降低废水含磷量的研究

范兴其

摘要: 以过滤机生产负荷洗水量、循环水真空泵真空度、清洗液氢氧化钠质量分数、取样酸次数以及设备仪表维修频次为因素，进行了5因素4水平的正交试验。结果表明，在过滤机洗水量为30 m3/h、循环水真空泵真空度为86 kPa、清洗液氢氧化钠质量分数为13%、取样酸次数为16次/天、设备仪表维修频次为30次/周条件下，经工业试验，可使外排废水含磷量由原先的平均8.1%降至4.8%。

关键词：废水；含磷量；正交试验

引言

长江流域总磷污染虽已得到严格控制，但偶尔会出现超标现象，总磷污染相较于化学需氧量 (COD )和氨氮化合物 ，成为首要污染来源，“三磷”(磷矿山、磷化工、磷石膏)问题整治一直是重中之重[1-2]。当前，磷化工企业排放的废水，主要来源有外排矿井水、生产过程中产生的低浓度磷酸废水，以及来自于渣场的池水等，若直接排放，会污染水资源，须处理达标后才能排放。

在现有含磷废水处理工艺中，主要包括生物法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法等以及这些方法的综合运用。所有的除磷技术都是利用磷的循环转化过程，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，或利用结晶和吸附作用，然后再通过沉淀、过滤等分离手段将这些固体同水体分开，从而将磷从污水中去除[3-5]。

本研究通过正交试验，以带式过滤机、真空泵、清洗液、取样酸、设备仪表维修等对废水含磷量的影响并进行了探究，以期为降低废水含磷量提供一定的参考。

1试验方法

1.1正交试验设计

以带式过滤机生产负荷洗水量、循环水真空泵真空度、清洗液氢氧化钠质量分数、取样酸次数以及设备仪表维修频次这 5 个可控因素作为因素设计，进行5因素4水平正交试验[6-7]，探究各因素对废水含磷量的影响，正交表采用L16(45)。正交试验因素及水平见表1。带式过滤机生产负荷洗水量取20、25、30、35 m3/h进行试验，循环水真空泵真空度以82、84、86、88 kPa进行正交试验水平设计。

表1.正交试验因素水平

水平	因素
	A 过滤机洗水量/ m3/h	B 真空度/ kPa	C 氢氧化钠浓度/ %	D 取样次数 /次/天	E 维修频次 /次/周
1	20	82	8	12	20
2	25	84	10	16	30
3	30	86	13	20	40
4	35	88	16	24	50

2 结果与讨论

2.1正交因素对废水含磷量的影响

对试验结果采用极差分析法进行分析，结果见表2。由表2可知，各因素对废水含磷量的影响显著程度由大到小依次为循环水真空泵真空度、过滤机洗水量、清洗液氢氧化钠质量分数、取样酸次数、设备仪表维修频次。根据置信水平可知，最优条件：过滤机洗水量为30 m3/h、循环水真空泵真空度为86 kPa、清洗液氢氧化钠质量分数为13%、取样酸次数为16次/天、设备仪表维修频次为30次/周。

表2.极差分析结果

水平	废水含磷量（%）
	A	B	C	D	E
K1	2.500	2.845	3.258	2.825	3.725
K2	2.975	3.254	3.475	3.875	4.150
K3	3.950	3.515	3.825	2.525	3.550
K4	3.575	3.125	2.175	2.412	2.275
R	2.624	2.857	2.145	1.844	1.411

从同一因素各水平的极差可看出，随着过滤机洗水量的增加，废水含磷量呈现先降后升的趋势，这是由于洗水量过大，使磷从过滤机滤饼缝隙中冲出，从而致使外排废水含磷量增加。将真空度逐渐提高，可以发现废水含磷量出现先降低后略微升高的趋势。通过提高清洗液氢氧化钠质量分数，可以发现废水含磷量降低后增加，这与氢氧化钠和磷酸反应生成磷酸钠盐有关。提高取样次数和维修频次到合理周期，对降低废水含磷量具有正向影响。

2.2正交试验结果的重复验证

为确定正交试验结果的准确性，在过滤机洗水量为30 m3/h、循环水真空泵真空度为86 kPa、清洗液氢氧化钠质量分数为13%、取样酸次数为16次/天、设备仪表维修频次为30次/周的条件下进行3次(V1、V2、V3)重复验证试验，结果见表3。由表3可知，3次重复试验结果基本一致。

表3.验证试验结果

编号	因素					废水含磷量（%）
	A 过滤机洗水量/ m3/h	B 真空度/ kPa	C 氢氧化钠浓度/ %	D 取样次数 /次/天	E 维修频次 /次/周
V1	30	86	13	16	30	5.3
V2	30	86	13	16	30	4.9
V3	30	86	13	16	30	5.1

2.3工业应用

   图1.工业应用改造后废水含磷量变化趋势

试验结果如图2所示，通过工业应用改造后。外排废水含磷量由原先的平均8.1%降至4.8%，实现废水磷资源的回收，提高磷利用率。

3结论

通过正交试验得到了最优的运行条件：过滤机洗水量为30 m3/h、循环水真空泵真空度为86 kPa、清洗液氢氧化钠质量分数为13%、取样酸次数为16次/天、设备仪表维修频次为30次/周。

正交试验表明，各因素对废水含磷量的影响显著程度由大到小依次为循环水真空泵真空度、过滤机洗水量、清洗液氢氧化钠质量分数、取样酸次数、设备仪表维修频次。

参考文献：

[1]胡兆明,郭国清,邵帅等.含磷废水制备饲料级磷酸氢钙工艺研究[J].磷肥与复肥,2022,37(12):13-15.

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[3]李晴晴,杨彦,席欢等.化学沉淀法处理高盐含磷废水[J].环境工程,2022,40(05):31-36.

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