亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究.pdf

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1、高 校 化 学 工 程 学 报 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities 文章编号：1003-9015(2013)-亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究 张 萌,邱 琳,于晓晴,丁 爽,季军远,郑 平(浙江大学 环境工程系,浙江 杭州 310058)摘 要：亚铁盐和高铁盐是目前最为常用的化学除磷混凝剂。为选用和优化铁盐除磷工艺提供理论依据和技术参数，采用多角度理论分析与响应曲面实证试验的方法，分别从热力学、计量学、铁盐除磷过程、铁盐除磷成本等方面，系统比较了亚铁盐和高铁盐除磷工艺的性能。理论分析表明，相对于亚铁盐，高铁盐除磷更为

2、有效，且除磷剂消耗量较少，出水磷浓度较低，但高铁盐除磷的致酸性较强，废水达标排放的需碱量较大。实证试验表明，铁磷比和 pH 是高铁盐和亚铁盐除磷反应的显著影响因素，铁磷比、pH 和快速搅拌速度之间的复合作用差异显著，操作中宜促进协同作用，抑制拮抗作用；相对于亚铁盐，高铁盐的除磷效率较高，出水磷浓度较低，除磷剂消耗量较少，但除磷成本较高。基于理论分析与实证结果，研究认为以亚铁-高铁混合物作为混凝剂，或将亚铁盐部分或全部转化为高铁盐，可综合亚铁盐除磷工艺与高铁盐除磷工艺两者的优势，提高除磷剂的有效性和经济性。关键词：含磷废水；亚铁盐除磷；高铁盐除磷；性能比较 中图分类号：X703 文献标识码：A

3、Comparison of Phosphorus Removal Processes by Ferrous Salts and Ferric Salts ZHANG Meng,QIU Lin,YU Xiao-qing,DING Shuang,JI Jun-yuan,ZHENG Ping(Department of Environmental Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310058,China)Abstract:Ferric salts and ferrous salts are common precipitators for chemi

4、cal phosphorus removal technology.In order to provide theoretical basis and suitable technical parameters for the selection and optimization of phosphorus removal by iron salts,theoretical analysis and practical experiments were conducted.Herein the phosphorus removal processes were compared in resp

5、ect of thermodynamics,stoichiometry,process characteristics and operation cost.The results of theoretical analysis show that,compared to ferrous salt,the reaction between ferric salt and phosphate is more favorable,the dose of precipitant required is less and the residual phosphorus concentration is

6、 lower.However,phosphorus removal with ferric salt leads to a low pH,which implies that more alkali for of tertreatment is needed to meet the discharge standard.The results of practical experiments show that,the effects of iron/phosphorus ratio and pH are significant on phosphorus removal for both f

7、erric salt and ferrous salt,but the combined effects of factors(Fe/P,pH,FMS Flash Mixing Speed)are obviously different from one another.During the wastewater treatment,the synergic action of operation parameters should be fully used,while the antagonistic action of operation parameters should be car

8、efully avoided.Compared with ferrous salt,the phosphorus removal with ferric salt is more efficient with less precipitant requirement and lower residual phosphorus concentration,but higher cost.Based on the theoretical analysis and practical experiment,the mixture of ferric salt and ferrous salt are

9、 recommended as an alternative precipitant,or ferrous salt is suggested to be partially or completely oxidized into ferric salt for 收稿日期：2012-04-01；修订日期：2012-08-09。基金项目：国家科技支撑计划资助项目(2008BADC4B05)。作者简介：张萌(1988-)，男，山东潍坊人，浙江大学博士生。通讯联系人：郑平，E-mail： 网络出版时间：2013-05-22 15:45网络出版地址：http:/ 高 校 化 学 工 程 学 报 pho

10、sphorus removal,which could combine the advantages of both the two technologies.Key words:phosphate-containing wastewater;phosphorus removal with ferrous salt;phosphorus removal with ferric salt;performance comparison 1 前 言 水体富营养化污染是目前世界各国面临的重大环境问题14。一般认为，磷是水体富营养化的主要诱发因子，废水除磷是防止水体富营养化的重要途径47。亚铁盐和高铁盐

11、是两种常用的化学除磷混凝剂，两者均具有除磷效率高，工艺简单，运行可靠等优点8,9。但亚铁盐和高铁盐在废水除磷适用性、高效性和经济性方面却不尽相同。根据 Parsons、徐晓军和邢伟等研究认为高铁盐在废水除磷工艺中应用更为普遍8,10,11；但据 Clark 等研究，亚铁盐除磷效率(94.3%)高于高铁盐除磷效率(87.8%)12，Oikonomidis 和徐丰果等研究也印证了这一观点13,14；在处理成本方面，亚铁盐的市场价格显著低于高铁盐市场价格15。除此之外，Li 等研究也提出了采用 H2O2原位氧化 Fe(II)的方法提高铁盐除磷效率，降低除磷成本，并将效率提高的原因归结于共沉淀作用16

12、。有鉴于此，本文从铁盐除磷热力学、铁盐除磷计量学、铁盐除磷过程、铁盐除磷成本等方面，系统比较了亚铁盐和高铁盐除磷工艺的性能，以期为铁盐除磷工艺的选用和优化提供理论依据和技术参数。2 材料与方法 2.1 试验材料 研究采用模拟高浓度含磷废水。模拟废水采用磷酸二氢钾配制，浓缩液组成为：KH2PO4 10.0 gL1(以P 计)；亚铁盐和高铁盐均采用硫酸盐，其浓缩液分别为：FeSO4 7H2O 41 gL1(以 Fe(II)计)，Fe2(SO4)3 27 gL1(以 Fe(III)计)。按需稀释浓缩液，配制试验废水和混凝剂。2.2 试验方法 2.2.1 单因子试验 将模拟含磷废水浓缩液稀释至 100

13、 mgL1，取 150 mL 于 250 mL 烧杯中，添加一定量的亚铁盐和高铁盐除磷试剂并调节 pH；快速搅拌 1 min，慢速搅拌(50 rmin1)15 min，静置 30 min。取上清液过 0.45 m膜，测定磷含量。2.2.2 多因子复合试验 亚铁盐和高铁盐除磷法的主要影响因子包括铁磷比(摩尔比)、pH 和快速搅拌速度(Flash Mixing Speed，FMS)12。根据单因子试验结果，确定各工艺条件的最佳水平，采用响应曲面法 Box-Behnken 模型设计 17 组试验考察各因素之间的复合作用17,18，所考察的变量和水平见表 1。2.3 试验装置 研究均采用杯罐试验，在六

14、联电动数控搅拌器(JJ-4A)上进行。2.4 分析测试方法 正磷酸盐：钼锑抗分光光度法；二价铁：1,10-啉菲啰啉分光光度法；总铁：1,10-啉菲啰啉分光光度法；pH：pHS-9V 型酸度计；Box-Behnken 模型数据分析：Design Expert 7.0.0.软件。3 结果与讨论 3.1 铁盐除磷工艺性能的理论对比 3.1.1 铁盐除磷的热力学性能 热力学性能是废水铁盐除磷潜能的重要参数，它反映了废水铁盐除磷的难易程度。铁盐除磷的热力表 1 Box-Behnken 试验因子水平及其编码 Table 1 Variables and levels chosen for Box-Behnk

15、en test Variables and codes Levels and codes Variables and codes Levels and codes 1 0 1 1 0 1 Fe(II)/P a 1.5 3.0 4.5 Fe(III)/P A 1.0 2.0 3.0 pH b 6.0 8.0 10.0 pH B 3.0 5.0 7.0 FMS/rmin1 c 100 175 250 FMS/rmin1 C 100 175 250 张萌等：亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究 3 学性能可以根据 vant Hoff 等温方程式(式(1)进行研究19,20。rmr()()lnmG TG

16、TRT J (1)当反应达到平衡时，rm()G T=0，J=K，rm()lnG TRT K (2)将式(2)代入式(1)中，得 rm()lnlnG TRT KRT J (3)对于亚铁盐和高铁盐除磷过程，亚铁盐、高铁盐和磷酸根按反应式(4)(5)反应。23434 221FePOFe(PO)(s)33 232/31 0s p4FePO 1.1 10K (4)19,21 3344FePOFePO(s)332 2s p4Fe PO 1.3 10K (5)22 假设铁盐和磷酸根浓度均为 1 molL1，反应温度为 25(298.15 K)时，可算得亚铁盐和高铁盐除磷的反应摩尔 Gibbs 函数变。rm1

17、(,F(II)lnlnlnlnspG T eRT KRT JRTRT JK 11018.314 298.15 ln56.86 kJ mol1.1 10 rm1(,Fe(III)lnlnlnlnspG TRT KRT JRTRTJK 12218.314 298.15 ln124.92 kJ mol1.3 10 从热力学角度看，在废水处理过程中，亚铁盐和高铁盐均易混凝除磷20，但相较而言，高铁盐与磷酸盐的沉淀反应更易发生且更趋完全，即高铁盐较亚铁盐作为除磷混凝剂更为有效。3.1.2 铁盐除磷的计量关系 混凝剂的消耗量是废水除磷成本的重要组成部分，铁离子与磷酸根反应的化学计量比例是影响混凝剂消耗量的

18、关键因素。根据亚铁盐和高铁盐除磷反应式(4)(5)知，在除磷过程中每去除单位量的磷需消耗1.5 单位量的亚铁混凝剂和 1 单位量的高铁混凝剂。从化学计量学角度看，高铁盐除磷的混凝剂消耗量少于亚铁盐除磷。3.1.3 铁盐除磷的致酸性 由于在水溶液中铁盐会发生水解反应，铁盐除磷过程中易出现酸化问题，需外加碱液来强化除磷。对溶液中亚铁盐和高铁盐的主体水解反应式(6)(7)进行分析，可算出不同 pH 条件下生成 Fe(OH)2和 Fe(OH)3的最低铁浓度。由表 2 知，在废水达标排放的情况下，亚铁盐混凝除磷的适宜 pH 为 6.08.0，pH 过高或过低都会影响混凝剂的有效率；高铁盐混凝除磷适合酸性

19、条件，适宜 pH 为 2.03.0，高铁盐水解的致酸性有利于沉淀反应，但出水需加碱中和，以达到国家废水排放标准。从铁盐致酸性角度看，高铁盐的致酸性较亚铁盐更强，即废水达标排放所需的碱液投加量更大。2+2Fe+2OH=Fe(OH)(s)-221 7spFe OH 4.86 10K (6)20 3+3Fe+3OH=Fe(OH)(s)-333 9spFe OH 2.8 10K (7)20 3.1.4 铁盐除磷的达标能力 铁盐除磷的达标能力是铁盐除磷效能的重要指标之一。根据亚铁盐与磷酸根反应式(4)，结合 Singer21等对铁盐除磷理论的研究结果，可知在 pH=7.0 情况下，溶液中剩余磷浓度与亚铁

20、盐浓度和高铁盐浓度的关系为：2T3logFe 2logP 18.36 (8)3TlogFe logP 16.12 (9)表 2 不同 pH 条件下生成 Fe(OH)2和 Fe(OH)3的最低铁浓度 Table 2 The minimum concentration of Fe in various pH for Fe(OH)2 and Fe(OH)3 pH 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 Dose of Fe2+for Fe(OH)2/mgL1 2.72 106 2.72 104 272.16 2.7216 0.0272 0.0003 pH 1.0 2.0 3.0 4.0 5

21、.0 6.0 Dose of Fe3+for Fe(OH)3/mgL1 1.57 105 156.8 0.1568 1.57 104 1.57 105 1.57 106 4 高 校 化 学 工 程 学 报 0204060801000.75 Fe(III)/P pH FMS10.0(unit/rpm)3.02.01.51.00.5pHFMSFe/P0.259.08.07.06.05.04.03.0300250200150100500.5 mgL1 Phosphorus residual/mgL1 020406080100 Fe/P pH FMSPhosphorus removal/%(unit/

22、rpm)4.53.02.01.51.1250.75pHFMSFe/P0.37510.09.08.07.06.05.030025020015010050Discharge Standard图 1 各操作条件对亚铁盐除磷效率的影响 Fig.1 Effects of operation parameters on phosphorus removal with ferrous salt 图 2 各操作条件对高铁盐除磷效率的影响 Fig.2 Effects of operation parameters on phosphorus valremoval with ferric salt (unit/r

23、min1)(unit/rmin1)若将铁盐与磷酸根按化学计量比例进行的沉淀反应称为铁盐除磷的平衡反应，则平衡反应的最大特点是在反应体系中铁盐与磷酸根的存在量始终接近化学计量比例。据此可算得 pH=7.0 时，溶液中亚铁盐和高铁盐除磷平衡反应的最终剩余磷浓度分别为 1.67 104、8.71 109 molL1(即 5.18、4.88 104 mgL1)。因此，欲使废水磷浓度达标(0.5 mgL1)排放，应提高溶液中 Fe(II)/P，但可适当降低溶液中Fe(III)/P。从除磷达标能力角度看，高铁盐的除磷达标能力强于亚铁盐。3.2 铁盐除磷工艺性能的实证对比 3.2.1 铁盐除磷适宜条件 铁磷

24、比(摩尔比)、pH 和快速搅拌速度是铁盐除磷的重要影响因素12。由于铁盐与磷酸盐以一定的计量关系进行沉淀反应，铁磷比的变化会使铁盐与磷酸盐沉淀反应的化学平衡发生移动，进而对废水除磷效率产生显著影响；pH 值可影响铁盐在水溶液中的水解状态，在体系中形成含铁带电的多羟基络合物，进而降低铁盐的有效性而影响废水除磷效率16,23；适度搅拌可使混凝剂均匀迅速地扩散到含磷废水中，促进与磷的接触，从而促进化学除磷过程，产生混凝剂第一个快速除磷阶段(通常 1 min 以内)24，但过度搅拌会使沉淀絮体破碎，阻碍磷酸铁盐沉淀形成，降低废水除磷效率。对亚铁盐，铁磷比、pH 和快速搅拌速度(FMS)对亚铁盐除磷效率

25、的影响如图 1。铁磷比对亚铁盐除磷效率影响显著，在 Fe(II)/P 由 0.375 升高至 4.5 时，废水除磷效率由 14.07%提高到 99.07%，其中，Fe(II)/P由 0.375 升高至 2.25 时，废水除磷效率增幅较大，提高 75.81%；继续由 2.25 升高至 4.5 时，废水除磷效率增幅较小，仅提高 9.19%。若考虑废水排放标准，Fe(II)/P 宜大于 4.5；若兼顾铁盐投加量和除磷效率，Fe(II)/P则以2.25为宜。pH对亚铁除磷效率的影响较大，除磷效率的极差高达89.64%，谷值出现在pH=5.0左右，除磷效率仅为 4.08%，峰值出现在 pH=8.0 左右

26、，除磷效率高达 93.72%。快速搅拌对亚铁除磷效率的影响不大，除磷效率的极差仅为 8.47%，除磷效率的最适快速搅拌速度出现在 100 rmin1左右。对高铁盐铁磷比、pH 和 FMS 对高铁盐除磷效率的影响见图 2。铁磷比对高铁盐除磷效率影响明显。铁磷比由 0.25 升高至 3.0 时，废水磷浓度由 77.30 mgL1降低到 0.50 mgL1。其中，Fe(III)/P 由 0.25 升高至 1.5 时，废水磷浓度降幅较大，降低 72.84 mgL1；继续由 1.5 升高至 3.0 时，废水磷浓度降幅较小，仅降低 3.96 mgL1。若考虑废水排放标准，Fe(III)/P 以 3.0 为

27、好；若兼顾铁盐投加量和除磷效率，Fe(III)/P以 1.5 2.0 为宜。pH 对铁除磷效率的影响较大，废水除磷的极差高达 68.21 mgL1，最低值出现在 pH=5.0左右，废水剩余磷浓度为(3.26 1.73)mgL1，最高值出现在 pH=9.0 左右，废水剩余磷浓度为(71.47 3.25)mgL1。快速搅拌对铁盐除磷效率的影响不大，除磷效率的极差仅为 14.80 mgL1，除磷效率的最适快速搅拌速度出现在 175225 rmin1。根据单因子试验结果，采用响应曲面法Box-Behnken 模型分别考察了因子对亚铁盐除磷和离铁盐除磷的复合作用因子对亚铁盐除磷的复合作用见图 3，图 4

28、，图 5。对模型进行二次多项回归拟合，得到 张萌等：亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究 5 Design-Expert?SoftwareRemoval rate of Phosphate99.25934.182X1=A:Fe(II)/PX2=B:pHActual FactorC:speed=1751.50 1.88 2.25 2.63 3.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0034.0 50.0 66.0 82.0 98.0 Fe(II)/P pH Phosphorus removal/%Fe(II)/PpHDesign-Expert?SoftwareRemoval rate

29、of Phosphate99.25934.182X1=A:Fe(II)/PX2=B:pHActual FactorC:speed=1751.50 1.88 2.25 2.63 3.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0034.0 50.0 66.0 82.0 98.0 Fe(II)/P pH Phosphorus removal/%Fe(II)/PpH图 3 Fe(II)/P-pH 响应曲面图(ab)Fig.3 ab Response surface of phosphorus removal Design-Expert?SoftwareRemoval rate of Phos

30、phate99.25934.182X1=A:Fe(II)/PX2=C:speedActual FactorB:pH=8.001.50 1.88 2.25 2.63 3.00 100 137.5 175 212.5 25058.0 68.5 79.0 89.5 100.0 Fe(II)/P FMS,rpm FMS/rpmPhosphorus removal/%Fe(II)/PDesign-Expert?SoftwareRemoval rate of Phosphate99.25934.182X1=A:Fe(II)/PX2=C:speedActual FactorB:pH=8.001.50 1.8

31、8 2.25 2.63 3.00 100 137.5 175 212.5 25058.0 68.5 79.0 89.5 100.0 Fe(II)/P FMS,rpm FMS/rpmPhosphorus removal/%Fe(II)/P图 4 Fe(II)/P-FMS 响应曲面图(ac)Fig.4 ac Response surface of phosphorus removal Design-Expert?SoftwareRemoval rate of Phosphate99.25934.182X1=B:pHX2=C:speedActual FactorA:Fe(II)/P=2.00 6.0

32、0 7.00 8.00 9.00 10.00100 137.5 175 212.5 250 39.0 49.5 60.0 70.5 81.0 pH FMS,rpm Phosphorus removal/%FMS/rpmpHDesign-Expert?SoftwareRemoval rate of Phosphate99.25934.182X1=B:pHX2=C:speedActual FactorA:Fe(II)/P=2.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00100 137.5 175 212.5 250 39.0 49.5 60.0 70.5 81.0 pH FMS,rpm

33、 Phosphorus removal/%FMS/rpmpH图 5 pH-FMS 响应曲面图(bc)Fig.5 bc Response surface of phosphorus removal Design-Expert?SoftwarePhosphorus removal 99.84357.895X1=A:Fe/PX2=B:pHActual FactorC:FMS=175.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.003.00 4.00 5.00 6.00 7.00 55.0 67.5 80.0 92.5 105.0 Fe/P pH Fe(III)/PpHPhosphorus re

34、moval/%Design-Expert?SoftwarePhosphorus removal 99.84357.895X1=A:Fe/PX2=B:pHActual FactorC:FMS=175.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.003.00 4.00 5.00 6.00 7.00 55.0 67.5 80.0 92.5 105.0 Fe/P pH Fe(III)/PpHPhosphorus removal/%图 6 Fe(III)/P-pH 响应曲面图(AB)Fig.6 AB response surface of phosphorus removal Design-Exp

35、ert?SoftwarePhosphorus removal 99.84357.895X1=A:Fe/PX2=C:FMSActual FactorB:pH=5.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00100 138 175 213 250 59.0 70.5 82.0 93.5 105.0 Fe/P FMS FMS/rpmFe(III)/PPhosphorus removal/%Design-Expert?SoftwarePhosphorus removal 99.84357.895X1=A:Fe/PX2=C:FMSActual FactorB:pH=5.00 1.00 1.50

36、 2.00 2.50 3.00100 138 175 213 250 59.0 70.5 82.0 93.5 105.0 Fe/P FMS FMS/rpmFe(III)/PPhosphorus removal/%图 7 Fe(III)/P-FMS 响应曲面图(AC)Fig.7 AC response surface of phosphorus removal Design-Expert?SoftwarePhosphorus removal 99.84357.895X1=B:pHX2=C:FMSActual FactorA:Fe/P=2.003.00 4.00 5.00 6.00 7.00 10

37、0 138 175 213 25059.0 70.5 82.0 93.5 105.0 pH FMS FMS/rpmpHPhosphorus removal/%Design-Expert?SoftwarePhosphorus removal 99.84357.895X1=B:pHX2=C:FMSActual FactorA:Fe/P=2.003.00 4.00 5.00 6.00 7.00 100 138 175 213 25059.0 70.5 82.0 93.5 105.0 pH FMS FMS/rpmpHPhosphorus removal/%图 8 pH-FMS 响应曲面图(BC)Fig

38、.8 BC response surface of phosphorus removal FMS/rmin1 FMS/rmin1 FMS/rmin1 FMS/rmin1 回归系数 R2为 0.9961，表明模型方程与实际情况拟合很好。对响应曲面进行分析，可得废水除磷条件的综合优化结果：操作条件影响的大小排序为：Fe(II)/PpHFMS；复合效应的大小排序为：Fe(II)/P-FMS的复合作用pH-FMS 的复合作用Fe(II)/P-pH 的复合作用。由于三种复合作用均产生负效应，优化中宜抑制复合作用。对于浓度为 100 mgL1的含磷废水，经优化的操作参数为：Fe(II)/P 为 3.32，

39、pH 为 7.49，FMS 为 182 rmin1。6 高 校 化 学 工 程 学 报 因子对高铁盐除磷的复合作用见图 6、图 7、图 8。对模型进行二次多项回归拟合，得到回归系数R2为 0.9690，表明模型方程与实际情况拟合很好。对响应曲面进行分析，可得废水除磷条件的综合优化结果：操作条件影响的大小排序为：Fe(III)/PpHFMS；复合效应的大小排序为：Fe(III)/P-pH 的复合作用pH-FMS 的复合作用Fe(III)/P-FMS 的复合作用。由于三种复合作用中 Fe(III)/P-pH 和Fe(III)/P-FMS 之间具有协同作用，pH-FMS 之间有拮抗作用，因此优化中宜

40、促进协同作用，抑制拮抗作用。对于浓度为 100 mgL1的含磷废水，铁盐除磷工艺的最优操作参数为：Fe(III)/P 为 2.57，pH 为 6.31，FMS 为 136 rmin1。3.2.2 铁盐除磷工艺的综合性能 实验结果表明，高铁盐和亚铁盐对废水除磷均具有高效性和稳定性，除磷效率可达到 99%以上，废水剩余磷浓度可低至 0.5 mgL1，达到国家废水综合排放标准。采用优化参数进行铁盐除磷，亚铁盐消耗量为 6.0 kg Fe(II)/kg P，高铁盐消耗为 4.6 kg Fe(III)/kg P，高铁盐的消耗量少于亚铁盐，与理论预测一致。从混凝剂成本角度看，硫酸亚铁盐的市场价格约 200

41、300 元/吨，硫酸高铁盐的市场价格约 2000 元/吨，亚铁盐的除磷成本为 1.21.8 元/kg P，而高铁盐的除磷成本为 9.2 元/kg P，亚铁盐除磷显著占优。3.3 关于铁盐除磷工艺的思考 综合 3.1 节和 3.2 节对高铁盐和亚铁盐除磷的理论分析和实证试验，两种除磷工艺各具利弊。从除磷效果看，高铁盐优于亚铁盐，但从处理成本看，亚铁盐优于高铁盐。有鉴于此，以亚铁-高铁混合物作为混凝剂，或通过开发经济的亚铁盐氧化方法，把亚铁盐部分或全部转化为高铁盐，可综合亚铁盐除磷工艺与高铁盐除磷工艺两者的优势，提高除磷剂的有效性和经济性。4 结 论(1)理论分析表明，相对于亚铁盐，高铁盐混凝除磷

42、反应更易自发进行，单位消耗量较少，残留磷浓度较低，但高铁盐除磷的致酸性较强，废水达标排放所需的碱液较多。(2)实证试验表明，铁磷比和 pH 是高铁盐和亚铁盐除磷反应的显著影响因素，各因素之间的复合作用差异明显。相对于亚铁盐，高铁盐的除磷效率较高，出水磷浓度较低，消耗量较少，与理论分析相合，但除磷成本较高。(3)高铁盐和亚铁盐除磷各具利弊，以亚铁-高铁混合物作为混凝剂，或将亚铁盐部分或全部转化为高铁盐，可综合亚铁盐除磷工艺与高铁盐除磷工艺两者的优势，提高除磷剂的有效性和经济性。符号说明：Fe2+溶液中亚铁盐浓度，mol L1 K 为反应的标准平衡常数 Fe3+溶液中高铁盐浓度，mol L1 PT

43、 溶液中总磷浓度，mol L1 FMS 快速搅拌速度，rmin1 OH 溶液中 OH-浓度，mol L1 rGm(T)反应的摩尔 Gibbs 函数变，kJ mol1 Ksp 溶度积 rGm(T)反应的标准摩尔 Gibbs 函数变 R 气体常数，8.314 mol J1K1 J 反应熵 T 反应温度，K 参考文献：1 Guo L.Doing battle with the green monster of Taihu Lake J.Science,2007,317(5842):1166.2 Stone R.China aims to turn tide against lake pollutio

44、n J.Science,2011,333(6047):1210-1211.3 Qu J H,Fan M.The current state of water quality and technology development for water pollution control in China J.Environ Sci and Technol,2010,40(6):519-560.4 Smith V H,Tilman G D,Nekola J C.Eutrophication:impacts of excess nutrient inputs on freshwater,marine,

45、and terrestrial ecosystems J.Environ Pollut,1999,100(1-3):179-196.5 Wang L K,Tay J H,Tay S T L,et al.Handbook of Environmental Engineering M.New York:Humana Press.2010:497-521.6 Bo L,Brett M T.The impact of alum based advanced nutrient removal processes on phosphorus bioavailability J.Water Res,2012

46、,张萌等：亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究 7 46(3):837-844.7 HAO Xiao-di(郝晓地).Sustainable Treatment Technology of Wastewater Wastes(可持续污水-废物处理技术)M.Beijing(北京):China Building Industry Press(中国建筑工业出版社).2006:27-32.8 Parsons S A,Smith J A.Phosphorus removal and recovery from municipal wastewaters J.Elements,2008,4(2):109-11

47、2.9 Dde-Bashan L E,Bashan Y.Recent advances in removing phosphorus from wastewater and its future use as fertilizer(1997-2003)J.Water Res,2004,38(19):4222-4246.10 XU Xiao-jun(徐晓军).Principles of Chemical Flocculants Action(化学絮凝剂作用原理)M.Beijing(北京):Science Press(科学出版社),2005:121-146.11 XING Wei(邢伟),HUAN

48、G Wen-min(黄文敏),LI Dun-hai(李敦海),et al.Mechanisms of phosphorus removal by iron salts and recent advance on iron salt flocculants(铁盐除磷技术机理及铁盐混凝剂的研究进展)J.Water&Wastewater Engineering(给水排水),2006,32(2):88-91.12 Clark T.Stephenson T.Development of a jar testing protocol for chemical phosphorus removal in a

49、ctivated sludge using statistical experimental design J.Water Res,1999,33(7):1730-1734.13 Oikonomidis I,Burrows L J,Carliell-Marguet C M.Mode of action of ferric and ferrous iron salts in activated sludge J.J Chem Technol Biotechnol,2010,85(8):1067-1076.14 XU Feng-guo(徐丰果).The Study on Tests,Princip

50、les and Applications for Chemical Phosphorus Removal(废水化学除磷的试验、理论与研究应用)D.Guangzhou(广州):Guangdong Industrial University(广东工业大学),2003.15 Global Chemical Network EB/OL.http:/.16 Li C J,Shen J M,Wang P.Removal of phosphate from secondary effluent with Fe2+enhanced by H2O2 at nature pH/neutral pH J.J Haz