化學(xué)沉淀法除磷

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵化學(xué)沉淀除磷原理

化學(xué)除磷的基本原理主要包括沉淀反應(yīng)、混凝、絮凝和固液分離。沉淀反應(yīng)和混凝過程在混合單元中進(jìn)行，目的是快速有效地混合污水中的沉淀劑。在混凝過程中，沉淀形成的膠體和污水中存在的膠體凝結(jié)成直徑為l0 ~ 15m的主要顆粒。在絮凝過程中，主要顆粒相互結(jié)合形成較大的絮體。這一過程的意義是增加沉積物顆粒的尺寸，使這些顆粒可以通過典型的沉淀或氣浮分離。固液分離可以單獨(dú)進(jìn)行，也可以與一級(jí)污泥和二級(jí)污泥的排放聯(lián)合進(jìn)行。

可用于化學(xué)除磷的金屬鹽有三種：鈣鹽、鐵鹽和鋁鹽。較常用的有石灰、硫酸鋁、鋁酸鈉、氧化鐵、聚合硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵。一般認(rèn)為磷酸鹽沉淀是配體競(jìng)爭的電中和沉淀，即PO43-與鋁離子、鐵離子或鈣離子通過化學(xué)沉淀去除。磷酸鹽沉淀往往伴隨反應(yīng)，產(chǎn)物有絮凝現(xiàn)象。在某些條件下，化學(xué)絡(luò)合可能在磷酸鹽沉淀中起主要作用，而不是電中和。對(duì)硫酸鋁和聚硅酸硫酸鋁(PASS)的研究表明，磷的吸附和去除主要是特殊作用力下絡(luò)合反應(yīng)的結(jié)果。特別是在正磷酸鹽的去除中，氫氧化鋁的吸附起著重要作用，而不是典型的化學(xué)沉淀。

硫酸亞鐵和聚合硫酸鐵對(duì)廢水化學(xué)除磷的特性

(1)除磷效果

化學(xué)法的除磷效率高于生物法，且穩(wěn)定可靠。一般情況下，出水TP含量可滿足小于1 mg/L的排放要求；當(dāng)化學(xué)法與后續(xù)生物處理相結(jié)合時(shí)，預(yù)計(jì)出水TP含量可達(dá)到0.5 mg/L的排放要求；化學(xué)法后加入出水過濾，出水TP可達(dá)00.2mg/l。

(2)酸堿度

雖然Ca5(0H)2和(PO4)3處于熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)，但除磷效率取決于磷酸鈣的溶解度。酸堿度和磷酸鈣濃度之間的關(guān)系可用于優(yōu)化反應(yīng)器的除磷效率。磷酸鈣沉淀的溶解度曲線和大量石灰法化學(xué)除磷實(shí)踐表明，為了將殘余溶解磷濃度降低到較低水平，必須將pH值調(diào)節(jié)到較高值(通常為10.5左右)。石灰法除磷的pH值通?？刂圃?0以上，因?yàn)檫^高的pH值會(huì)抑制和破壞微生物的增殖和活性。因此，石灰法不能用于協(xié)同沉淀。石灰法預(yù)沉淀除磷后的原污水pH值往往偏高。雖然生物處理產(chǎn)生的二氧化碳和硝化消耗的堿度可以降低pH值，但進(jìn)入生物處理系統(tǒng)前仍需采取pH調(diào)節(jié)措施。經(jīng)后沉淀和石灰法除磷后的廢水必須調(diào)節(jié)其酸堿度以滿足排放要求。(3)金屬鹽的用量

通過添加石灰進(jìn)行化學(xué)除磷

在IO條件下，污水中碳酸氫鹽的堿度與石灰反應(yīng)形成碳酸鈣沉淀。石灰法除磷所需的石灰量基本上取決于污水的堿度(除磷所需的石灰量約為總碳酸鈣堿度的1.5倍)，而不是污水的磷含量。

對(duì)于加入鐵鹽和鋁鹽的化學(xué)除磷，從化學(xué)反應(yīng)的角度來看，三價(jià)金屬離子和磷酸根離子反應(yīng)的摩爾數(shù)相等，因此試劑的用量應(yīng)取決于磷的量。但化學(xué)藥劑的實(shí)際用量總是大于根據(jù)化學(xué)計(jì)量關(guān)系預(yù)測(cè)的用量，因?yàn)槲鬯械臍溲醺x子與藥劑反應(yīng)生成氫氧化物，消耗了相當(dāng)多的藥劑。氫氧化物還可以形成絮狀物，特別是吸附ss，從而可以去除ss中所含的磷。磷酸鹽預(yù)沉淀可以降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷，但增加投加量以提高有機(jī)物和磷的去除率，往往會(huì)導(dǎo)致后續(xù)過程中碳磷比失衡，破壞生物性質(zhì)，因此要特別注意投加量，以保證后續(xù)生物處理單元的營養(yǎng)比例。

(4)污泥的特性

添加鐵鹽和鋁鹽產(chǎn)生的化學(xué)沉淀必然導(dǎo)致處理系統(tǒng)中污泥體積和總污泥量的增加。如果出水磷濃度較低，沉淀過程將處于平衡區(qū)，出現(xiàn)氫氧化鐵或氫氧化鋁沉淀，污泥產(chǎn)量增加更明顯。對(duì)于污泥量的增加，需要提前采取控制措施，如在線測(cè)定某個(gè)處理單元或較終出水的磷?？蓪?shí)現(xiàn)生物和化學(xué)除磷過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并可有效控制投加量，節(jié)約運(yùn)行成本，提高除磷效果。