南京大屠杀日子污水处理中的化学除磷的工艺和方法

2021年1月20日发(作者：姜有庆)

污水处理中的化学除磷的工艺和方法


磷的去除有化学除磷生物 除磷两种工艺，生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于该除
磷工艺目前还
不能保证稳定达 到
0.5mg/l
出水标准的要求，
所以要达到稳定的出水标准，常
需要采取 化学除磷措施来满足要求。



化学除磷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
，
其与污水中溶解性的盐类，如磷酸盐混合 后，形成颗粒状、非溶解性的物质，这一过程涉及
的是所谓的
相转移过程
，反应方程举 例如式
1
。实际上投加化学药剂后，污水中进行的
不仅
仅是沉析反应，同时还 进行着化学絮凝反应，
所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。









FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl






式
1


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，所以絮
凝不是相转移过程。



在污水净化工艺中，絮凝和沉析都是极为重要的，但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。如果利用沉析工艺实现相的转换，则当向污水中投加
了溶解性的金属盐药剂后，一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐，也会同时产
生非溶解性 的氢氧化物
(
取决于
PH
值
)
。另一方面，随着沉析物的增 加及较小的非溶解性固
体物聚积成较大的非溶解性固体物，使稳定的胶体脱稳，通过速度梯度或扩散过程 使脱稳的
胶体互相接触生成絮凝体。
最后通过固
—
液分离步骤，
得到 净化的污水和固一液浓缩物
(
化学
污泥
)
，达到化学除磷的目的。< br>


根据化学沉析反应的基础，为了生成磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学 药剂主要是
金属
盐药剂和氢氧化钙
(
熟石灰
)
。
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。出于经 济原因，用于磷沉析的金属盐药剂主要是
Fe3+
、
Al3+
和
Fe 2+
盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水
中含有氧，
能被氧化成三价铁盐时才能使用。
Fe2+
在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂
池 或采用同步沉析工艺投加到曝气池中，其效果同使用
Fe3+
一样，反应式如式
2、
3
。










Al3++PO43-
→AlPO4↓pH=6
～
7






式
2









Fe3++PO43-
→FePO4↓pH=5
～
5.5





式
3


与沉析反应 相竞争的反应是金属离子与
OH
的反应，所以对于各种不同的金属盐产品应注
意的是金 属的离子量，反应式如式
4
、
5
。










Al3++3OH-
→Al(OH)3↓









式
4









Fe3++3OH-
→Fe(OH)3










式
5


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
5.0
～
5.5
，对 于铝盐为
6.0
～
7.0
，因为在以上
PH
值范围内
FePO4
或
AIPO4
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
SO2-4
离子含量增加。如果沉析药
剂溶液中另外含有酸的话，则需特别加以注意。



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。< br>


除了金属盐药剂外，氢氧化钙也用作沉析药剂。在沉折过程中，
对于不溶解性的磷酸钙的
形成起主要作用的不是
Ca2+
，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)2
除磷要求的
pH
值为
8.5
以上。磷酸钙的形成是按反应式
6
进行的：









5Ca2++3po43-+OH-
→Ca5(PO4)3OH↓

pH ≥8.5




式
6


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，反应 式如式
7
。










Ca2++CO32-
→CaCO3












式
7
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。



化学沉析工艺是按 沉析药剂的投加地点来区分的，实际中常采用的有：
前沉析、同步沉析
和后沉析或在生物处理之 后加絮凝过滤。



(1)
前沉析



前沉析工艺的特点是沉析药剂投加在沉砂池中，或者初次沉淀池的进水渠
(
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< br>)
则在一次沉淀池中通过沉淀而被分离。
如果生物段采用
的是生物滤池，则不允 许使
Fe2+
药剂，以防止对填料产生危害
(
产生黄锈
)
。



前沉析工艺
(
如图
2
所示
)
特别适合于现有污水处理厂的改建
(
增加化学除磷措施
)
，
因为通过
这一工艺步骤
不仅可以去除磷，而且可以减少生物处理设施的负荷。
常用的 沉析药剂主要是
生灰和金属盐药剂。经前沉析后剩余磷酸盐的含量为
1.5-2.5mg/1< br>，完全能满足后续生物处
理对磷的需要。





(2)
同步沉析



同步沉析是使用最广泛的化学除磷工 艺，
在国外约占所有化学除磷工艺的
50%
。
其工艺是
将沉析药剂投 加在曝气池出水或二次沉淀池进水中，个别情况也有将药剂投加在曝气池进水
或回流污泥渠
(< br>管
)
中。
目前很多污水厂都采用，如广州大坦沙污水处理厂三期就是采用的同< br>步沉析，加药对活性污泥的影响比较小。



(3)
后沉析