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除磷劑的分類及使用
2019.09.23   點擊223次

所有的污水除磷方法都包含有兩個必要的過程,首先將溶解性磷(磷酸鹽)物質轉化為不溶性懸浮(顆粒)性狀態,然后通過固液分離將磷從污水中除去。

一、除磷劑的分類

除磷劑是向污水中投加化學藥劑,使水中磷酸根離子生成難溶性鹽,形成絮凝體后與水分離,從而去除水中所含的磷。從而將處理后水中的磷含量降至界限值以下,不需要改變原水處理流程,不需要增設大型水處理構筑物,簡便易行,經濟實用,可獲得顯著的社會和經濟效益。根據化學除磷法的原理介紹,除磷劑主要分為四類:

1、鋁鹽化學除磷藥劑

采用鋁鹽作為藥劑添加在化學除磷工藝中,經常使用的有三種,一種是硫酸鋁,一種是氯化鋁,還有一種是聚合氯化鋁,在具體的反應過程中,包含兩個主要的反應過程,首先是三價鋁離子通過與磷酸根產生反應而出現沉淀,沉淀的化合物為AlPO4

Al3+ + PO43- → AlPO4 ↓

其次是三價鋁離子能夠出現水解反應,在這一過程中會有正電荷以及單核羥基絡合物以及多核羥基絡合物的存在,在經過范德華力以及網捕等一系列的作用以后,就能達到比較理想的沉淀效果,這樣也就達到了化學除磷的要求。在運用鋁鹽進行化學除磷的過程中,需要重點控制 pH,這樣才能達到理想的除磷效果,否則會造成所排放的水體中鋁鹽超標。

2、鐵鹽化學除磷藥劑

鐵鹽除磷藥劑主要有硫酸亞鐵、聚合氯化硫酸鐵、氯化鐵及聚合氯化鐵等。

鐵鹽與鋁鹽除磷反應機理類似,之外還會發生強烈水解并同時發生各種聚合反應吸附水中的磷。Fe2+除磷效率與pH相關,但有關 Fe2+除磷適宜PH存在爭議:有人認為PH=8時,Fe2+除磷效果好,但研究表明PH=7.5~8.5時不易生成沉淀,從而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要較高PH值,而環境污水廠處理中PH值往往低于 7.5。

另外,在水中 Fe3(PO4)2 沒有FePO4穩定,這些都限制了二價鐵鹽在廢水除磷中的應用,實際過程中可利用好氧池曝氣的特點將Fe2+氧化成 Fe3+來提高化學除磷效率。鐵鹽與磷酸鹽反應形成沉淀物相對于鋁鹽更加穩定,而具有沉降速度快的優點,因此實際應用比較多,但是具有出水濁度與色度高、對出水PH影響大、運輸和貯存麻煩、對設備腐蝕大等缺點,同時鐵也是刺激藻類生長和引發湖泊水華的一個重要因素,這些缺點限制其使用范圍。

3、鈣系除磷藥劑

向含磷污水中加入氫氧化鈣,污水的pH上升,同時污水中磷與鈣反應生成 Ca5(OH)(PO4)3, 反應式如下:

5Ca2+ + 4OH- + 3HPO42- → Ca5(OH)(PO4)3 ↓ + 3H2O

隨著pH的升高,污水中Ca5(OH)(PO4)3的溶解度降低,為使磷的去除率達到 90%以上,需要把pH調至10.5-11范圍內,在此pH范圍內,污水中的磷含量可降低至0.5mg/L以下。

由于需要較高的 pH,對水體生物的正常生長有一定的影響,同時鈣鹽除磷藥劑還會引起池壁或渠、管壁上結垢及曝氣管堵塞等,因此鈣鹽除磷藥劑在河道治理和城市環境污水處理廠中應用的比較少。

4、復合新型除磷藥劑

復合新型除磷藥劑種類多樣,其中主要有聚氯化鋁鐵(PAFC)、聚氯化鋁(PAC)、聚氯化鐵(PFC)、聚合硫酸鐵(PFS)、聚亞鐵、聚氯硫酸鐵(PFCS)、聚合硫酸氯化鋁鐵(PAFCS)、聚合硫酸鋁(PFAS)、改性硅藻土以及上述幾種除磷藥劑和PAM、二氧化錳等形成的混合物等。這些新型除磷藥劑基本上都有良好的電荷中和與吸附架橋功能,凝聚性能良好,絮凝體生成迅速,密集度高且質量大,沉降性能優越,沉降的污泥脫水 性能好,無二次污染,適用水體 pH值范圍廣,具有較強的去除效果,而且藥劑生產工藝簡單,原料易得,生產成本低。其中 PAFC 在環境污水廠中應用的比較多,原因在于 PAFC 結合了鋁鹽和鐵鹽的雙重優點,化學反應速度快、形成絮體大且重、沉降快和過濾性好等優點。

因此,PAFC既能克服鋁鹽絮體生成慢、絮體輕、沉降慢的不足,同時又能克服鐵鹽除磷的出水渾濁、色度高的缺點。改性硅藻土是最近新使用的化學除磷藥劑,其組成包括硅藻土PAC和石灰等,其中的PAC和石灰可與 PO43- 反應生成 AlPO4和Ca5(PO4)3OH 等沉淀物,同時硅藻土具有吸附、混凝、過濾、共沉等作用,能充分接觸并除去水中的 PO43- 。因此除磷效果較穩定,出水TP變化較小。

二、除磷劑使用方法

1、投加量的確定

除磷劑投加量的確定依據有一下幾種因素:原水中磷含量的大小、原水磷含量的種類、設計出水磷含量的大小(出水含磷國家標準)和設計除磷效率(除磷劑投加之后的含磷量)。最終投加量的確定要經過小試和中試的實驗確定,或是根據同類相似工程的經驗值確定后進行中試驗證,確保出水達到相關法規要求。

2、直接投加法

即固體或粉末狀的除磷劑不經過稀釋而直接投加到水體中的方法,但是這種方法的使用有一定的限制因素:第一要求所加水體的 pH 為酸性環境,第二所加的水體中有攪拌裝置,否則除磷效果非常有限,因為除磷劑沒有充分與水體接觸,就不會充分的與磷發生相關的化學反應。因此這種方法更多的適用于污水處理廠。

3、稀釋之后投加法

將固體或粉末狀除磷劑經過一定的稀釋比例稀釋之后直接投加到目標水體中,這種方法使用的范圍更廣。具體操作流程如下:

確定投加量 → 在容器中稀釋到10%-20% → 充分攪拌稀釋溶液 → 倒入目標水體

有以下注意事項:

1、投加量:需經過科學計算和相關實驗確定。

2、稀釋過程中的攪拌:充分攪拌。

3、投加點的選擇:在水流湍急、河道狹窄處進行稀釋液的投加。

本文來自:環保工程師
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