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常见除磷剂及其反应机理

新闻出处:中邦环保科技点击率: 791广东中邦环保

发布时间:2020-11-03 06:58:49

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主要可分为铝盐除磷,铁盐除磷,除磷剂除磷,钙盐除磷等。

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,所以常需要采取化学除磷措施来满足稳定达标需求。但是具体采用何种药剂需要综合考虑污水厂的工艺条件、水质条件,同时最重要一点是兼顾经济成本。目前市场上较为常见成本低廉的药剂主要为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、熟石灰(氢氧化钙)。下面就这几种药剂在应用中的反应机理进行分析。

化学除磷药剂添加时在水体中的反应与所需条件如下:

1.铝盐的混凝沉淀
主反应:
Al3+ + PO43-=AlPO4↓
副反应:
Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2
在pH为6.0—6.5的条件下,每1mol的磷需要加铝1.5-3.0 mol。如果水显碱性,在加铝之前应先降低pH以减少Al(OH)3沉淀。对磷含量为2-5mg/L左右的二级处理水,通过投加100-250mg/L的聚合氯化铝([Al2(OH)nCl6-n]m)就可以得到90%以上的磷去除率。

2.铁盐的混凝沉淀
主反应:
Fe3++PO43-=FePO4↓
副反应:
Fe3++3HCO3-=Fe(OH)3↓+3CO2
当pH=5-5.5时,每1mol磷需要加铁(Fe3+) 1.5-3mol,最佳PH为5.0。对磷含量为2-5mg/L左右的二级处理水,通过投加80-150mg/L的聚合硫酸铁( [Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m)就可以得到90%以上的磷去除率。

3.石灰的混凝沉淀
5Ca2+ + 4OH- + 3HPO42-=Ca5OH(PO4)3 + 3H2O
为使磷的去除率达到90%以上,需要把pH值调到10.5-11.0以上。Ca/P的重量比为2.2:1以上。

沉析过程中,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。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。
其反应式:Ca2++CO32-→CaCO3↓;
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。金属氢氧化物会形成大颗粒的絮凝体,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。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AlPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂还会给污水和污泥处理带来益处,比如会提升污泥的沉降指数,有利于沼气脱硫等。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。当在同步除磷工艺中使用三氯化铁时,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,以及劣质除磷药剂所带来的重金属污染。

综合上面原理分析,选择除磷药剂时,为达到《城镇污水处理常污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A所规定的排放标准,并具备低成本目的,可以通过如下技术原则选择:
1.受纳管网中污水为纯粹的生活污水,优先考虑选择三价铁系盐作为除磷剂,铁系盐较铝系盐效率更高,成本更低。
2.受纳管网有工业污水进入,二沉池总磷浓度高于一级A标1-2倍;水质碱度较低(pH<7),需要考虑基准加药量下水质pH值是否会影响脱氮功能以及排放标准,此时选择除磷剂多考虑用铝盐(聚铝)或者铝含量较高的铝铁复合盐。
3.与2相反,进水水质碱度稍高(7.5<pH<8.5),优先考虑铁系盐作为除磷药剂,因为铁系盐的酸度通常高于铝系盐,在不影响出水指标情况下,其会自带调节水质pH到更合理的反应条件。
4.采用前置除磷和后置除磷的工艺,优先选择铁系盐,对于高浓度污水,需配合使用氢氧化钙,以保证pH指标的正常