震悚的拼音化学除磷理论及规范

2021年1月20日发(作者：邓之诚)
6.7
化学除磷

6.7.1
污水经二级处理后，其出水总磷 不能达到要求时，可采用化学除磷工艺
处理。污水一级处理以及污泥处理过程中产生的液体有除磷要求时 ，也可采用
化学除磷工艺。

6.7.2
化学除磷可采用生物反应池的前置投加、后置投加和同步投加，也可采
用多点投加。

6.7.3
化学除磷设计中，药剂的种类、剂量和投加点宜根据试验资料确定。

6.7.4
化学除磷的药剂可采用铝盐、铁盐，也可采用石灰。用铝盐或铁盐作混
凝 剂时，宜投加离子型聚合电解质作为助凝剂。

6.7.5
采用铝盐或铁盐作混凝 剂时，其投加混凝剂与污水中总磷的摩尔比宜为
1.5
～
3
。

6.7.6
化学除磷时应考虑产生的污泥量。

6.7.7
化学除磷时，对接触腐蚀性物质的设备和管道应采取防腐蚀措施。


条文说明：

6.7
化学除磷

6.7.1
关于化学除磷应用范围的规定。

《城镇污水处理厂污染物排放标准》
(G B18918)
规定总磷的排放标准：当达到一
级
A
标准时，在
20 05
年
12
月
31
日前建设的污水厂为
1mg/l
，
2006
年
1
月
1
日
起建设的污水厂为
0.5mg/l
。
一般城市污水经生物除磷后，
较难达到后者的标准，
故可辅 以化学除磷，以满足出水水质的要求。

强化一级处理，可去除污水中绝大部分磷。上海白龙 港城市污水厂试验表明，
当
FeCl3
投加量为
40
～
80 mg/l
，
或
Al2(SO4)3•18H2O
投加量为
60
～
80mg/l
时，
进出水磷酸盐磷浓度分别为
2
～
9mg/l
和
0.2
～
1.1mg/l
，
去除率为
60
～
95%
。

污泥厌氧处理过程中的上清液、脱水机 的过滤液和浓缩池上清液等，由于在厌
氧条件下，有大量含磷物质释放到液体中，若回流入污水处理系统 ，将造成污
水处理系统中磷的恶性循环，因此应先进行除磷，一般宜采用化学除磷。

6.7.2
关于药剂投加点的规定。

以生物反应池为界，在生物反应池 前投加为前置投加，在生物反应池后投加为
后置投加，投加在生物反应池内为同步投加，在生物反应池前 后都投加为多点
投加。

前置投加点在原污水处，形成沉淀物与初沉污泥一起排除。 前置投加的优点是
还可去除相当数量的有机物，因此能减少生物处理的负荷。后置投加点是生物
处理之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离，这一方法的出水
水质好，但需增建固液分离 设施。同步投加点为初次沉淀池出水管道或生物反
应池内，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除。多点投加 点是在沉砂池、生物反
应池和固液分离设施等位置投加药剂，其可以降低投药总量
,
增 加运行的灵活
性。由于
pH
的影响，不可采用石灰作混凝剂。在需要硝化的场合，要注 意铁、
铝对硝化菌的影响。

6.7.3
关于药剂种类、剂量和投加点宜根据试验确定的规定。

由于污水水质和环境条件各异，因而宜根据试验确定最佳药剂种类、剂量和投
加点。

6.7.4
关于化学除磷药剂的规定。

铝盐有硫酸铝、铝酸钠和聚合铝 等
,
其中硫酸铝较常用。铁盐有三氯化铁、氯化
亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁等
,
其中三氯化铁最常用。

采用铝盐或铁盐除磷时，主要生成难溶性的磷酸铝或磷酸铁 ，其投加量与污水
中总磷量成正比。可用于生物反应池的前置、后置和同步投加。采用亚铁盐需
先氧化成铁盐后才能取得最大除磷效果，因此其一般不作为后置投加的混凝剂，
在前置投加时，一般投加 在曝气沉砂池中，以使亚铁盐迅速氧化成铁盐。采用
石灰除磷时，生成
Ca5(PO4)3OH
沉淀，其溶解度与
pH
有关，因而所需石灰量取
决于污水的碱度，而不是含磷 量。石灰作混凝剂不能用于同步除磷，只能用于
前置或后置除磷。石灰用于前置除磷后污水
pH
较高，进生物处理系统前需调节
pH
；石灰用于后置除磷时，处理后的出水必须调节< br>pH
才能满足排放要求；石灰
还可用于污泥厌氧释磷池或污泥处理过程中产生的富磷上清 液的除磷。用石灰
除磷，污泥量较铝盐或铁盐大很多，因而很少采用。加入少量阴离子、阳离子
或阴阳离子聚合电解质，如聚丙烯酰胺
(PAM)
，作为助凝剂，有利于分散的游离
金 属磷酸盐絮体混凝和沉淀。

6.7.5
关于铝盐或铁盐作混凝剂时，投加量的规定。

理论上，三价铝和铁离子与等摩尔磷 酸反应生成磷酸铝和磷酸铁。由于污水中
成份极其复杂，含有大量阴离子，铝、铁离子会与它们反应，从 而消耗混凝剂，
根据经验投加时其摩尔比宜为
1.5
～
3
。


化学除磷时会产生较多的污泥。采用铝盐或铁盐作混凝剂时，前置投加
,
污泥
量增加
40%
～
75%
；后置投加
,
污泥量增加
20%
～
35%
；同步投加
,
污泥量 增加
15%
～
50%
。
采用石灰作混凝剂时
,
前置投加
,
污泥量增加
150%
～
500%;
后置投加
,
污泥量增加
130%
～
145%
。


三氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁都具有很强的腐蚀性；硫酸铝固体在
干燥条件下没有腐蚀性，但 硫酸铝液体却有很强的腐蚀性，故作此规定。

前言

在静止的或流动缓慢的 水体中，如果磷的浓度过高，会造成水体的富营养
化，其危害已众所周知，因而在
污水
处理中进行除磷是必要的。我国《
污水
综
合排放标准》
(8978
—
1996)
规定，城市
污水
处理厂磷酸盐
(
以
P< br>计
)
一级排放标
准为
0.5mg/l
。


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< br>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。本文
主要介绍化学除磷的 基本机理、主要
工艺
形式和药剂投加量的计算方法。

2
污水
中的磷负荷

欧洲一些国家曾对生活
污水
中 的总磷
PT
做过多次调查，主要结果见表
1
。

表
1
国外调查生活
污水
中总磷
PT
的含量g/
人·d

来源

人类食物
(
通过人体排
1.9

泄
)

洗涤剂

合计

＜
1.6

＜
3.5

3.0

4.9

1.1

3.0

1.9

1.9

1975
年调查

1985
年调查

1989
年调查

由人类食物产生的磷是不变的，但国内外目前普遍开始采用 无磷洗涤剂，
所以由洗涤剂产生的磷几年降低了许多。城市
污水
原水中的磷浓度在我国 主要
取决于工业废水中的磷含量

。
国外生活
污水
一般为< br>10
～
25mg/l
，
我国一般为
5
～
10 mg/l
。其大部分是无机化合磷，并是溶解状的，这一部分主要由来自洗涤剂
的正磷酸盐和稠 环磷酸盐组成。总磷中的一小部分是有机化合磷，其以溶解和
非溶解状态存在。稠环磷酸盐
(< br>如
P
3
O
10
5-
)
和有机化合磷
(
核酸
)
一般在
污水
管网
中和
污水
处理 中就已经转化为正磷酸盐
(PO
4
3-
)
。

3
化学除磷的基础

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< br>凝反应，所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。

FeCl
3
+K
3
PO
4→
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。

4
化学除磷药剂的类型

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
Fe
3+
、
Al
3+
和
Fe
2+< br>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。
Fe
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
。

Al
3+
+PO
4< br>3-
→AlPO
4
↓pH=6～
7
式
2

Fe
3+
+PO
4
3-
→ FePO
4
↓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
。

Al
3+
+3OH
-
→Al(OH)
3
↓

式
4

Fe
3+
+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。< br>

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
SO
4
2-
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。

2+

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。

< br>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。


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：

5Ca
2+
+3po
4
3-
+OH
-
→
Ca
5
(PO
4
)
3
OH↓

pH ≥8.5

式
6

但在
pH
值为
8.5
到
1 0.5
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
。

Ca
2+
+CO
3
2-
→CaCO
3

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< br>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。


污水
除磷常用的药剂类型详见表
2
。

表
2
污水
净化的常用药剂一览表

类型

名称

分子式

Al
2
(SO
4
)
3·
18H
2
O
状态

固体

液体

硫酸铝

Al
2
(SO
4
)
3·
14H
2
O

nAl
2
(SO
4
)
·
xH
2
O+mFe
2
(SO
4
)
3·
yH
2
O

因体

铝盐

氯化铝

AlCl
3
+FeCl
3

聚合 氯化
[Al(OH)n
·
Cl
3-n
]
m

铝

FeSO
4·
7H
2
O

二价铁盐

硫酸亚铁

FeSO
4

氯化硫酸
FeClSO
4

铁

三价铁盐

硫酸铁

Fe
2
(SO
4
)
3

氯化铁

FeCl
3·
6H
2
O

熟石灰

氢氧化钙

Ca(OH)
2

液体（约
40%
）

液体（约
40%
）

约
40%
的乳液

液体（约
40%
）

固体

液体

液体

液体

AlCl
3

液体（约
40%
）

5
化学沉析
工艺

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