這一周，我們接著上一期的內(nèi)容繼續(xù)來(lái)談污水廠的除磷，在上周我們進(jìn)行了污水處理廠的生物除磷的了解之后，這一周我們?cè)賮?lái)聊聊化學(xué)除磷，化學(xué)除磷也是在各個(gè)污水廠現(xiàn)階段采用的最常用的手段之一，化學(xué)除磷的前因后果究竟是怎樣的呢?今天我們就詳細(xì)的展開(kāi)來(lái)說(shuō)說(shuō)污水廠磷門(mén)一腳的化學(xué)除磷。

化學(xué)除磷，顧名思義，可以理解是通過(guò)化學(xué)方法對(duì)污水中的磷去除的方式。由于磷在化合態(tài)下可以生成穩(wěn)定的磷酸鹽沉淀，因此化學(xué)方法去除水中的磷，就是在污水中投加相應(yīng)的鹽類(lèi)，使之和水中的磷酸根發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成磷酸鹽沉淀，從而去除水中的磷?；瘜W(xué)法去除磷正是基于這種機(jī)理，選擇化學(xué)鹽類(lèi)，投加到污水中，生成化學(xué)沉淀污泥，通過(guò)泥水分離，污泥進(jìn)行脫水外運(yùn)，最終達(dá)到除去污水中磷的作用。

化學(xué)法除磷，選擇的鹽類(lèi)主要有Ca2+，Al3+，F(xiàn)e3+等金屬鹽類(lèi)。我們分別來(lái)看看這三種鹽類(lèi)是如何和水中的磷發(fā)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(guò)程中，形成的沉淀體增強(qiáng)了水中SS去除。

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→2CaCO3↓+ 2H2O.

當(dāng)污水中的pH值上升達(dá)到10左右時(shí)，過(guò)量的鈣離子將與磷酸鹽反應(yīng)，形成了羥基磷灰石的沉淀：

10Ca2++6PO43-+2OH-→Ca10(PO4)6(OH)2↓

由于反應(yīng)需要達(dá)到10左右的PH值，一般而言，需要投加過(guò)量的石灰來(lái)提升水體的PH值，因此所需的量與磷酸鹽的量相比，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yè)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(xù)處理或者排放之前是需要對(duì)水體進(jìn)行中和以降低pH。一般用二氧化碳(CO2)對(duì)水體進(jìn)行碳酸化來(lái)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(xué)除磷藥劑，在污水中生成磷酸鹽沉淀，既磷酸鋁(AlPO4)?；镜姆磻?yīng)是：

Al3++HnPO43-n→AlPO4↓+nH+

鋁鹽在投加過(guò)程中所需的劑量是根據(jù)污水中所要的去除磷的量來(lái)計(jì)算的。但是會(huì)隨著污水中磷濃度的降低，凝聚和去除效率會(huì)出現(xiàn)一個(gè)下降的趨勢(shì)。在實(shí)踐中，在鋁鹽的投加的劑量率在50和200mg / l之間時(shí)可以達(dá)到達(dá)到污水中總磷的80-90%去除率。如果通過(guò)計(jì)算，很低的總磷含量需要過(guò)低的鋁鹽投加量的時(shí)候，去除率會(huì)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(shí)際反應(yīng)尚未完全了解。根據(jù)鐵鹽可以推定的基本反應(yīng)是：

Fe3++HnPO43-n→FePO4↓+nH+

鐵離子會(huì)和水中的磷酸根結(jié)合形成磷酸鐵。但是鐵鹽呈酸性，在污水進(jìn)行反應(yīng)的時(shí)候，方程式右邊的H+會(huì)阻止反應(yīng)向右進(jìn)行，導(dǎo)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(yīng)中生成H+的消耗，可以使反應(yīng)加速進(jìn)行，并增強(qiáng)凝聚能力，提高總磷的去除效果。

通過(guò)了解這三種藥劑，可以看到鈣鹽對(duì)PH的要求很高，需要進(jìn)行過(guò)量投加，同時(shí)對(duì)出水的PH影響較大，需要進(jìn)行調(diào)酸。鋁鹽的要求最少，鐵鹽需要輔助藥劑。同時(shí)鈣鹽石灰呈堿性，鋁鹽呈中性，鐵鹽呈酸性，對(duì)運(yùn)輸儲(chǔ)存來(lái)說(shuō)，鋁鹽的成本很低。因此從運(yùn)行維護(hù)管理成本來(lái)說(shuō)，鋁鹽是最經(jīng)濟(jì)的一種化學(xué)除磷藥劑。

在了解了這三種藥劑的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理以后，我們需要了解化學(xué)藥劑在污水廠的投加點(diǎn)。污水處理廠從生物處理階段來(lái)說(shuō)，一般分為一級(jí)物理處理，二級(jí)生物處理，三級(jí)深度處理。而化學(xué)藥劑的投加點(diǎn)也就分別在這三處，根據(jù)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(duì)應(yīng)于下圖中的a、b、c、d四種模式。

1、前投加：

一般投加地點(diǎn)在初沉池進(jìn)水處，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，產(chǎn)生的化學(xué)污泥利用初沉池的沉淀作用，沉淀到初沉池內(nèi)，通過(guò)初沉排泥進(jìn)入污泥脫水。投加在初沉池的特點(diǎn)有：

?a、可以增加初沉池的BOD和SS的去除

?b、由于污水中的成分復(fù)雜，除磷藥劑的針對(duì)性作用發(fā)揮最低，所以必須添加過(guò)量的的除磷藥劑才能達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)。

?c、生成的化學(xué)污泥難以脫水。

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

2、同步投加

一般投加地點(diǎn)在生物池出口，二沉池入口處，在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以后，產(chǎn)生的化學(xué)污泥與生物污泥，通過(guò)剩余污泥排入到污泥脫水車(chē)間進(jìn)行脫水。同步投加的特點(diǎn)有：

a、由于石灰的投加會(huì)造成高pH值，對(duì)微生物產(chǎn)生不利影響，因此不能使用價(jià)格低廉的石灰作為除磷藥劑。

b、過(guò)量的投加鋁鹽或鐵鹽，都可能導(dǎo)致生物反應(yīng)池內(nèi)的低pH值和生物毒性，造成活性污泥系統(tǒng)的紊亂和異常。

c、投加除磷藥劑之后，生物段的污泥產(chǎn)量會(huì)增加35%—45%，整個(gè)污水廠的污泥產(chǎn)量增加10 - 25%。

d、這些投加的化學(xué)藥劑也會(huì)對(duì)污泥車(chē)間的污泥脫水性產(chǎn)生影響。

3、后投加

一般的地點(diǎn)在深度處理階段，在二沉池后，深度處理進(jìn)水口處。在與水中的磷酸根發(fā)生反應(yīng)之后，產(chǎn)生的化學(xué)污泥排入到污泥脫水車(chē)間進(jìn)行脫水。后投加的特點(diǎn)有：

?a、投資成本很高，需要建設(shè)深度處理設(shè)施才能實(shí)現(xiàn)后投加。

?b、化學(xué)藥劑最有效發(fā)揮作用，由于前端完成了生物除磷，后期的化學(xué)藥劑的使用量會(huì)大大減少，使用最少量的化學(xué)品并產(chǎn)生最少量的污泥。

?c、最終出水中磷含量可控性強(qiáng)。

?d、由于流程的關(guān)系，投加的化學(xué)藥劑不和污水廠的生物處理段發(fā)生反應(yīng)，可以單獨(dú)的進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，對(duì)活性污泥的影響是最小的。

4、全投加

全投加是指在各個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行投加，特點(diǎn)綜合上述，但是由于投加地點(diǎn)多，投加量大，運(yùn)行管理復(fù)雜，一般很少采用。

在污水廠的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，把除磷藥劑的投加地點(diǎn)放置在深度處理是比較常見(jiàn)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(shí)，會(huì)對(duì)活性污泥的沉降性能的改善起到一定的促進(jìn)作用，從運(yùn)行的角度來(lái)說(shuō)，大部分污水廠喜歡進(jìn)行同步投加的方式進(jìn)行化學(xué)除磷，但是受到化學(xué)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(huì)有更大的風(fēng)險(xiǎn)和困難。

在污水廠投加化學(xué)除磷藥劑以后，一定是需要監(jiān)測(cè)除磷效果的，并通過(guò)除磷效果的監(jiān)測(cè)，來(lái)調(diào)整化學(xué)藥劑的投加，從而達(dá)到成本的控制目的。一般在污水廠內(nèi)會(huì)采用幾種方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一種是在各個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)投加化學(xué)藥劑的沉降性能實(shí)驗(yàn)，這是使用簡(jiǎn)單的方法來(lái)確定污水特征和投加的化學(xué)藥劑的數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試方法。第二種是通過(guò)中控室的在線數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì)：如果歷史數(shù)據(jù)可以表現(xiàn)出每小時(shí)，每天或每月磷負(fù)荷變化曲線，就可以通過(guò)SCADA系統(tǒng)使用這些趨勢(shì)，來(lái)控制化學(xué)除磷藥劑的投加比例。第三是實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)：這個(gè)數(shù)據(jù)具有權(quán)威性和可靠性，是可以用于向上級(jí)匯報(bào)的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)是可以用于調(diào)整除磷藥劑的投加量的，但化驗(yàn)過(guò)程帶來(lái)的時(shí)間的滯后性是制約加藥量控制的關(guān)鍵問(wèn)題，而且如果有多個(gè)樣品地點(diǎn)，增加分析頻次，也會(huì)帶了分析成本大大上升。因此每個(gè)污水廠在進(jìn)行化學(xué)加藥除磷以后，要根據(jù)各自水廠的實(shí)際情況，進(jìn)行合理的選擇監(jiān)測(cè)手段，提高化學(xué)除磷藥劑的投加控制力度，從而達(dá)到投加成本有效控制。

在一個(gè)污水廠內(nèi)，生物除磷和化學(xué)除磷的方式，各有利弊，那么我們運(yùn)行管理人員該如何進(jìn)行除磷達(dá)標(biāo)的運(yùn)行管理呢?下一篇，我們將從運(yùn)行管理的角度來(lái)談一談污水廠的出水總磷達(dá)標(biāo)歡迎持續(xù)關(guān)注。

 來(lái)源:治污者說(shuō)  作者:郝曉光 

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