introductory

近年來，由于氮、磷等營養物質的過量排放，世界各地的許多河流、湖泊和海洋都暴露在各種污染物或赤潮中。據報道，2021年9月日本“赤潮”爆發導致大量海洋生物死亡。磷的高含量排放往往導致水體的富營養化，使水資源受到嚴重威脅，給環境和公眾健康帶來巨大影響。我國2007年太湖藍藻爆發所造成的污染場景讓全國為之震驚，而無錫人民當時是談水色變。至此，廢水中磷的去除一直都是我國污染治理的重點。

現今隨著水處理技術的不斷發展，我國在污水去磷技術上的研究也不斷深入，部分學者開始研究利用固廢吸附除磷技術，以實現資源化。例如，張克成等［1］研究利用粉煤灰合成沸石吸附高濃度含磷廢水，既提高了粉煤灰作為固體廢物的利用率，又減輕了富營養化帶來的環境壓力；成倩蘭等［2］對磷尾礦進行資源化利用研究，在不同溫度下對磷尾礦進行煅燒，并用于低濃度含磷廢水處理，在最佳條件下反應20min時，含磷廢水的降解率達到了99.4%。目前，針對工程中不同工業廢水中磷的去除，根據經濟性和實用性的考慮，國內外除磷技術主要分為生物除磷法和化學除磷法。生物除磷技術一般只適用于處理低濃度及有機態含磷廢水，如A2O、AO、UCT工藝等［3］。有學者針對青島水產品加工企業的生產廢水采用隔油沉淀+AO+化學除磷工藝進行處理，運行周期較短，TN和TP去除率分別達到了85.7%、93.5%，出水TP的質量濃度穩定在1mg/L以下。化學除磷法適用于處理高濃度含磷廢水或無機態含磷廢水，以化學沉淀法、吸附、結晶、反滲透等工藝為主。

制備污泥活性炭對含磷廢水進行分離。相較于活性污泥法溶解氧的控制，污泥齡以及C/P比值確定等關鍵因素難以掌控，反滲透法操作復雜，經濟投資大，吸附法吸附劑再生較為困難。化學沉淀除磷法具有運行操作簡單、易控制、除磷效率高和經濟費用低的特點，對高濃度無機磷廢水的處理具有較大優勢［7］。從技術經濟角度考慮，該工程含磷廢水采用化學沉淀除磷法較為合適。

目前，隨著我國水處理絮凝沉淀劑的深入研究，化學沉淀除磷法也得到了極大發展。梁宏等［8］通過Fe3O4與PAC制備了磁性-化學沉淀復合試劑MPACl除磷，最優條件下總磷去除率達到了97%。化學沉淀除磷法通過投加化學沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物，不但能把磷分離出去，同時形成的絮凝體對磷也具有吸附作用，能更好地降解水中的磷。

常見的除磷藥劑有鐵鹽（FeSO）、鋁鹽（Al（SO））和吸附，最優條件下活性炭對磷的吸附去除率達到了鈣鹽（Ca（OH）2、CaCl2）等，但二價鐵與磷酸根離子形86%以上。但目前，運用單一的除磷技術如化學沉淀成的Fe（3PO4）2絮體較小，沉降性差；而三價鋁離子在法、材料吸附法或超濾法處理時對于廢水中含有的高濃度磷只能達到85%～95%的降解率，無法滿足TP≤1mg/L的高標準排放要求（《污水綜合排放標準》

（GB8978—1996）一級A標準）。因此，在節約經濟投資的同時達到國家排放標準，需要根據實際工程情況采用組合工藝對固廢堆場中產生的高濃度含磷廢水進行處理，進而保障湖泊水資源的安全。

1?工程背景

某固廢堆場在雨季填埋區內堆體表面會產生大量的淋溶水，同時還有經處理后的滲濾液出水，經檢測含有高濃度磷、氟、氮和少量重金屬，為避免污染，兩股廢水通過泵和管道統一收集于收集池，需要通過新建除磷系統進行處理。根據當地最大降雨量，廢水處理系統設計處理能力1300m3/d，綜合進水水

質pH值小于3、總磷3000mg/L、氟化物380mg/L、氨

氮20mg/L。由于該廢水中含有大量磷氟等污染物，隨意排放會對旁邊的水體造成污染，嚴重時可能造成水華或赤潮現象。因此，根據當地環保標準要求，該高濃度含磷廢水必須經處理后，達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級A標準才能外排。

2?廢水處理工藝

2.1 工藝選擇

該工程廢水中的主要污染物為高濃度無機磷、氟、氮和少量重金屬，有機物濃度較低。從技術經濟角度考慮，采用生物處理法處理高濃度含磷廢水不具優勢，因此該廢水采用化學除磷法作為處理工藝。在各種化學工藝中，化學沉淀除磷法是利用多種陽離子與廢水中的磷酸根結合生成沉淀物質，再進行水體中存在一定的毒性；相較而言，鈣鹽價格低且易于購買，除磷成本相較于鋁鹽和鐵鹽低，同時水解后能與磷酸根生成不同形式的沉淀，并具有良好的凝聚吸附性能；所以該工藝選擇鈣鹽作為除磷化學沉淀劑。因此，結合當地環保要求和廠區實際情況，該設計組合工藝為石灰中和+絮凝沉淀+砂濾，先將整體水質調節pH值至堿性，并進行中和沉淀，再通過絮凝沉淀去除水體中大量的磷，最后通過砂濾系統進一步去除水體中存在的余磷和其他有機類污染物，保證整體水質達標排放。

2.2 工藝流程

廢水處理工藝流程見圖1。

2.3 主要構筑物設計參數

（1）調節池 1 座，尺寸 40 m×10 m×5 m，有效容積 1 800 m3 。堆體淋溶水和處理后滲濾液出水統一收集入收集池，并同時對整體水質和水量進行調節。

（2）中和池 1 座，尺寸 3 m×6 m×3 m，有效容積48.6 m3 。提升泵將調節池出水輸送至中和池，向反應池中投加石灰乳并攪拌，調節整體 pH 值至堿性（反應式1），并去除污染物。石灰乳可以有效去除磷化廢水中的磷，并且石灰還可以通過沉淀去除氟化物（反應式2），同時調節出水的pH值，使之處于磷酸根離子高效結晶pH值段（反應式3），石灰對廢水中的砷和鎳等重金屬還具有一定的沉淀去除作用。

（3）混合反應池1座，尺寸3.0m×6.0m×3.0m，有效容積48.6m3。中和池出水進入混合反應區，在混合反應池內投加CaCl2溶液，由于原水中磷及氟含量極高，當調節pH值到達8.5時，水中的磷和氟尚未完全沉淀；若繼續投加石灰乳，會導致水中堿度升高，易結垢堵塞管道。故在此投加CaCl2溶液，由CaCl2補充鈣離子，鈣離子與廢水中的磷酸鹽發生化學反應形成細小礬花，通過后續的絮凝沉淀可去除水中多余的磷及氟。

（4）絮凝沉淀池2座，尺寸3.0m×12.0m×3.0m，分別為絮凝攪拌池和斜管沉淀池，單個池體容積48.6m3。混合反應池出水進入絮凝攪拌池，投加絮凝劑PAM并進行攪拌，通過自身的極性基或離子基團與質點形成氫鍵或離子對，加之范德華力而吸附于質點表面，在質點間進行橋連形成體積龐大的絮狀沉淀，再進入斜管沉淀池中，通過重力作用進行固液分離，在此過程中去除絕大部分的含磷含氟絮體。沉淀池污泥進入污泥濃縮罐，然后輸送至板框壓濾機，壓榨成泥餅后回填場內。

污泥處置裝置污泥罐1座，尺寸3m×3m，用于污泥儲存和污泥濃縮。Plate and frame filter press1臺，過濾面積100m2，對濃縮后的污泥進行壓榨，壓榨后的泥餅含水率較低，直接用于場內回填。中間水池1座，尺寸4m×3m×3m，有效容積30m3。中間水池儲存沉淀池出水，輸送至砂濾罐，在整體運行中起調節水量的作用。

砂濾罐1套，尺寸2.4m×3.2m。砂濾罐可以防止沉淀出水后水質不能完全達標，再通過罐體內的石英砂進一步過濾，去除水體中存在的余磷和其他有機類污染物，進而改善水質，使之達標排放。

清水池1座，尺寸5m×3m×3m，有效容積30m3。清水池儲存砂濾罐出水，并輸送至調蓄池，進行整體排放或回用。

1?運行效果

該項目于2021年6月開始運行，整體運行調試1個月，于2021年7月穩定運行，并于2021年8月通過驗收。該項目在整個處理系統廢水進出口均設有取樣口，在處理系統正常運行下進行取樣檢測，經檢測出水各項指標均達到廠方要求的《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級A標準，

3.1 調試試驗分析

在整個廢水系統調試過程中，整體采用從定性分析到定量分析的單一控制變量法，最終得到準確投加藥劑量。試驗分析階段取原水200mL，投加石灰乳質量濃度為10%、CaCl2質量濃度為12%、PAM質量濃度為3%，pH值調節至8.5。根據實際工程應用藥劑濃度投加不同藥劑量，并通過觀察試驗現象，進而確定最佳投藥量。

3.2 運行分析

廢水系統經過5個月的正常運行，出水水質指標一直保持良好，能夠達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）一級A標準，中和沉淀+絮凝沉淀+砂濾工藝應用于該固廢堆場高濃度含磷廢水，具有實際工程意義，整個工藝運行簡單可控，投資經濟。

4 結 語

某固廢堆場高濃度含磷廢水通過進出水水質表明，應用中和沉淀+絮凝沉淀+砂濾工藝處理具有良好的效果，廢水中的磷降解率達到了99.99%，氟降解率達到了98%，氨氮降解率達到了70%，同時還伴隨少量重金屬砷、鎳的去除，整體出水水質達標。

該工藝中采用石英砂作為過濾介質相較于傳統過濾介質，石英砂具有刮不花、不易污染、用不舊、燃不著、無毒、無輻射等優點，能更好地減少過濾阻力，避免濾料的污染和腐蝕問題。

該工藝中由于整體采用化學沉淀除磷工藝，在中和沉淀和絮凝沉淀環節，工藝運行期間會產生大量污泥，所以整體運行工藝存在產泥量大的問題，但在該固廢堆場中由于可以進行污泥回填，所以能很好地避免污泥量大而難以處置的問題。

該工藝中采用化學沉淀除磷法選擇鈣鹽（Ca（OH）、CaCl）做沉淀劑，經濟投資少，但運行調試控制在8.5左右；同時為了促進反應的正向進行，保證磷的完全去除，溶液中的鈣離子應始終保持充足。

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