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磷門一腳(中)--污水廠的化學(xué)除磷實戰(zhàn)

分類:行業(yè)熱點 > 污水處理    發(fā)布時間:2018年1月15日 9:46    作者: 來源:治污者說 作者:郝曉光     文章來源:北極星固廢網(wǎng)

這一周,我們接著上一期的內(nèi)容繼續(xù)來談污水廠的除磷,在上周我們進行了污水處理廠生物除磷的了解之后,這一周我們再來聊聊化學(xué)除磷,化學(xué)除磷也是在各個污水廠現(xiàn)階段采用的最常用的手段之一,化學(xué)除磷的前因后果究竟是怎樣的呢?今天我們就詳細的展開來說說污水廠磷門一腳的化學(xué)除磷。

化學(xué)除磷,顧名思義,可以理解是通過化學(xué)方法對污水中的磷去除的方式。由于磷在化合態(tài)下可以生成穩(wěn)定的磷酸鹽沉淀,因此化學(xué)方法去除水中的磷,就是在污水中投加相應(yīng)的鹽類,使之和水中的磷酸根發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成磷酸鹽沉淀,從而去除水中的磷。化學(xué)法去除磷正是基于這種機理,選擇化學(xué)鹽類,投加到污水中,生成化學(xué)沉淀污泥,通過泥水分離,污泥進行脫水外運,最終達到除去污水中磷的作用。


化學(xué)法除磷,選擇的鹽類主要有Ca2+,Al3+,F(xiàn)e3+等金屬鹽類。我們分別來看看這三種鹽類是如何和水中的磷發(fā)生作用的。

一、鈣鹽Ca2+

鈣鹽的投加通常以以Ca(OH)2的形式加入。它在中性的污水中主要與含有堿性(主要是碳酸氫根HCO3-)的廢水生成碳酸鈣,碳酸鈣在沉淀過程中,形成的沉淀體增強了水中SS去除。

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓+ 2H2O.

當(dāng)污水中的pH值上升達到10左右時,過量的鈣離子將與磷酸鹽反應(yīng),形成了羥基磷灰石的沉淀:

10Ca2++6PO43-+2OH-→Ca10(PO4)6(OH)2↓

由于反應(yīng)需要達到10左右的PH值,一般而言,需要投加過量的石灰來提升水體的PH值,因此所需的量與磷酸鹽的量相比,遠遠高于磷酸鹽的量。因此石灰的投加主要取決于污廢水的PH條件,一般在高PH值的工業(yè)廢水中可以采用投加石灰的方式。所需的石灰的劑量可以近似為碳酸鈣堿度的1.5倍。但是在后續(xù)處理或者排放之前是需要對水體進行中和以降低pH。一般用二氧化碳(CO2)對水體進行碳酸化來降低pH值。


二、鋁鹽,Al3+

鋁鹽或聚合鋁鹽是廣泛用于污水廠的化學(xué)除磷藥劑,在污水中生成磷酸鹽沉淀,既磷酸鋁(AlPO4)?;镜姆磻?yīng)是:

Al3++HnPO43-n→AlPO4↓+nH+

鋁鹽在投加過程中所需的劑量是根據(jù)污水中所要的去除磷的量來計算的。但是會隨著污水中磷濃度的降低,凝聚和去除效率會出現(xiàn)一個下降的趨勢。在實踐中,在鋁鹽的投加的劑量率在50和200mg / l之間時可以達到達到污水中總磷的80-90%去除率。如果通過計算,很低的總磷含量需要過低的鋁鹽投加量的時候,去除率會明顯下降。


三、鐵鹽Fe3+

三氯化鐵、硫酸鹽和硫酸亞鐵都廣泛用于去除磷,盡管實際反應(yīng)尚未完全了解。根據(jù)鐵鹽可以推定的基本反應(yīng)是:

Fe3++HnPO43-n→FePO4↓+nH+

鐵離子會和水中的磷酸根結(jié)合形成磷酸鐵。但是鐵鹽呈酸性,在污水進行反應(yīng)的時候,方程式右邊的H+會阻止反應(yīng)向右進行,導(dǎo)致總磷去除率下降所以如果加入一些助凝劑,如石灰等,提高pH,提供反應(yīng)中生成H+的消耗,可以使反應(yīng)加速進行,并增強凝聚能力,提高總磷的去除效果。

通過了解這三種藥劑,可以看到鈣鹽對PH的要求很高,需要進行過量投加,同時對出水的PH影響較大,需要進行調(diào)酸。鋁鹽的要求最少,鐵鹽需要輔助藥劑。同時鈣鹽石灰呈堿性,鋁鹽呈中性,鐵鹽呈酸性,對運輸儲存來說,鋁鹽的成本很低。因此從運行維護管理成本來說,鋁鹽是最經(jīng)濟的一種化學(xué)除磷藥劑。


在了解了這三種藥劑的化學(xué)反應(yīng)機理以后,我們需要了解化學(xué)藥劑在污水廠的投加點。污水處理廠從生物處理階段來說,一般分為一級物理處理,二級生物處理,三級深度處理。而化學(xué)藥劑的投加點也就分別在這三處,根據(jù)與生物處理的位置不同,分為前投加,同步投加,后投加,全投加四種,對應(yīng)于下圖中的a、b、c、d四種模式。


1、前投加:

一般投加地點在初沉池進水處,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后,產(chǎn)生的化學(xué)污泥利用初沉池的沉淀作用,沉淀到初沉池內(nèi),通過初沉排泥進入污泥脫水。投加在初沉池的特點有:

?a、可以增加初沉池的BOD和SS的去除

?b、由于污水中的成分復(fù)雜,除磷藥劑的針對性作用發(fā)揮最低,所以必須添加過量的的除磷藥劑才能達到預(yù)計目標(biāo)。

?c、生成的化學(xué)污泥難以脫水。

d、初沉池中的污泥產(chǎn)量一般會增加50%到100%,而污水廠總體的污泥會增加60-70%。

2、同步投加

一般投加地點在生物池出口,二沉池入口處,在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以后,產(chǎn)生的化學(xué)污泥與生物污泥,通過剩余污泥排入到污泥脫水車間進行脫水。同步投加的特點有:

a、由于石灰的投加會造成高pH值,對微生物產(chǎn)生不利影響,因此不能使用價格低廉的石灰作為除磷藥劑。

b、過量的投加鋁鹽或鐵鹽,都可能導(dǎo)致生物反應(yīng)池內(nèi)的低pH值和生物毒性,造成活性污泥系統(tǒng)的紊亂和異常。

c、投加除磷藥劑之后,生物段的污泥產(chǎn)量會增加35%—45%,整個污水廠的污泥產(chǎn)量增加10 - 25%。

d、這些投加的化學(xué)藥劑也會對污泥車間的污泥脫水性產(chǎn)生影響。


3、后投加

一般的地點在深度處理階段,在二沉池后,深度處理進水口處。在與水中的磷酸根發(fā)生反應(yīng)之后,產(chǎn)生的化學(xué)污泥排入到污泥脫水車間進行脫水。后投加的特點有:

?a、投資成本很高,需要建設(shè)深度處理設(shè)施才能實現(xiàn)后投加。

?b、化學(xué)藥劑最有效發(fā)揮作用,由于前端完成了生物除磷,后期的化學(xué)藥劑的使用量會大大減少,使用最少量的化學(xué)品并產(chǎn)生最少量的污泥。

?c、最終出水中磷含量可控性強。

?d、由于流程的關(guān)系,投加的化學(xué)藥劑不和污水廠的生物處理段發(fā)生反應(yīng),可以單獨的進行化學(xué)反應(yīng),對活性污泥的影響是最小的。


4、全投加

全投加是指在各個地點進行投加,特點綜合上述,但是由于投加地點多,投加量大,運行管理復(fù)雜,一般很少采用。

在污水廠的設(shè)計和建設(shè)中,把除磷藥劑的投加地點放置在深度處理是比較常見的,但是由于除磷藥劑,特別是聚合鋁鹽有一定的絮凝作用,在同步投加時,會對活性污泥的沉降性能的改善起到一定的促進作用,從運行的角度來說,大部分污水廠喜歡進行同步投加的方式進行化學(xué)除磷,但是受到化學(xué)藥劑的影響,同步投加的污水廠的活性污泥微生物的管理會有更大的風(fēng)險和困難。

在污水廠投加化學(xué)除磷藥劑以后,一定是需要監(jiān)測除磷效果的,并通過除磷效果的監(jiān)測,來調(diào)整化學(xué)藥劑的投加,從而達到成本的控制目的。一般在污水廠內(nèi)會采用幾種方式進行監(jiān)測。一種是在各個地點進行現(xiàn)場投加化學(xué)藥劑的沉降性能實驗,這是使用簡單的方法來確定污水特征和投加的化學(xué)藥劑的數(shù)量的現(xiàn)場的測試方法。第二種是通過中控室的在線數(shù)據(jù)的歷史趨勢:如果歷史數(shù)據(jù)可以表現(xiàn)出每小時,每天或每月磷負(fù)荷變化曲線,就可以通過SCADA系統(tǒng)使用這些趨勢,來控制化學(xué)除磷藥劑的投加比例。第三是實驗室分析數(shù)據(jù):這個數(shù)據(jù)具有權(quán)威性和可靠性,是可以用于向上級匯報的數(shù)據(jù)。這個數(shù)據(jù)是可以用于調(diào)整除磷藥劑的投加量的,但化驗過程帶來的時間的滯后性是制約加藥量控制的關(guān)鍵問題,而且如果有多個樣品地點,增加分析頻次,也會帶了分析成本大大上升。因此每個污水廠在進行化學(xué)加藥除磷以后,要根據(jù)各自水廠的實際情況,進行合理的選擇監(jiān)測手段,提高化學(xué)除磷藥劑的投加控制力度,從而達到投加成本有效控制。


在一個污水廠內(nèi),生物除磷和化學(xué)除磷的方式,各有利弊,那么我們運行管理人員該如何進行除磷達標(biāo)的運行管理呢?下一篇,我們將從運行管理的角度來談一談污水廠的出水總磷達標(biāo)歡迎持續(xù)關(guān)注。


 來源:治污者說  作者:郝曉光 

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