【純水設(shè)備www.weyiwe.cn】化學(xué)除磷原理
化學(xué)除磷主要是通過化學(xué)沉淀法完成的，即在污水中加入無機(jī)金屬鹽，與污水中的溶解鹽(如磷酸鹽)反應(yīng)，形成顆粒狀的不溶性物質(zhì)。事實上，在加入化學(xué)藥劑后，不僅在污水中進(jìn)行沉淀反應(yīng)，而且進(jìn)行化學(xué)絮凝，即形成小的不溶性固體相互粘結(jié)成較大的絮凝形態(tài)。
污水的沉淀反應(yīng)可以簡單的理解為:大多數(shù)物質(zhì)在水中溶解離子物質(zhì)轉(zhuǎn)換成non-dissolved和顆粒的形式,而絮凝過程中,小non-dissolved固體債券之間形成較大的形狀,所以絮凝不是一個相轉(zhuǎn)移的過程。絮凝是為了提高沉淀池的沉降效果，沉淀法是為了去除污水中溶解的磷。
2. 化學(xué)除磷劑
為了形成不溶性磷酸鹽化合物，化學(xué)除磷的主要化學(xué)試劑是金屬鹽和氫氧化鈣。許多高價的金屬離子試劑會與污水中溶解的磷離子結(jié)合形成不溶性化合物純水設(shè)備，但出于經(jīng)濟(jì)原因，用于磷沉淀的金屬鹽試劑主要是Fe3+鹽、Fe2+鹽和Al3+鹽，它們在溶液和懸浮狀態(tài)下使用。除金屬鹽外，氫氧化鈣還可用作沉淀劑，反應(yīng)生成水不溶性磷酸鈣。
鋁鹽凝固沉淀
Al2 (SO4) 3 + 6h2o - 2al (OH) 3 + 3so42 - co2 + 6
Al2 (SO4) 3 + 2 po4 alpo4-2 + 3 so42 -
在pH值為6.0到6.5時，每摩爾磷需要1.5到3.0摩爾鋁。如果水是堿性的，在添加鋁之前，應(yīng)降低pH值以減少Al(OH)3的析出。
鐵鹽的凝結(jié)和沉淀
Fe2 (SO4) 3 + 3 hco3 - Fe (OH) 3 + 2 so42 - co2 + 3
Fe3 + + PO43 - FePO4左pH = 5 ~ 5.5
每摩爾磷需要鐵(Fe3+) 1.5—3mol，最佳pH值為5.0。對于磷含量在5mg/l左右的二次處理水，添加100-200mg/l氯化鐵(fecl3.6h2o)可獲得90%以上的除磷率。
金屬氫氧化物會形成較大的絮凝體，有利于沉淀產(chǎn)物的絮凝，并吸附膠體物質(zhì)和細(xì)小懸浮顆粒。需要指出的是，化學(xué)沉淀反應(yīng)中以化學(xué)除磷為目的的有機(jī)物的沉淀去除是次要的，而有機(jī)膠體和懸浮物在絮凝體中的凝固是分離的決定性過程。
沉淀效果受PH值的影響實驗室純水設(shè)備，金屬磷酸鹽的溶解度也受PH值的影響。鐵鹽的最佳PH值范圍為5.0至5.5，鋁鹽的最佳PH值范圍為6.0至7.0，因為FePO4或AIPO4在這些PH值范圍內(nèi)溶解性最低。此外，金屬鹽劑的使用會給污水和污泥處理帶來好處，如降低污泥指數(shù)，有利于甲烷脫硫。
金屬鹽的加入會增加污水處理廠出水中Cl-或so2-4離子的含量。應(yīng)特別注意沉降劑溶液中是否存在額外的酸。
金屬鹽的加入會相應(yīng)地降低污水的堿度，這可能會對凈化產(chǎn)生不利的影響。同時沉淀法中使用硫酸鐵時，必須考慮對硝化的影響。
此外，如果污水處理污泥用于農(nóng)業(yè)，在使用金屬鹽除磷時純水設(shè)備，必須考慮鋁或鐵負(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，因為隨著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，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。
3、化學(xué)除磷藥劑投加點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)
化學(xué)除磷工藝可按化學(xué)藥劑的投加地點(diǎn)來分類，實際中常采用的有：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進(jìn)行中和純水設(shè)備。
采用氣浮池可以比沉淀池更好地去除懸浮物和總磷，但因為需要恒定供應(yīng)空氣因而運(yùn)行費(fèi)用較高。
4、化學(xué)除磷對污水處理的影響
(1)化學(xué)除磷對污水處理廠出水金屬含量的影響
在污水處理廠出水中金屬和藥劑的含量主要取決于對懸浮物的分離，實驗室純水設(shè)備當(dāng)然藥劑的投加、投加系數(shù)β、pH值、污水堿度及投加技術(shù)也都對其有影響。
在污水處理廠出水中的鐵和鋁一般是難溶解的磷酸鹽和氫氧化物，并以懸浮狀態(tài)存在。
在正常藥劑投加量、pH為中性及有足夠好的二次沉淀池或沉淀池的情況下，鋁和鐵的含量一般不會超過1.0mg/l，而且盡管污水處理廠進(jìn)水中的鐵常常超過1.0mg/l；對于絮凝濾池出水中鐵或鋁的含量一般小于0.5mg/l。
(2)化學(xué)除磷對出水中鹽含量的影響
采用金屬藥劑進(jìn)行磷沉析必然會導(dǎo)致污水處理廠出水中的鹽(Cl-或SO42-含量)增加。
含有少量工業(yè)廢水的城市污水處理廠正常出水中Cl-＜100mg/l、SO24-＜200mg/l ，也就是說采用金屬藥劑后出水中的鹽含量Cl-升高50%、SO42-升高25%。當(dāng)受納水體有嚴(yán)格求時，應(yīng)對鹽含量進(jìn)行驗算。
因在磷酸鹽沉析的同時，重碳酸鹽也被去除，所以出水中的總含鹽量(電導(dǎo)率)幾乎保持不變。
(3)化學(xué)除磷對堿度的影響
水的堿度是指使一升水達(dá)到某一PH值的HCI用量，堿度也是指對酸的緩沖能力。污水處理廠進(jìn)水的堿度對應(yīng)的是其所在流域飲用水的堿度和由銨產(chǎn)生的堿度。在磷酸鹽沉析時，只要鐵或鋁離子進(jìn)入水溶液中就形成六水復(fù)和體；一般形式為Me(H2O)3+6(Me：金屬)，這種復(fù)合體象酸一樣可進(jìn)一步水解：
Me(H2O)63+→3H++Me(OH)3+3H2O
該反應(yīng)與溶液的pH值有關(guān)，同時會降低水的堿度。由于氫氧化物以難溶的復(fù)合體形式沉析出來，不會提高污水的堿度，所以對于金屬氫氧化物的沉析必須估算酸當(dāng)量，對于金屬磷酸鹽的沉析也是一樣。同步沉析中分離磷酸鹽只能略微提高污水的堿度。
(4)化學(xué)除磷對剩余污泥產(chǎn)量的影響
正如前面所述的一樣，污水中溶解性磷去除結(jié)果就是產(chǎn)生污泥，不同的工藝，污泥的排除位置也不相同。對于同步沉析則是以剩余污泥的形式排出設(shè)施。剩余污泥產(chǎn)量是污泥處理設(shè)計、運(yùn)行的重要參數(shù)，帶有同步沉析化學(xué)除磷時，單位污泥產(chǎn)量是由去除BOD5產(chǎn)生的剩余污泥和同步沉析除磷的沉析物所組成。
對于由同步沉析，化學(xué)除磷產(chǎn)生污泥由沉析藥劑的類型、所投加金屬離子與需沉析磷的克分子比來確定。在投加系數(shù)β=1.5時，投加1kgFe產(chǎn)生產(chǎn)2.5kg的干物質(zhì)，或投加1kgAl產(chǎn)生產(chǎn)4kg的干物質(zhì)。
(5)化學(xué)除磷對硝化反應(yīng)的影響
在采用硫酸鐵藥劑進(jìn)行同步沉析時，對硝化反應(yīng)是有阻礙影響的，在這種情況下故而推薦將污泥泥齡提高10%。實驗室純水設(shè)備采用氯化鐵鹽藥劑對硝化反應(yīng)是沒有影響的。表2是各種沉析工藝對硝化反應(yīng)的影響系數(shù)純水設(shè)備，這種影響系數(shù)是指在特定工藝條件下的污泥泥齡與常規(guī)工藝條件下(無磷的去除，且在同等硝化反應(yīng)能力情況下)的污泥泥齡的比值。
因為在前沉析的同時非溶解狀的碳化合物也會被沉析出來，由此不能為氮氧化過程的穩(wěn)定所要求的反硝化反應(yīng)提供足夠的碳化合物，所以前沉析對氮的去除也會產(chǎn)生負(fù)作用。經(jīng)常出現(xiàn)的問題是，通過一次沉淀已去除掉許多碳化合物，這常不足于前置反硝化反應(yīng)所需，再經(jīng)前沉析更加劇了這種矛盾。佳潔純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設(shè)備，超純水設(shè)備及軟水處理設(shè)備。純水設(shè)備，實驗室純水設(shè)備。
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