除磷原理除磷工艺

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1、3+2+ 3+2 4 3 22 4 3 22 4 3 2 2 4 3 23 3 32 6 污水除磷工艺比较与选择 第一章、 化学除磷1.1、 化学除磷原理化学除磷主要是通过化学沉析过程完成的 ,化学沉析是指通过向污水中投加无机金 属盐药剂与污水中溶解性的盐类（如磷酸盐）反应生成颗粒状、非溶解性的物质。实际 上投加化学药剂后 ,污水中进行的不仅是沉析反应，同时还发生着化学絮凝作用，即形 成的细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的絮凝体。污水沉析反应可以简单的理解为：水中溶解状的物质，大部分是离子状物质转换为 非溶解、颗粒状形式的过程，絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的 过程,

2、所以絮凝不是相转移过程。絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果,而沉析则用于污水 中溶解性磷的去除。1.2、 化学除磷药剂为了生成非溶解性的磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和 氢氧化钙 .许多高价金属离子药剂投加到污水中后都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物，但出于经济原因考虑，用于磷沉析的金属盐药剂主要是 Fe 盐、Fe 盐和 Al 盐，这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。除金属盐药剂外，氢氧化钙 也用作沉析药剂,反应生成不溶于水的磷酸钙。类型名称表 1污水净化常用药剂 分子式Al (SO ) 18H O状态固体硫酸铝 Al （SO ) 14H O液体铝盐氯化铝nA

3、l (SO ） xH O+mFe （SO ) yH O AlClAlCl +FeCl固体液体液体聚合氯化铝 Al (OH)nCl nm液体4 24 3 2 42 2 3 42 2 42 4 4 42-2 4 33 3 4 2Fe + PO4 3 24 - 2-4二价铁盐 硫酸亚铁FeSO 7H OFeSO固体液体三价铁盐氯化硫酸铁 FeClSO氯化铁 FeCl4液体(约 40%)液体(约 40)熟石灰氢氧化钙Ca(OH）2约 40的乳液铝盐的混凝沉淀Al (SO )3+ 6H O-2Al（OH) +3SO +6COAl (SO ）3+ 2PO -2AlPO +3SO在 pH 为 6.06。5

4、的条件下，每 1mol 的磷需要加铝 1。53.0 mol。如果水显碱 性,在加铝之前应先降低 pH 以减少 Al(OH） 沉淀。3铁盐的混凝沉淀Fe (SO ) + 3HCO -Fe（OH) +2SO +3CO3+ 34-FePO pH=55。5每 1mol 磷需要加铁（Fe3+) 1.53 mol,最佳 pH 为 5。0.对磷含量为 5mg/l 左右的二级处理水，通过投加 100200mg/l 的氯化铁（ FeCl 。6H O） 就可以得到 90以上的磷去除率。金属氢氧化物会形成大块的絮凝体 , 这对于沉析产物的絮凝是有利的 , 同时还会吸 附胶体状的物质、细微悬浮颗粒。需要注意的是有机物

5、在以化学除磷为目的化学沉析反 应中的沉析去除是次要的，但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决 定性的过程。沉析效果是受 PH 值影响的,金属磷酸盐的溶解性同样也受 PH 的影响。对于铁盐最佳 PH 值范围为 5。05.5,对于铝盐为 6.07。0，因为在以上 PH 值范围内 FePO 或 AlPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂会给污水和污泥处理还会带来益处 ,比如会降低污 泥的污泥指数，有利于沼气脱硫等。由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的 Cl 或 SO 离子含量增加。如果沉2+ - 2-4 5 4 3 22+ 2 2+ 2- 33 析药剂溶液中另外含有酸的话，则需特

6、别加以注意。投加金属盐药剂后相应会降低污水的碱度，这也许会对净化产生不利影响。当在同 步沉析工艺中使用硫酸铁时，必须考虑对硝化反应的影响。另外 ,如果污水处理厂污泥用于农业，使用金属盐药剂除磷时必须考虑铝或者铁负 荷对农业的影响。石灰的混凝沉淀5Ca + 4OH + 3HPO -Ca OH(PO ） + 3H O为使磷的去除率达到 90以上，需要把 pH 值调到 10.511。0 以上。Ca/P 的重量 比为 2.2：1 以上。沉折过程中，对于不溶解性的磷酸钙的形成起主要作用的不是 Ca ，而是 OH 离子，因为随着 pH 值的提高，磷酸钙的溶解性降低，采用 Ca（OH) 除磷要求的 pH 值

7、为 8。5 以上。但在 pH 值为 8.5 到 10.5 的范围内除了会产生磷酸钙沉析外，还会产生碳酸钙，这 也许会导致在池壁或渠、管壁上结垢。其反应式Ca + CO CaCO与钙进行磷酸盐沉析的反应除了受到 PH 值的影响,另外还受到碳酸氢根浓度(碱度) 的影响。在一定的 PH 值惰况下，钙的投加量是与碱度成正比的。对于软或中硬的污水，采用钙沉析时,为了达到所要求的 PH 值所需要的钙量是很少 的,具有强缓冲能力的污水相反则要求较大的钙投加量.1.3、 化学除磷工艺化学除磷工艺可按化学药剂的投加地点来分类 ,实际中常采用的有：前置除磷、同 步除磷和后置除磷。前置除磷工艺的特点是化学药剂投加在

8、沉砂池中、初沉池的进水渠（管）中、或者 文丘里渠（利用涡流）中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的 需要。相应产生的沉析产物（大块状的絮凝体）在初沉池中通过沉淀被分离。如果生物 段采用的是生物滤池，则不允许使用铁盐药剂,以防止对填料产生危害（产生黄锈）。前置除磷工艺由于仅在现有工艺前端增加化学除磷措施 ,比较适合于现有污水处理 厂的改建，通过这一工艺步骤不仅可以除磷，而且可以减少生物处理设施的负荷。常用2的化学药剂主要是石灰和金属盐药剂。前置除磷后控制剩余磷酸盐的含量为 1.52。 5mg/L，完全能满足后续生物处理对磷的需要。同步除磷是目前使用最广泛的化学除磷工艺,在国外约

9、占所有化学除磷工艺的 50%。 其工艺是将化学药剂投加在曝气池出水或二沉池进水中，个别情况也有将药剂投加在曝 气池进水或回流污泥渠（管）中。目前已确定对于活性污泥法工艺和生物转盘工艺可采 用同步化学除磷方法 ,但对于生物滤池工艺能否将药剂投加在二次沉淀池进水中尚值得 探讨.后置除磷是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物处理相分离的设施中 进行,因此也叫二段法工艺.一般将化学药剂投加到二沉池后的一个混合池中，并在其后 设置絮凝池和沉淀池（或气浮池）。对于要求不严的受纳水体 ,在后置除磷工艺中可采用石灰乳液药剂，但必须对出水 pH 值加以控制，如可采用 CO 或加酸进行中和。采用气浮池可以

10、比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷 ,但因为需要恒定供应空气因而 运行费用较高.表 2各种化学除磷工艺比较工艺类型前置优点1）能降低生物处理构筑物负荷,平衡负 荷的波动变化，从而降低能耗;缺点1）总污泥产量增加;除磷与同步除磷相比 ,活性污泥中有机成分 2）影响反硝化反应(底物分解过多);工艺不会增加；现有污水厂易于实施改造。3）对改善污泥指数不利。采用同步除磷工艺会增加污泥产量;同步除磷工艺通过污泥回流可以充分利用除磷药剂； 采用酸性金属盐药剂会使 pH 值下降到最佳 如果将药剂投加到曝气池中，可采用价 范围以下,对硝化反应不利；格较便宜的二价铁盐药剂; 硝酸盐污泥和剩余污泥混合在一起，回收 金

11、属盐药剂会使活性污泥重量增加，从 磷酸盐较为困难，此外在厌氧状态下污泥 而可以避免污泥膨胀; 中磷会再释放；同步除磷设施的工程量较小。 回流泵会破坏絮体，但可通过投加高分子絮凝助凝剂减轻这种危害。1）硝酸盐的沉淀与生物处理过程相分后置除磷工艺离，互不影响;2）药剂投加可以按磷负荷的变化进行 控制;3）产生的磷酸盐污泥可以单独排放， 并可以加以利用.后置除磷工艺所需投资大、运行费用高,但 当新建污水处理厂时，采用后置除磷工艺 可以减小生物处理二沉池的尺寸。第二章、 生物法除磷生物法除磷的原理是某些细菌交替地处于厌氧与好氧条件下 ，在厌氧时 , 细菌吸 收低分子的有机物并以聚 2 羟基丁酸 ( P

12、HB)等形式在体内储存起来 , 同时将细胞原 生质中聚合磷酸盐以正磷酸盐的方式释放出来 ，此时污水中磷的含量升高 ,BOD 的含 量降低 .然后在好氧条件下 ，细菌将吸收的有机物 (PHB）氧化分解 ，并提供能源 , 同 时从污水中吸收大量的磷 ，以聚磷酸盐的形式储存起来 ，其吸收的量大于其释放的量 , 这时污水中的磷含量大大降低 , 通过把剩余污泥排出系统 , 同时将细菌摄入的磷排走 从而达到除磷的目的。常见的生物除磷主要工艺:A/O 工艺、A2/O 工艺、SBR 工艺等。A/O 工艺，这是目前最为简单的一种生物除磷方法 ，原污水或初沉池出水与回流污 泥在厌氧池中进行混合，这种工艺要求没有硝化反应。一般来说，当厌氧区和好氧区的 水力停留时间分别为 0.51h 和 13h 时，便可获得较好的去除磷和去除有机物的效果。 由于生物除磷系统主要通过排除剩余污泥去除磷，因此剩余污泥量的多少将决定系统的 脱氮效果。一般污泥龄较短的系统产生较多的剩余污泥，可以取得较高的除磷效果。有 报道，泥龄为 30 天时的除磷率为 40；年龄为 17 天时除磷率为 50%;年龄为 5 天时的 除磷率可提高到 87%。总结化学沉淀法除磷工艺虽除磷效率相对较高 ，但消耗化学药剂并产生大量的化学污 泥 ，处理成本相对昂贵；而传统的生物处理工艺操作简单 , 但磷去除效率较低 ,难以 满足出水要求。