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磷(P)是导致水体富营养化的重要要素，关于高浓度含磷废水，如何有效地降低磷含量是控制和避免水体富营养化的关键。目前常用的废水除磷办法有生物法和化学法。生物法除磷是经过聚磷菌的厌氧释磷、好氧吸磷来完成磷酸盐的去除。但此法对高浓度的含磷废水常常会抑止生化反响，直接处置使生化负荷大，更合适于低浓度的含磷废水，通常待处置的废水含磷量要小于10mg/L。化学法除磷是应用磷的化学沉淀反响，使废水中可溶解性磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，目前应用较多的是化学法中的铝盐混凝沉淀法，但该法药剂投加量大、费用相对较高，且当水中磷含量较高时难以达标。
某气田天然气高含硫化氢。天然气净化厂每3年要对净化组合设备实施检修，期间产生大量除臭钝化清洗废液。该类检修废水污染物浓度极高，其中总磷(TP)高达256mg/L。针对检修废水高含磷的水质状况，净化厂污水处置场难以直接SBR生化处置，虽经聚合氯化铝和聚丙烯酰胺混凝沉淀处置后，总磷去除率也仅为75%，仍无法满足生化处置进水水质需求。
磷酸铵镁沉淀法即向含有磷酸根和铵根离子的废水中投加镁盐，应用Mg2+与废水中的PO43-、NH4+生成磷酸铵镁沉淀，经沉淀分离后到达脱氮除磷目的。它是一种处置高磷废水的有效办法，操作简便、反响速度快且沉淀性能好，特别适用于处置高氨氮、高含磷的废水。针对目前高含磷检修废水难处置的现状，笔者提出一种高含磷检修废水处置工艺。具体采用工业废水处理工艺流程为：首先选用磷酸铵镁沉淀法实施化学预处置，即向检修废水中投加镁盐和少量铵盐生成磷酸铵镁沉淀，达到检修废水中氨氮与磷的同步脱除的目的，使水质到达后续生化处置工艺的请求，后续接入SBR生化处置工艺，使高磷检修废水经后续生化处置后到达国家废水综合排放规范。
本文选择氯化镁和氯化铵分别作为镁盐和铵盐处置高含磷检修废水，着重讨论了反响pH值、磷氮摩尔比、镁磷摩尔比及反响时间对除磷效果的影响。
1、实验过程
1.1 实验用水
将某自然气净化厂污水处置场内组合设备检修废水作为实验用水，水质状况见表1。
1.2 主要试剂及仪器
MgCl2•6H2O，NH4Cl，NaOH，分析纯，天津天力化学试剂有限公司。
pH400台式pH计，美国alalis公司，5B-3A型COD测定仪，广州连华环保科技有限公司，UV-5000型紫外可见光度计，上海精细仪器仪表有限公司，JC-NH-100A型氨氮测定仪，青岛聚创环保集团有限公司。
1.3 实验步骤
1) 在25℃条件下，取400mL高含磷检修废水置于500mL烧杯中，向烧杯中添加NaOH溶液，用pH计实时监控溶液pH值，调整pH值至8~11，然后添加MgCl2•6H2O和NH4Cl控制反响体系中n(Mg)∶n(P)∶n(N)的摩尔比为1~1.9∶2.5~1∶1，搅拌反响10~60min后，静置沉淀120min，取上清液测定其总磷浓度，讨论反响pH值、磷氮比、镁磷摩尔比及反响时间对除磷效果的影响。
磷酸根离子去除率的计算公式为：
式中，RP—去除率，%，C0—原水中磷酸根离子的浓度，mg/L，C1—反响后上清液中磷酸根离子的浓度，mg/L。
2) 现场处置。确认最佳反响条件后，对污水处置场内贮存的高含磷检修废水实施现场药剂投加，将满足生化处置水质需求的除磷预处置后的废水分批次少批量进入SBR反响池生化处置，控制反响池内溶解氧含量在2~4mg/L，每处置周期曝气5h，实时监控SBR池出水水质，保证出水稳定，达标排放。
1.4 测定解析方法
使用5B-3A型COD测定仪测定COD，纳氏试剂分光光度法测定NH3-N浓度，采用UV-5000型紫外可见光度计测定TP的浓度，采用pH400型台式pH计测定pH值。
2、结果与讨论
2.1 pH值对磷酸铵镁沉淀除磷效果的影响
依据磷酸铵镁沉淀法去除废水中磷的机理，反响必需在碱性条件下才可以进行。因而，采用滴加NaOH溶液调整反响体系pH值，同时添加一定量MgCl2•6H2O和NH4Cl，控制反响体系n(Mg)∶n(P)∶n(N)=1.4∶1∶1，搅拌反响30min，静置沉淀2h，取上清液测定其总磷浓度，调查pH值对磷酸铵镁除磷效果的影响，结果如图1所示。
由图1能够看出，当pH值从8.0增大到9.5时，反响后上清液总磷浓度降低明显，去除率由20%急剧升高到95.6%，当pH值从9.5上升到10.0，总磷去除率增加至97.3%，但上升幅度很小，pH值再增加，磷的去除率降低。这是由于随着pH值的增高，Mg2+也开端生成Mg(OH)2沉淀，不利于磷酸铵镁沉淀反响的正常进行，造成磷酸根离子去除率降低。
综上可知，控制反响体系pH值在9.5~10时，检修废水中总磷的处置效果最佳，pH>10，磷去除率增幅极低。综合考量pH值调理整费用，确认反响pH值控制在9.5~10。
2.2 磷氮摩尔比对磷酸铵镁沉淀除磷效果的影响
磷酸铵镁沉淀反响中n(P)∶n(N)的理论值是1∶1，而检修废水中初始磷氮摩尔比为2.5∶1，由于氨氮浓度较低时不利于磷酸铵镁反响中磷的去除，因而，需向反响中添加少量的NH4Cl，在控制反响pH值为9.5，n(Mg)∶n(P)=1.4∶1的条件下，调查不同n(P)∶n(N)对磷酸铵镁反响中总磷的去除效果的影响，结果见图2。
由图2能够看出，随着n(P)∶n(N)的减小，总磷去除率逐步进步，当n(P)∶n(N)小于1后，磷去除率一直坚持在97%以上，阐明水样中n(P)∶n(N)超越反响理论值1∶1时，对总磷去除率的影响不大，但过量的NH4+会形成NH3-N的超标及能源的糜费，故n(P)∶n(N)取为1∶1。
2.3 Mg2+对磷酸铵镁沉淀除磷效果的影响
在满足反响体系n(P)∶n(N)=1∶1的条件下，检验Mg2+含量对检修废水中磷去除效果的影响。将反响pH值控制在9.5最佳值，运用MgCl2•6H2O调理体系中n(Mg)∶n(P)分别为1.0∶1、1.2∶1、1.4∶1、1.5∶1、1.7∶1、1.9∶1，搅拌反响30min，静置沉淀2h，取上清液测定其总磷浓度，调查n(Mg)∶n(P)值对磷酸铵镁除磷效果的影响，结果如图3所示。
从图3能够看出，当n(Mg)∶n(P)从1.0∶1增加到1.5∶1时总磷的去除率持续升高，且n(Mg)∶n(P)为1.5∶1时，反响后上清液剩余磷酸根离子浓度为3.59mg/L，总磷去除率到达98.6%，继续增大比值，总磷去除率根本不变。这是由于当体系中PO43-浓度一定时，随着Mg2+浓度的进一步增加，PO43-成为限制Mg2+与PO43-和NH4+反响的限制性要素，此时磷酸铵镁反响到达均衡，Mg2+不能继续结晶，因而磷的去除率不能继续上升。综上，从控制药剂投加量和降低本钱及使处置液中含盐量尽量低的角度动身，肯定检修废水化学预处置反响中n(Mg)∶n(P)∶n(N)的最佳比值为1.5∶1∶1。
2.4 反响时间对磷酸铵镁沉淀除磷效果的影响
在pH值为9.5，n(Mg)∶n(P)∶n(N)=1.5∶1∶1的条件下，调查不同反响时间对检修废水中磷的去除的影响，结果见图4。
由图4可知，总磷的去除率随着反响时间的延长而增加，但反响停止30min后总磷去除率趋于平缓，当反响时间为60min时，磷去除率呈现稍微降落。这是由于反响时间过长，磷酸铵镁沉淀体系容易被毁坏，沉淀性能降低，从而使上清液可溶性磷浓度增加。反响时间越长能耗就越高，不利于经济性，因而，综合考量反响时间应控制在30min左右。
2.5 现场药剂投加
天然气净化厂污水处置场调理罐内贮存的1100m3高含磷安装检修废水采用磷酸铵镁沉淀法除磷处置，依照400mL检修废水水样对应的NaOH、MgCl2•6H2O等药剂的投加量实行现场药剂投加，曝气均质8h，静置沉淀12h后取罐顶部水样测定其COD、NH3-N、TP等水质指标，详细数据见表2。
由表2可知，磷酸铵镁处置对检修废水COD的降低无明显效果，但罐内废水总磷浓度由256mg/L降至2.51mg/L，氨氮浓度也有所降低，处置后水质完整能满足后续生化处置进水指标请求。
2.6 SBR工艺生化处置
SBR工艺是指在同一反响池中，按时间次第由进水、曝气、沉淀、排水和待机五个基础工序组成的活性污泥生化处置办法。SBR反响池集均化、初沉、生物降解、二沉淀等功用于一池，操作管理简单、占地小，具有较好的脱氮除磷效果。
为进一步生化处置，将除磷预处置后的检修废水分批次少批量的进入SBR反响池，SBR池运转周期为12h，每周期处置36m3检修废水，控制反响池内溶解氧含量在2~4mg/L，曝气反响5h，经后续沉淀后对出水实行水质监测，SBR池出水水质指标见表3。
经过磷酸铵镁除磷预处置和后续SBR生化处置后，检修废水中的pH值、COD、NH3-N、TP和SS等各项指标完整到达GB8978—1996«废水综合排放标准»一级规范。
3、结论
a.针对天然气净化厂组合设备检修废水含磷浓度高、除磷难度大这一问题，采用磷酸铵镁沉淀法和SBR生化处置工艺协同处置检修废水。
b.讨论了磷酸铵镁反响中pH值、磷氮比、镁磷摩尔比等反响要素对除磷效果的影响，得到最佳反响条件，即pH=9.5，n(Mg)∶n(P)∶n(N)=1.5∶1∶1，该条件下总磷去除率高达98%。
c.优选最佳工艺对高含磷检修废水停止现场预处置，经处置后，TP浓度由256mg/L降至2.51mg/L，总磷去除率高达99%，现场效果显著。经进一步SBR生化处置后，出水各项指标pH值、COD、NH3-N、TP和SS等均完整到达GB8978—1996«废水综合排放规标准»一级规范，处理了生产难题。
