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污水除磷工藝比較與選擇 有什么區(qū)別你知道嗎?

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 污水處理    發(fā)布時(shí)間:2017年12月12日 15:12    作者:來源:水博網(wǎng)    文章來源:北極星固廢網(wǎng)

1化學(xué)除磷

化學(xué)除磷原理

化學(xué)除磷主要是通過化學(xué)沉析過程完成的,化學(xué)沉析是指通過向污水中投加無機(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)成較大形狀的過程,所以絮凝不是相轉(zhuǎn)移過程。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。

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、Fe2+鹽和Al3+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

污水除磷工藝比較與選擇

鋁鹽的混凝沉淀

Al2(SO4) 3 + 6H2O----2Al(OH) 3+3SO42-+6CO2

Al2 (SO4) 3 + 2PO4----2AlPO4+3SO42-

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

Fe2(SO4)3 + 3HCO3----Fe(OH)3+2SO42-+3CO2

Fe3+ + PO43----FePO4↓ pH=5~5.5

每1mol磷需要加鐵(Fe3+) 1.5—3 mol,最佳pH為5.0。

對磷含量為5mg/l左右的二級處理水,通過投加100-200mg/l的氯化鐵( FeCl3.6H2O)就可以得到90%以上的磷去除率。

金屬氫氧化物會形成大塊的絮凝體,這對于沉析產(chǎn)物的絮凝是有利的,同時(shí)還會吸附膠體狀的物質(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。對于鐵鹽最佳PH值范圍為5.0~5.5,對于鋁鹽為6.0~7.0,因?yàn)樵谝陨螾H值范圍內(nèi)FePO4或AlPO4的溶解性最小。另外使用金屬鹽藥劑會給污水和污泥處理還會帶來益處,比如會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使污水處理廠出水中的Cl-或SO2-4離子含量增加。如果沉析藥劑溶液中另外含有酸的話,則需特別加以注意。

投加金屬鹽藥劑后相應(yīng)會降低污水的堿度,這也許會對凈化產(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)荷對農(nóng)業(yè)的影響。

石灰的混凝沉淀

5Ca2+ + 4OH- + 3HPO42----Ca5OH(PO4)3 + 3H2O

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。

沉折過程中,對于不溶解性的磷酸鈣的形成起主要作用的不是Ca2+,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)2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)除了會產(chǎn)生磷酸鈣沉析外,還會產(chǎn)生碳酸鈣,這也許會導(dǎo)致在池壁或渠、管壁上結(jié)垢。其反應(yīng)式Ca2++ CO32-→CaCO3

與鈣進(jìn)行磷酸鹽沉析的反應(yīng)除了受到PH值的影響,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,鈣的投加量是與堿度成正比的。

對于軟或中硬的污水,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。

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)有工藝前端增加化學(xué)除磷措施,比較適合于現(xiàn)有污水處理廠的改建,通過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。目前已確定對于活性污泥法工藝和生物轉(zhuǎn)盤工藝可采用同步化學(xué)除磷方法,但對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,但必須對出水pH值加以控制,如可采用CO2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

污水除磷工藝比較與選擇

2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β 2羥基丁酸( PHB)等形式在體內(nèi)儲存起來,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,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存起來,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。

常見的生物除磷主要工藝:A/O工藝、A2/O工藝、SBR工藝等。

A/O工藝,這是目前最為簡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,這種工藝要求沒有硝化反應(yīng)。一般來說,當(dāng)厭氧區(qū)和好氧區(qū)的水力停留時(shí)間分別為0.5~1h和1~3h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)主要通過排除剩余污泥去除磷,因此剩余污泥量的多少將決定系統(tǒng)的脫氮效果。一般污泥齡較短的系統(tǒng)產(chǎn)生較多的剩余污泥,可以取得較高的除磷效果。有報(bào)道,泥齡為30天時(shí)的除磷率為40%;年齡為17天時(shí)除磷率為50%;年齡為5天時(shí)的除磷率可提高到87%。

總結(jié)

化學(xué)沉淀法除磷工藝雖除磷效率相對較高 ,但消耗化學(xué)藥劑并產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥 ,處理成本相對昂貴;而傳統(tǒng)的生物處理工藝操作簡單,但磷去除效率較低 ,難以滿足出水要求。


來源:水博網(wǎng)

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