求，所以要达到稳定的出水标准，常需要采取化学除磷措施来满足要求。 化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应，所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。 FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl式1 污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。 在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)， 达到化学除磷的目的。 根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧，能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中，其效果同使用Fe3+一样，反应式如式2、3。 Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7 式2 Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～5.5 式3 与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应，所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量，反应式如式4、5。 Al3++3OH-→Al(OH)3↓式4 Fe3++3OH-→Fe(OH)3式5
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制，很少采用。 活性炭过滤器原理及技术参数分析 一、活性炭过滤器作用原理 活性炭是一种很细小的炭粒单位面积有很大的微孔，通常我们叫他毛细管孔。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，在与与水中杂质充分接触。这些杂质能被吸附在微孔中，从而去掉水中胶体等杂质。活性炭还能吸附水中的CL离子以及臭氧，对水中的有机物也有一定的吸附能力，能明显的对水中的色素进行吸附，在水处理行业一般我们要求碘值在700mg以上，这样的活性炭的吸附能力较强。 二、活性炭过滤器制作结构 活性炭过滤器一般采用不锈钢304材质，碳钢材质，因为活性炭吸附水中CL等氧化剂、金属离子，微孔中的细菌以及化学物质，对罐体产生腐蚀，所以一般活性炭过滤器内要衬胶防腐。 三、活性碳过滤器技术参数 1、过滤速度：8-12m3/h 2、工作温度：常温工作压力 3、反洗压缩空气量：18-25L/m2.S 4、滤料层高：1000-1200mm 膨胀率50% 5、反洗强度：9-15L/m2.S 6、反冲洗时间：4-6分钟 四、活性炭过滤装置的工作方式： Ⅰ采水：生水自活性炭塔槽上方流入，经活性炭过滤装置下方流出，而得到去除杂质、臭味等水质。 Ⅱ逆洗：目的为逐出活性炭上方之沉积物。经一段时间的过滤后，若干杂质沉积在活性炭上方排出并除去。 Ⅲ沉整：在逆洗时活性炭会上浮，逆洗完成后将所有阀门关闭使活性炭因重力而沉下。 Ⅳ洗净：在逆洗时恐有杂质附在活性炭下面，用正洗来洗净以免在采水时候污染水质。
去除污水中磷的方法 常规的生物处理法通过剩余污泥排放和处理可以从废水中去除部分磷，一些特殊工艺或经过调整运行方式以后具有除磷功能的普通工艺可以取得较好的除磷效果，具体方法有A/O，A2/O、SBR、氧化沟等。但生物处理法的除磷效果有限，当磷的排放标准很高时，往往需要使用化学除磷或将生物法与化学除磷结合起来使用。 化学除磷是向水中投加化学药剂，生成不溶性的磷酸盐，然后再利用沉淀、气浮或过滤等方法将磷从污水中除去。用于化学除磷的常用药剂有石灰，铝盐和铁盐等三大类。 三、生物除磷 1、生物除磷的原理 污水生物除磷的原理就是人为创造生物超量除磷过程，实现可控的除磷效果。整个过程必须通过创造厌氧环节利用厌氧微生物的作用来实现生物除磷过程。 1）厌氧条件下释磷 在没有溶解氧或硝态氮存在的条件下，兼性细菌通过发酵作用将可溶性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。聚磷菌吸收这些发酵产物或来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化成胞内碳能源储存物质PHB，所需的能力来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐的释放。 2）好氧条件下摄磷 好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超过生长所需的磷量，通过PHB的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕集存储，磷酸盐从水中被去除。 3）富磷污泥的排放 产生的富磷污泥通过剩余污泥的形式排放，从而将磷去除。从能量角度来看，聚磷菌在无氧条件下释放磷获取能量以吸收废水中溶解性有机物，在好氧状态下降解吸收溶解性有机物获取能量以吸收磷。 除磷的关键是厌氧区的设置，可以说厌氧区是聚磷菌的生物选择器。聚磷菌能在短暂的厌氧条件下，由于非聚磷菌吸收低分子基质并快速同化和储存这些发酵产物，即厌氧区为聚
活性炭和水的处理 一、有机物对水源的污染 水是环境的重要因素之一，是人类生存不可缺少的物质。因此，水质的好坏将直接关系到人体的健康。 近年由于工农业的发展，产生的废水废渣多没得到很好的处理就排入江河湖海，导致水源的严重污染，成为全世界环境污染的重大问题。受污染的水虽经过水厂的处理，仍然不能保证水质的彻底安全。因为水厂的水处理过程不外乎混凝、沉淀、过滤和消毒。这些处理方法主要是改善水的感观性质和杀灭病菌。对一些化学物质也有一定的去除效果，但对某些有毒有害物质或有机物去除的效果却很差。例如对酚、有机氯农药、合成洗涤剂、四氯化炭、氯仿、氰化物、汞、铬、镉、病毒等等。美国癌症研究所从饮水中鉴定出有机物767种，其中致癌物质20种，可疑致癌物质23种，促癌物质或助癌物质18种，致突变物质56种。随着水质检测仪器发展，装备有计标机的气相色谱/质谱仪应用于水中有机物质的分析。到目前为止，全世界已在水中测定出2221种有机化合物，英国水研究中心在美国河水中鉴定出324种有机化合物，上海市《饮水与健康》协作组发现黄浦江中有机物含量达700余种，吉林省《二松未知有机污染物探查》协作组报道，第二松花江吉林江段水中测得有机化合物317种。70年代以来美国环保局在水中发现有多种有机化合物，和饮水经氯消毒后可以生成潜在致癌物质三卤甲烷之后，水中有机物对人
体健康的影响日益引起人们的关注。以后在许多国家包括中国在内都发现自来水中三卤甲烷的存在。 此外，由于源水受污染日益严重，为保证饮水安全，水厂不得不加大加氯量和余氯量，这不但造成水中三卤甲烷的量增加，而且引起饮用者的不快。因此，许多水厂除加强原有的净水工艺外，广泛采用了颗粒活性炭过滤吸附的方法。 二、活性炭净化水的作用 由于饮用水水源污染日益严重，水中所含污染物的种类和数量不断增多，污染成份也越来越复杂，采用常规的水处理方法已不能满足要求，必须进行深度处理，所以，活性炭以其发达的细孔结构和特异的表面特性，使它不仅具有极强的吸附性能、氧化还原性能、电性能，而且还可以与其他材料联合应用，作为催化剂和催化剂与生物载体，所有这些结构特性使活性炭在水处理技术中得以广泛应用。 研究表明，活性炭不仅对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭异味、表面活性物质、除草剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果。 三、活性炭的吸附法-净化水的原理
脱硫废水氯离子去除专题报告 1废水氯离子去除技术 氯离子去除原理主要有两种：第一种是被其它阴离子替代；第二种是同其它阳离子一起去除。根据不同性质可分为几下几类：沉淀法、蒸发浓缩法、电吸附法、絮凝沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法和电化学法。 1.1沉淀法 采用Ａｇ或Ｈｇ等与cl生成Ａcl或Ｈｇcl沉淀，从而去除ｃl。金艳等发明了处理一种氯碱行业高氯含氯含汞废水系统，废水中含氯离子浓度高达５００００-６００００ｍｇ／Ｌ，由于配合作用，汞主要以Ｈｇｌ３＋与ＨｇＣｌ２-的非汞离子形态存在，处理后出水中cl得到一定去除。李文歆等用化学沉淀法做专业特征废液中氯离子处理研究，氯离子去除率高达９０％以上，该法具有操作简单、污染小、去除率高等特点。化学沉淀法由于要加人价格较高的硝酸银、硝酸汞等沉淀试剂，导致工业成本高，不能广泛应用。此外，沉淀法污泥产量较大，处置费用也不够经济。 1.2蒸发浓缩法 因氯化氢沸点相对较低，将废水加温，同水蒸气等易挥发物质一同被去除，无机盐类氯化物沸点高于水，最后被浓缩结晶，实现了氯离子与废水的分离。泡菜生产过程中产生的腌渍废水氯离子浓度可达153000ｍｇ／Ｌ，对部分量少废水可采用蒸发法。丁文军等采用三效浓缩设备将盐渍水浓缩至饱和状态，再经结晶、离心分离等工序制得食盐并回用于泡菜腌制。江西理工大学材化学院科研人员发明了含铵含氯废水处理并回收利用铵和氯的方法，利用该方法使按盐和氯不仅得到有效分离，还能回收利用。蒸发浓缩法适合于小水量高浓度废水，操作简单、效果明显，在泡菜等行业应用较多，但工业废水水量较大，处理成本很高，相比其他处理方法不很实用。 1.3电吸附法 电吸附技术结合了电化学理论和吸附分离技术，通过对水溶液施加静电场作用，在电极端加直流电压，在两电级表面形成双电层，因双电层具有电容特性，能够进行充电和放电过程，且溶液中离子不发生化学反应。在充电过程中吸附溶液中离子，在放电过程中释放能量和离子，使双电层再生，目前应用也较多。魏鸿礼做了电吸附工艺去除再生水中氯离子的研究，结果表明，原水含氯离子平均为307ｇ／Ｌ时，产水平均为 91 ｍｇ／Ｌ，氯离子平均去除率为70.4 ％。电
含磷废水的处理方法 目前,国内外污水除磷技术主要有生物法、化学法两大类。生物法如A/O、A2/O、UCT工艺,主要适合处理低浓度及有机态含磷废水。化学法主要有混凝沉淀法、结晶法、离子交换吸附法、电渗析、反渗透等工艺,主要适合处理无机态含磷废水,其中混凝沉淀与结晶综合处理技术可以处理高浓度含磷废水,除磷率较高,是一种可靠的高含磷废水处理方法。 1. 生物法 20世纪70年代美国的Spector发现,微生物在好氧状态下能摄取磷,而在有机物存在的厌氧状态下放出磷。含磷废水的生物处理方法便是在此基础上逐步形成和完善起来的。目前,国外常用的生物脱磷技术主要有3种:第一,向曝气贮水池中添加混凝剂脱磷;第二,利用土壤处理,正磷酸根离子会与土壤中的Fe和Al的氧化物反应或与粘土中的OH-或SiO22-进行置换,生成难溶性磷酸化合物;第三种方法是活性污泥法,这是目前国内外应用最为广泛的一类生物脱磷技术。生物除磷法具有良好的处理效果,没有化学沉淀法污泥难处理的缺点,且不需投加沉淀剂。对于二级活性污泥法工艺,不需增加大量设备,只需改变运转流程即可达到生物除磷的效果。但要求管理较严格,为了形成VFA,要保证厌氧阶段的厌氧条件。 张林生等采用石灰沉淀结晶法处理高浓度含磷废水取得成功,该法结合了沉淀法与结晶法的优点,克服了两者的缺点,具有很好的发展前1/ 4
景。实验结果与工程实践表明,该法处理含磷废水除磷效率高,出水水质稳定,且可回用。 2. 化学沉淀法 通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物,可把磷分离出去,同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除作用。常用的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁,石灰与氯化铁的混合物等。影响此类反应的主要因素是pH、浓度比、反应时间等。 为了降低废水的处理成本,提高处理效果,学者们在研制开发新型廉价高效化学沉淀剂方面做了大量工作。王光辉发现,原水含磷 10mg/L时,投加300mg/L的Al2(SO4)3或90mg/L的FeCl3,可除磷70%左右,而在初沉时加入过量石灰,一般总磷可去除80%左右。他根据化学凝聚能增加可沉淀物质的沉降速度,投加新型净水剂碱式氯化铝,沉降效果达80%～85%,很好地解决了生产用水的PO43-污染问题。混凝沉淀法是一种传统的除磷方法,具有简便易行,处理效果好的优点。但是长期的运行结果表明,化学沉淀剂的投加会引起废水pH 值上升,在池子及水管中形成坚硬的垢片,还会产生一定量的污泥。另外,研究表明:除磷效率对应沉淀剂剂量的曲线是指数型的,当化学沉淀剂超出一定量,曲线即达到停滞期。所以,试图用沉淀法将废水中磷的质量浓度降到0.1mg/L以下,是不太经济的。 丛广治等主持的大连开发区污水厂A/O改造实践表明,系统在下列参数下可取得较好的净化效果:BOD5负荷为0.2～0.3kg/(kgMLSS·d),TP 负荷为(2.8～3.0)×10-3kg/(kgMLSS·d)。厌氧段容积∶好氧段容积 2/ 4
工业生产废水中磷（膦）的去除 一、引言 水源中磷的含量的提高会导致水源的富营养化是一个不争的事实。前些年太湖蓝藻事件的出现，就是由于随着工业化进程以及农业的面源污染，排入天然水域的磷总量逐年积累而导致的。地方政府和各级环保部门都已经认识到消减总磷排放量对于缓解湖泊富营养化难题具有重要的意义。各级环保部门数年来逐步抓紧了对工业企业外排污水的总磷等污染物的管控（尽管某些地方政府为了当地的GDP、就业和税收等“政绩”在某种程度对污水中磷的去除处理睁一眼，闭一眼）。 二、磷污染的主要来源 据我们对江苏各地不完全的了解，由于向水体中排入磷导致水体磷污染和富营养化的主要污染源是： 1、农业生产中的面源污染 农业生产中大量使用化学肥料，过剩的磷肥通过地表径流和地下水向自然水体大量排入，这已经成为水体富营养化的主要污染源。推广测土施肥，推广新型节水节肥农业生产技术是减少农业面源污染的主要措施。 2、居民生活污水磷污染 由于近年来大力推广使用无磷洗涤剂使得居民生活污水中磷的浓度并不高，普遍在2mg /l及以下。在江苏地区（尤其是苏南地区）对于居民生活废水的处理是通过建立区域性污水处理站来进行集中处理。原则上只要处理措施得当，各污水处理企业真正按照要求实行处理，控制生活废水的磷的排放应该是没有问题的。但事实上，由于处理成本以及处理企业的社会责任心等问题，有相当的污水处理企业并没有积极地采取措施使总磷排放标准达标。尽管这部分废水中总磷浓度较低，但由于排放的总水量很大，使得年度总磷排放量仍相当可观。 3、工业企业含磷污水排放 涉磷（膦）废水排放的企业主要是一些化工企业和食品及食品原料企业。比如电镀行业、以PCl3为原料的化工行业、含磷（膦）农药生产企业或者是农药中间体生产企业、磷系列阻燃剂生产企业、金属表面处理行业、医药中间体生产企业，某些使用磷酸盐或聚合磷酸盐作为化学反应催化剂的生产，以及酒类及酒精等食品生产加工企业等。如果说高浓度的磷将导致水体的富营养化问题，那么膦化合物（如含磷的农药、除草剂、阻燃剂等）排放到水体中，其潜在的生物毒性危害也是一个重大的威胁。这些企业的含磷（膦）废水有以下特点：（1）废水水量虽小但总磷的浓度很高 由于工艺的需要，通常废水中总磷含量很高，尤其是化工生产中母液中总磷有时甚至高达数万mg/l。如双酚S生产企业的废水总磷约1000mg/l，双甘膦生产废水总磷高达24000~ 26000mg/l，农药中间体0，0一二乙基硫代磷酰氯（简称）乙基氯化物生产废水中总磷为5 000mg/l以上，轮胎钢丝帘生产中产生的清洗液废水中总磷超过30000mg/l，铝合金表面电镀工艺中产生的清洗废液中总磷也达到了200~500mg/l，以谷物或块茎类原料生产的食用酒精或黄酒白酒产生的废水总磷在30~80mg/l等。。。。。。 （2）磷的存在形态非常复杂 工业废水中根据行业不同含有不同的磷的形态。比如电镀行业常见有亚磷酸盐存在；金属表面磷化处理中常见的是正磷酸盐；磷酸酯或膦酸酯系列阻燃剂、工业循环水中使用的阻垢剂和消毒剂的生产中常见次、亚磷酸盐、磷酸酯和有机膦等；醋酸纤维生产中常见含有C -P化学键的多甲基膦酸盐和磷酸酯等；生产食用酒精类废水仅有正磷酸盐，乙基氯化物生产废水中含有硫代磷酸盐和。。。。。。很多情况下，废水中磷的存在形态不只是一种，呈现多种类多形态的复杂状态。废水中的水溶性磷（膦）存在的形态分类可参见下表： 正磷酸盐 亚磷酸盐 无机磷次磷酸盐 多聚磷酸盐 磷的化合物磷化物和硫代磷化物等
污水处理中的化学除磷的工艺和方法 磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求，所以要达到稳定的出水标准，常需要采取化学除磷措施来满足要求。 化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应，所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。 FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1 污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。 在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)，达到化学除磷的目的。 根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是 Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧，能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中，其效果同使用Fe3+一样，反应式如式2、3。 Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7 式2 Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～5.5 式3 与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应，所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量，反应式如式4、5。 Al3++3OH-→Al(OH)3↓ 式4 Fe3++3OH-→Fe(OH)3 式5 金属氢氧化物会形成大块的絮凝体，这对于沉析产物的絮凝是有利的，同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的，但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。 沉析效果是受PH值影响的，金属磷酸盐的溶解性同样也受PH的影响。对于铁盐最佳PH 值范围为5.0～5.5，对于铝盐为6.0～7.0，因为在以上PH值范围内FePO4或AIPO4的溶
废水中有机物,污水中磷的化学去除 废水中有机物,污水中磷的化学去除：废水中有机物 磷的去除有化学除磷生物除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l出水标准的要求，所以要达到稳定的出水标准，常需要采取化学除磷措施来满足要求。 化学除磷是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂，其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及的是所谓的相转移过程，反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅仅是沉析反应，同时还进行着化学絮凝反应，所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl式1 污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程，所以絮凝不是相转移过程。 在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。生活污水处理。另一方面，随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤，得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥)，达到化学除磷的目的。 根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后，都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧，能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中，其效果同使用Fe3+一样，反应式如式2、3。 Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6～7式2 Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5～5.5式3 与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应，所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量，反应式如式4、5。 Al3++3OH-→Al(OH)3↓式4 Fe3++3OH-→Fe(OH)3式5 金属氢氧化物会形成大块的絮凝体，这对于沉析产物的絮凝是有利的，同时还会吸附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的，但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。 沉析效果是受PH值影响的，金属磷酸盐的溶解性同样也受PH的影响。对于铁盐最佳PH值范围为5.0～5.5，对于铝盐为6.0～7.0，因为在以上PH值范围内FePO4或AIPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂会给污水和污泥处理还会带来益处，比如会降低污泥的污泥指数，有利于沼气脱硫等。 由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的Cl-或SO2-4离子含量增加。如果沉析药剂溶液中另外含有酸的话，则需特别加以注意。 投加金属盐药剂后相应会降低污水的碱度，这也许会对净化产生不利影响。当在同步沉析工