除磷原理除磷工藝

1、污水除磷工藝比較與選擇第一章、化學(xué)除磷1.1、化學(xué)除磷原理化學(xué)除磷主要是通過(guò)化學(xué)沉析過(guò)程完成的， 化學(xué)沉析是指通過(guò)向污水中投加無(wú)機(jī)金 屬鹽藥劑與污水中溶解性的鹽類（如磷酸鹽）反應(yīng)生成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì)。實(shí)際 上投加化學(xué)藥劑后，污水中進(jìn)行的不僅是沉析反應(yīng)，同時(shí)還發(fā)生著化學(xué)絮凝作用，即形 成的細(xì)小的非溶解狀的固體物互相粘結(jié)成較大形狀的絮凝體。污水沉析反應(yīng)可以簡(jiǎn)單的理解為：水中溶解狀的物質(zhì)，大部分是離子狀物質(zhì)轉(zhuǎn)換為 非溶解、顆粒狀形式的過(guò)程，絮凝則是細(xì)小的非溶解狀的固體物互相粘結(jié)成較大形狀的 過(guò)程，所以絮凝不是相轉(zhuǎn)移過(guò)程。絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析則用于污 水中溶解性磷的去除。1.2

2、、化學(xué)除磷藥劑為了生成非溶解性的磷酸鹽化合物，用于化學(xué)除磷的化學(xué)藥劑主要是金屬鹽藥劑和 氫氧化鈣。許多高價(jià)金屬離子藥劑投加到污水中后都會(huì)與污水中的溶解性磷離子結(jié)合生 成難溶解性的化合物，但出于經(jīng)濟(jì)原因考慮，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+鹽、2+3+Fe鹽和Al鹽，這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態(tài)使用的。除金屬鹽藥劑外，氫氧化鈣 也用作沉析藥劑，反應(yīng)生成不溶于水的磷酸鈣。表1污水凈化常用藥劑類型名稱分子式狀態(tài)鋁鹽硫酸鋁Al2（SO）3 18H2O固體Al2（SO）3 14H2O液體nAl2（SO4） 3 xH2O+mFe（SO4） 3 yH2O固體氯化鋁AlCl 3液體AlCl 3+FeCl3

3、液體聚合氯化鋁Al 2（0H）nCl6-nm液體二價(jià)鐵鹽硫酸亞鐵FeSQ 7H?O固體FeSO液體三價(jià)鐵鹽氯化硫酸鐵FeCISQ液體(約40%氯化鐵FeCl3液體(約40%熟石灰氫氧化鈣Ca(OH>約40%勺乳液鋁鹽的混凝沉淀2-Al2(SO) 3 + 6H2O-2AI(0H) 3+3SQ +6CO2-Al2 (SO) 3 + 2PO4-2AIP0 4+3SO在pH為6.0 6.5的條件下，每1mol的磷需要加鋁1.5-3.0 mol。如果水顯堿性， 在加鋁之前應(yīng)先降低pH以減少Al(OH)3沉淀。鐵鹽的混凝沉淀2-Fe2(SO4) 3 + 3HCO3-Fe(OH) 3+2SO +3C0

4、3+3-,Fe + PO4 -FePO4j pH=5 5.50.1每1mol磷需要加鐵(Fe ) 1.5 3 mol，最佳pH為5.0。對(duì)磷含量為5mg/l左右的二級(jí)處理水，通過(guò)投加100-200mg/l的氯化鐵(FeCl 3.6H2O) 就可以得到90%以上的磷去除率。金屬氫氧化物會(huì)形成大塊的絮凝體，這對(duì)于沉析產(chǎn)物的絮凝是有利的，同時(shí)還會(huì)吸 附膠體狀的物質(zhì)、細(xì)微懸浮顆粒。需要注意的是有機(jī)物在以化學(xué)除磷為目的化學(xué)沉析反 應(yīng)中的沉析去除是次要的，但在分離時(shí)有機(jī)性膠體以及懸浮物的凝結(jié)在絮凝體中則是決 定性的過(guò)程。沉析效果是受PH值影響的，金屬磷酸鹽的溶解性同樣也受 PH的影響。對(duì)于鐵鹽最佳PH值范

5、圍為5.05.5，對(duì)于鋁鹽為6.07.0，因?yàn)樵谝陨螾H值范圍內(nèi)FePO或AIPO 的溶解性最小。另外使用金屬鹽藥劑會(huì)給污水和污泥處理還會(huì)帶來(lái)益處，比如會(huì)降低污 泥的污泥指數(shù)，有利于沼氣脫硫等。由于金屬鹽藥劑的投加會(huì)使污水處理廠出水中的ci-或sO-4離子含量增加。如果沉 析藥劑溶液中另外含有酸的話，貝嚅特別加以注意。投加金屬鹽藥劑后相應(yīng)會(huì)降低污水的堿度，這也許會(huì)對(duì)凈化產(chǎn)生不利影響。當(dāng)在同 步沉析工藝中使用硫酸鐵時(shí)，必須考慮對(duì)硝化反應(yīng)的影響。另外，如果污水處理廠污泥用于農(nóng)業(yè)，使用金屬鹽藥劑除磷時(shí)必須考慮鋁或者鐵負(fù) 荷對(duì)農(nóng)業(yè)的影響。石灰的混凝沉淀2+- 2-5Ca + 40H + 3HPO4 -

6、Ca 5OH（P（4） 3 + 3H 20為使磷的去除率達(dá)到90%以上，需要把pH值調(diào)到10.5-11.0以上。Ca/P的重量比 為2.2:1以上。2+ -沉折過(guò)程中，對(duì)于不溶解性的磷酸鈣的形成起主要作用的不是Ca，而是OH離子，因?yàn)殡S著pH值的提高，磷酸鈣的溶解性降低，采用 Ca（OH*除磷要求的pH值為8.5以 上。但在pH值為8.5到10.5的范圍內(nèi)除了會(huì)產(chǎn)生磷酸鈣沉析外，還會(huì)產(chǎn)生碳酸鈣，這 也許會(huì)導(dǎo)致在池壁或渠、管壁上結(jié)垢。其反應(yīng)式2+2-3Ca + CC3 tCaCO與鈣進(jìn)行磷酸鹽沉析的反應(yīng)除了受到 PHfi的影響，另外還受到碳酸氫根濃度（堿度） 的影響。在一定的PH值惰況下，鈣的投

7、加量是與堿度成正比的。對(duì)于軟或中硬的污水，采用鈣沉析時(shí)，為了達(dá)到所要求的PH值所需要的鈣量是很少的，具有強(qiáng)緩沖能力的污水相反則要求較大的鈣投加量。13、化學(xué)除磷工藝化學(xué)除磷工藝可按化學(xué)藥劑的投加地點(diǎn)來(lái)分類，實(shí)際中常采用的有：前置除磷、同 步除磷和后置除磷。前置除磷工藝的特點(diǎn)是化學(xué)藥劑投加在沉砂池中、初沉池的進(jìn)水渠（管）中、或者 文丘里渠（利用渦流）中。其一般需要設(shè)置產(chǎn)生渦流的裝置或者供給能量以滿足混合的 需要。相應(yīng)產(chǎn)生的沉析產(chǎn)物（大塊狀的絮凝體）在初沉池中通過(guò)沉淀被分離。如果生物 段采用的是生物濾池，則不允許使用鐵鹽藥劑，以防止對(duì)填料產(chǎn)生危害（產(chǎn)生黃銹）。前置除磷工藝由于僅在現(xiàn)有工藝前端增加化

8、學(xué)除磷措施，比較適合于現(xiàn)有污水處理廠的改建，通過(guò)這一工藝步驟不僅可以除磷，而且可以減少生物處理設(shè)施的負(fù)荷。常用 的化學(xué)藥劑主要是石灰和金屬鹽藥劑。前置除磷后控制剩余磷酸鹽的含量為 1.5-2.5mg/L，完全能滿足后續(xù)生物處理對(duì)磷的需要。同步除磷是目前使用最廣泛的化學(xué)除磷工藝， 在國(guó)外約占所有化學(xué)除磷工藝的 50% 其工藝是將化學(xué)藥劑投加在曝氣池出水或二沉池進(jìn)水中，個(gè)別情況也有將藥劑投加在曝氣池進(jìn)水或回流污泥渠（管）中。目前已確定對(duì)于活性污泥法工藝和生物轉(zhuǎn)盤(pán)工藝可采 用同步化學(xué)除磷方法，但對(duì)于生物濾池工藝能否將藥劑投加在二次沉淀池進(jìn)水中尚值得 探討。后置除磷是將沉析、絮凝以及被絮凝物質(zhì)的分離在

9、一個(gè)與生物處理相分離的設(shè)施中 進(jìn)行，因此也叫二段法工藝。一般將化學(xué)藥劑投加到二沉池后的一個(gè)混合池中，并在其 后設(shè)置絮凝池和沉淀池（或氣浮池）。對(duì)于要求不嚴(yán)的受納水體，在后置除磷工藝中可采用石灰乳液藥劑，但必須對(duì)出水 pH值加以控制，如可采用CQ或加酸進(jìn)行中和。采用氣浮池可以比沉淀池更好地去除懸浮物和總磷，但因?yàn)樾枰愣ü?yīng)空氣因而運(yùn)行費(fèi)用較高。表2各種化學(xué)除磷工藝比較丄藝 類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)前置 除磷 工藝1）能降低生物處理構(gòu)筑物負(fù)荷，平衡 負(fù)荷的波動(dòng)變化，從而降低能耗； 與冋步除磷相比，活性污泥中有機(jī)成分 不會(huì)增加；現(xiàn)有污水廠易于實(shí)施改造。1）總污泥產(chǎn)量增加；2 ）影響反硝化反應(yīng)（底物分解過(guò)多）；

10、3）對(duì)改善污泥指數(shù)不利。同步 除磷 工藝通過(guò)污泥回流可以充分利用除磷藥劑； 如果將藥劑投加到曝氣池中，可采用價(jià) 格較便宜的二價(jià)鐵鹽藥劑；金屬鹽藥劑會(huì)使活性污泥重量增加，從而可以避免污泥膨脹；同步除磷設(shè)施的工程量較小。采用冋步除磷工藝會(huì)增加污泥產(chǎn)量； 采用酸性金屬鹽藥劑會(huì)使 pH值下降到最佳 范圍以下，對(duì)硝化反應(yīng)不利；硝酸鹽污泥和剩余污泥混合在一起，回收 磷酸鹽較為困難，此外在厭氧狀態(tài)下污泥 中磷會(huì)再釋放；回流泵會(huì)破壞絮體，但可通過(guò)投加高分子 絮凝助凝劑減輕這種危害。后置 除磷 工藝1）硝酸鹽的沉淀與生物處理過(guò)程相分 離，互不影響；2）藥劑投加可以按磷負(fù)荷的變化進(jìn)行 控制；3）產(chǎn)生的磷酸鹽污泥可

11、以單獨(dú)排放， 并可以加以利用。后置除磷工藝所需投資大、運(yùn)行費(fèi)用高， 但當(dāng)新建污水處理廠時(shí)，采用后置除磷工 藝可以減小生物處理二沉池的尺寸。第二章、生物法除磷生物法除磷的原理是某些細(xì)菌交替地處于厭氧與好氧條件下，在厭氧時(shí)，細(xì)菌吸收低分子的有機(jī)物并以聚B2羥基丁酸(PHB)等形式在體內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)，同時(shí)將細(xì)胞原 生質(zhì)中聚合磷酸鹽以正磷酸鹽的方式釋放出來(lái)，此時(shí)污水中磷的含量升高，BOD的含量降低。然后在好氧條件下，細(xì)菌將吸收的有機(jī)物(PHB)氧化分解，并提供能源，同時(shí) 從污水中吸收大量的磷，以聚磷酸鹽的形式儲(chǔ)存起來(lái)，其吸收的量大于其釋放的量， 這時(shí)污水中的磷含量大大降低 ，通過(guò)把剩余污泥排出系統(tǒng)，同時(shí)將細(xì)菌攝入的磷排走 從而達(dá)到除磷的目的。常見(jiàn)的生物除磷主要工藝：A/O工藝、A/O工藝、SBR工藝等。A/O工藝，這是目前最為簡(jiǎn)單的一種生物除磷方法，原污水或初沉池出水與回流污泥在厭氧池中進(jìn)行混合，這種工藝要求沒(méi)有硝化反應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)厭氧區(qū)和好氧區(qū)的 水力停留時(shí)間分別為0.51h和13h時(shí)，便可獲得較好的去除磷和去除有機(jī)物的效果。 由于生物除磷系統(tǒng)主要通過(guò)排除剩余污泥去除磷，因此剩余污泥量的多