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污水廠的化學除磷實戰經驗談-除磷劑-化學除磷
發布于:2018/1/15 10:39:31
 

污水廠的化學除磷實戰經驗談

化學除磷,顧名思義,可以理解是通過化學方法對污水中的磷去除的方式。由于磷在化合態下可以生成穩定的磷酸鹽沉淀,因此化學方法去除水中的磷,就是在污水中投加相應的鹽類,使之和水中的磷酸根發生化學反應,生成磷酸鹽沉淀,從而去除水中的磷;瘜W法去除磷正是基于這種機理,選擇化學鹽類,投加到污水中,生成化學沉淀污泥,通過泥水分離,污泥進行脫水外運,最終達到除去污水中磷的作用。

 

化學法除磷,選擇的鹽類主要有Ca2+,Al3+,Fe3+等金屬鹽類。我們分別來看看這三種鹽類是如何和水中的磷發生作用的。

一、鈣鹽Ca2+

鈣鹽的投加通常以以Ca(OH)2的形式加入。它在中性的污水中主要與含有堿性(主要是碳酸氫根HCO3-)的廢水生成碳酸鈣,碳酸鈣在沉淀過程中,形成的沉淀體增強了水中SS去除。

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓+ 2H2O.

當污水中的pH值上升達到10左右時,過量的鈣離子將與磷酸鹽反應,形成了羥基磷灰石的沉淀:

10Ca2++6PO43-+2OH-→Ca10(PO4)6(OH)2↓

由于反應需要達到10左右的PH值,一般而言,需要投加過量的石灰來提升水體的PH值,因此所需的量與磷酸鹽的量相比,遠遠高于磷酸鹽的量。因此石灰的投加主要取決于污廢水的PH條件,一般在高PH值的工業廢水中可以采用投加石灰的方式。所需的石灰的劑量可以近似為碳酸鈣堿度的1.5倍。但是在后續處理或者排放之前是需要對水體進行中和以降低pH。一般用二氧化碳(CO2)對水體進行碳酸化來降低pH值。

 

二、鋁鹽,Al3+

鋁鹽或聚合鋁鹽是廣泛用于污水廠的化學除磷藥劑,在污水中生成磷酸鹽沉淀,既磷酸鋁(AlPO4);镜姆磻牵

Al3++HnPO43-n→AlPO4↓+nH+

鋁鹽在投加過程中所需的劑量是根據污水中所要的去除磷的量來計算的。但是會隨著污水中磷濃度的降低,凝聚和去除效率會出現一個下降的趨勢。在實踐中,在鋁鹽的投加的劑量率在50200mg / l之間時可以達到達到污水中總磷的80-90%去除率。如果通過計算,很低的總磷含量需要過低的鋁鹽投加量的時候,去除率會明顯下降。

 

三、鐵鹽Fe3+

三氯化鐵、硫酸鹽和硫酸亞鐵都廣泛用于去除磷,盡管實際反應尚未完全了解。根據鐵鹽可以推定的基本反應是:

Fe3++HnPO43-n→FePO4↓+nH+

鐵離子會和水中的磷酸根結合形成磷酸鐵。但是鐵鹽呈酸性,在污水進行反應的時候,方程式右邊的H+會阻止反應向右進行,導致總磷去除率下降所以如果加入一些助凝劑,如石灰等,提高pH,提供反應中生成H+的消耗,可以使反應加速進行,并增強凝聚能力,提高總磷的去除效果。

通過了解這三種藥劑,可以看到鈣鹽對PH的要求很高,需要進行過量投加,同時對出水的PH影響較大,需要進行調酸。鋁鹽的要求最少,鐵鹽需要輔助藥劑。同時鈣鹽石灰呈堿性,鋁鹽呈中性,鐵鹽呈酸性,對運輸儲存來說,鋁鹽的成本很低。因此從運行維護管理成本來說,鋁鹽是最經濟的一種化學除磷藥劑。

 

在了解了這三種藥劑的化學反應機理以后,我們需要了解化學藥劑在污水廠的投加點。污水處理廠從生物處理階段來說,一般分為一級物理處理,二級生物處理,三級深度處理。而化學藥劑的投加點也就分別在這三處,根據與生物處理的位置不同,分為前投加,同步投加,后投加,全投加四種,對應于下圖中的a、b、c、d四種模式。

1、前投加:

一般投加地點在初沉池進水處,發生化學反應后,產生的化學污泥利用初沉池的沉淀作用,沉淀到初沉池內,通過初沉排泥進入污泥脫水。投加在初沉池的特點有:

a、可以增加初沉池的BODSS的去除Ø

b、由于污水中的成分復雜,除磷藥劑的針對性作用發揮最低,所以必須添加過量的的除磷藥劑才能達到預計目標。Ø

c、生成的化學污泥難以脫水。Ø

d、初沉池中的污泥產量一般會增加50%100%,而污水廠總體的污泥會增加60-70%。

2、同步投加

一般投加地點在生物池出口,二沉池入口處,在發生化學反應以后,產生的化學污泥與生物污泥,通過剩余污泥排入到污泥脫水車間進行脫水。同步投加的特點有:

a、由于石灰的投加會造成高pH值,對微生物產生不利影響,因此不能使用價格低廉的石灰作為除磷藥劑。

b、過量的投加鋁鹽或鐵鹽,都可能導致生物反應池內的低pH值和生物毒性,造成活性污泥系統的紊亂和異常。

c、投加除磷藥劑之后,生物段的污泥產量會增加35%—45%,整個污水廠的污泥產量增加10 - 25%。

d、這些投加的化學藥劑也會對污泥車間的污泥脫水性產生影響。

 

3、后投加

一般的地點在深度處理階段,在二沉池后,深度處理進水口處。在與水中的磷酸根發生反應之后,產生的化學污泥排入到污泥脫水車間進行脫水。后投加的特點有:

a、投資成本很高,需要建設深度處理設施才能實現后投加。Ø

b、化學藥劑最有效發揮作用,由于前端完成了生物除磷,后期的化學藥劑的使用量會大大減少,使用最少量的化學品并產生最少量的污泥。Ø

c、最終出水中磷含量可控性強。Ø

d、由于流程的關系,投加的化學藥劑不和污水廠的生物處理段發生反應,可以單獨的進行化學反應,對活性污泥的影響是最小的。Ø

 

4、全投加

全投加是指在各個地點進行投加,特點綜合上述,但是由于投加地點多,投加量大,運行管理復雜,一般很少采用。

在污水廠的設計和建設中,把除磷藥劑的投加地點放置在深度處理是比較常見的,但是由于除磷藥劑,特別是聚合鋁鹽有一定的絮凝作用,在同步投加時,會對活性污泥的沉降性能的改善起到一定的促進作用,從運行的角度來說,大部分污水廠喜歡進行同步投加的方式進行化學除磷,但是受到化學藥劑的影響,同步投加的污水廠的活性污泥微生物的管理會有更大的風險和困難。

在污水廠投加化學除磷藥劑以后,一定是需要監測除磷效果的,并通過除磷效果的監測,來調整化學藥劑的投加,從而達到成本的控制目的。一般在污水廠內會采用幾種方式進行監測。一種是在各個地點進行現場投加化學藥劑的沉降性能實驗,這是使用簡單的方法來確定污水特征和投加的化學藥劑的數量的現場的測試方法。第二種是通過中控室的在線數據的歷史趨勢:如果歷史數據可以表現出每小時,每天或每月磷負荷變化曲線,就可以通過SCADA系統使用這些趨勢,來控制化學除磷藥劑的投加比例。第三是實驗室分析數據:這個數據具有權威性和可靠性,是可以用于向上級匯報的數據。這個數據是可以用于調整除磷藥劑的投加量的,但化驗過程帶來的時間的滯后性是制約加藥量控制的關鍵問題,而且如果有多個樣品地點,增加分析頻次,也會帶了分析成本大大上升。因此每個污水廠在進行化學加藥除磷以后,要根據各自水廠的實際情況,進行合理的選擇監測手段,提高化學除磷藥劑的投加控制力度,從而達到投加成本有效控制。

 

在一個污水廠內,生物除磷和化學除磷的方式,各有利弊,那么我們運行管理人員該如何進行除磷達標的運行管理呢?下一篇,我們將從運行管理的角度來談一談污水廠的出水總磷達標歡迎持續關

 

 
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