① 如何处理磷酸盐废液
常用原料检验方法---化学清洗废液处理
常用原料检验方法---化学清洗废液处理
(一)碱洗废液
1、碱性的处理
碱洗结果,废液中碱含量一般为0.5~5%,pH>9,碱性较强,一般处理采用中和法。
(1)将碱洗废液与酸洗废液相互中和,使pH值达6~9。
(2)采用投药中和法。常用中和剂为工业用硫酸、盐酸或硝酸。废碱液与酸反应如下:
中和各种碱性废液所需酸量见表5。
(3)还可用烟道气中和碱性废液。利用烟道气中的二氧化碳和二氧化硫这两种酸性氧化物进行中和。
碱性废液的各种处理方法的优缺点见表6。
2、油份的处理
碱洗废液中的油主要以乳化油的状态存在,这种油分散的粒径很小,不易从废液中去除,通常采用破乳——油水分离——水质净化的处理办法。
(1)破乳:破乳主要用投加药剂的办法破坏废液中乳化胶体溶液的稳定性,使其凝聚。常用的药剂有氯化钙、氯化钙、氯化镁等。为了使油珠和其他悬浮物尽快地分离,并生成微小的凝絮,还需投加混凝剂或助凝剂。常用的混凝剂和助凝剂有:硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、三氯化铁、活化硅酸、聚丙烯酰胺等。
(2)油水分离:通过破乳、凝聚处理,油珠和杂质生成絮凝。然后通过物理的方法使油水分层,油泥刮出,达到油水分离的效果。油水分离的方法有:自然浮上、加压浮上、电解浮上、凝聚沉淀和粗粒化等。
(3)水质净化:经破浮,油水分离后,水中油份、有机物、COD都大大降低,但水中还存在着微量的油和一些水溶性表面活性剂,可通过吸附、过滤除去。常用的吸附、过滤材料有活性碳、焦炭、磺化媒、砂、聚丙烯纤维、丙烯腈等。
油份处理的工艺流程如图2所示:
通过以上治理装置处理的碱洗废液,可达到含油量小于10mg/l,COD降到100mg/l以下的效果,符合排放标准。对于含油量小于100mg/l碱洗废液,仅经过砂过滤器即可达到排放标准。
对油份的处理装置,目前国内还有其他类型,如药剂破乳一加压浮上一活性碳吸附;废液破乳—凝聚沉淀—石灰中和以及超滤法等成套处理装置。
3、化学耗氧量(COD)的处理
碱洗废液的COD处理可参照酸洗废液COD的处理。
(二)酸洗废液
1、酸性的处理
酸洗结束时,废液中酸含量一般为0.1~6%,pH<1,酸性很强。处理通常采用中和法。
(1)将酸洗废液与碱洗碱洗废液相互中和,使pH值达6~9。
(2)采用投药中和法。常用中和剂有:纯碱、烧碱、氨水、石灰乳、碳酸钙等。中和反应如下:
中和各种酸性废液所需碱量见表7
酸性废处理方法的优缺点见表8
2、化学耗氧量(COD)的处理
酸洗废液的COD值较高,一般为500~50000mg/l,高于排放标准,通常可采用焚烧法处理或氧化法处理。
(1)焚烧处理:这种处理方法适用于电站锅炉,采用柠檬酸洗后废液的处理。柠檬酸洗废液pH=3.5~4,COD=20000~50000mg/l。可将酸洗废液与煤混合,然后,回送炉膛内进行焚烧。也可将废液与煤灰混合,排至灰场。
(2)氧化法:氧化法有空气氧化、臭氧氧化和氧化剂氧化。
①空气氧化是将空气通入废液中,利用空气中的氧气进行氧化。由于空气氧化的能力较弱,需相当长的时间才能起到降低COD的作用。
②臭氧是一种强氧化剂。将臭氧通入废液中,不仅有降低COD的作用,对样菌、除酚、氰、铁、锰等也有显著的效果。在处理过程中,过量的臭氧易分解为氧,不产生二次污染。目前国内已有商品臭氧发生器出售。用臭氧处理COD费用较高。
③氧化剂氧化是将双氧水、氯气、液氯、次氯酸钠或漂白粉等氧化剂投入废液中,进行氧化处理。化学清洗废液的COD处理,采用此法比较适宜。具体步骤如下:
a向废液中投加双氧水(H2O2)或次氯酸钠(NaClO),使其与废液中的Fe2+作用,H2O2或NaClO的加入量按COD当量并稍过量。
b向废液中投加中和剂如烧碱、石灰乳等,调节pH=10~12。然后通入压缩空气进行搅拌,使Fe2+全部氧化成为Fe3+(以测定废液中亚铁离子含量来控制)。
c向废液中投加凝聚剂并沉降上部澄清液,使其COD降至300mg/l以下。
d继续向废液中投加过硫酸铵[(NH4)2S2O8],投加量为1.2kg/m3,通入压缩空气搅拌,使其充分氧化,COD降至100mg/l以下。
e用盐酸调pH=6~9。
以上a~e处理步骤可用图3表示。
3、其他有害物质的处理
(1)氟离子(F-)
含氟废液可采取混凝沉淀法或吸附法来进行处理。其中,混凝沉淀法比较普遍。根据所用药剂不同,可分为石灰法、石灰—铝盐法、石灰—磷酸盐法等。
①石灰法
将石灰粉(CaO)或石灰乳与含氟废水混合,相互反应:
石灰的理论加入量为氟含量的1.4倍,实际加入量应为氟含量的2~2.2倍,石灰中CaO的含量应大于30%。为了提高降氟效率,在石灰法处理的同时投加氧化钙,碱性条件下,可取得更好的效果。
②石灰——铝盐法
向废液中投加石灰乳,调pH值至6~7.5,然后投加硫酸铝或聚合氯化铝,生成氢氧化铝絮凝体,吸附水中氟化钙结晶及氟离子,沉淀后除去,其除氟效果与投加铝盐量成正比。如:某厂氢氟酸洗废液含氟63.5g/l;投加石灰98~127g/l,反应45分钟后,出水含氟为17.4~10.4mg/l,再投加硫酸铝0.2~2g/l,3分钟后出水氟含4~2.2mg/l。
③石灰—磷酸盐法
向废液中投加磷酸盐,使之与氟生成难溶的磷灰石沉淀,予以除去:
3H2PO4-+5Ca2++6OH-+F-→CaF(PO4)3↓+6H2O
常用的磷酸盐有磷酸二氧钠,六偏磷酸钠、过磷酸钙等。经磷酸盐处理的废液,再经投加石灰处理,可使氟含量降得更低。
上述各种处理方法中,石灰法处理费用最低。
(2)重金属离子
含重金属离子废液处理方法很多,常用的有氢氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、氧化还原法、离子交换法等。其中以氢氧化物沉淀法使用最为普遍。
氢氧化物沉淀法是向含重金属离子的废液中投加碱性沉淀剂(如石灰、烧碱、纯碱等),仅金属离子与OH-反应,生成难溶的金属氢氧化物沉淀,然后予以分离。酸洗废液中的铁离子(Fe2+、Fe3+)、铜离子(Cu2-)等均可用此法处理。
氢氧化物沉淀法处理含重金属离子废液,是调整、控制pH值的方法,由于影响因素较多,应注意两性金属氢氧化物如氢氧化铜等,在高pH值,生成羟基络合物,出现返溶现象。
(三)钝化废液
1、亚硝酸钠的处理
印化废液中亚硝酸钠的处理方法较多,分别有氯化铵法、次氯酸钙法、尿素法和氨基磺酸法。
(1)氯化铵处理法
将氯化铵投入废液中,与亚硝酸钠反应:
NH4Cl+NaNO2→NaCl+N2↑+H2O
氯化铵的加入量应为亚硝酸钠含量的3~4倍。为了加快反应速度,防止亚硝酸钠在低pH值时分解造成二次污染。可向废液中通入蒸气,维持温度70~80℃,控制pH在5~9。
(2)次氯酸钙处理法
将次氯酸钙投入废液中,与亚硝酸钠反应:
Ca(ClO)2+NaNO2→CaCl2+NaNO3
次氯酸钙的投加量为亚硝酸钠含量的2.6倍,处理可在常温下进行。
(3)尿素分解法
尿素经盐酸酸化后役入废液中,与亚硝酸钠反应:
CO(NH2)2+2HCl+NaNO2→NaCl+2N2↑+CO2↑+H2O
尿素投加量为:每公斤亚硝酸钠投加尿素0.45kg。
(4)氨基磺酸处理法
将氨基磺酸投入废液中,与亚硝酸钠反应:
NH2SO3H+NaNO2→NaHSO4+N2↑+H2O
氨基磺酸的投加量为亚硝酸钠含量的1.41倍,处理可在常温下进行。
2、联氨废液的处理
(1)次氯酸钠分解法
联氨废液可通过投加氯酸钠进行处理:
2NaClO+N2H4→NaCl+N2↑+2H2O
联氨与次氯酸钠反应仅需10分钟即可,分解出氮气不产生COD和氮的残留。次氯酸钠投加量为联氨含量的4.7倍。
(2)臭氧化法
向联氨废液中通入臭氧,使之反应:
2O2+3N2H4→3H2+6H2O
反应时不需调pH值,联氨浓度随反应时间变化。此法处理,不需投加其它药剂,但处理时间较长,约3小时。
3、其它钝化废液的处理
除亚硝酸钠、联氨外,以钝碱、烧碱、磷酸盐做钝化剂,其废液可按碱性废液处理。中和至pH=6~9即可。
4、其它清洗废液的处理
对化学清洗各阶段的冲洗,中和液,可根据其酸、碱性条件,分别对照碱洗、酸洗废液的处理方法进行处理。
注 (1)现有火电厂和粘胶纤维工业,二级标准pH值放宽到9.5
(2)磷肥工业悬浮物放宽到300mg/l
(3)对排入带有二级污水处理厂的城镇下水道的造纸、皮革、食品、洗毛、酿造、发酵、生物制约、肉类加工、纤维板等工业废水,BOD5可放宽到600mg/l;LODCr可放宽1000mg/l。具体限度还可以与市政部门协商。
(4)为低氟地区(系指水体含氟量<0.5mg/l允许排放浓度。
(5)为排入蓄水性河流和封闭水域的控制指标。
(6)合成脂肪酸工业新扩改为5mg/l,现有企业为7.5mg/l。
常用原料检验方法---化学清洗废液处理
② 污水处理含磷酸盐过高是什么问题
一般污水中设计到磷酸盐过高的现象都是工业在生过程中排放出来的一回些污水,比如印染,造纸答,化工,化肥,医药这些工厂会排放这些东西。这方面的处理工艺大都相同,不过最重要的是在处理药剂的选择上面,现在传统的净水剂根本不能满足这方面的需求,处理不彻底,残余磷酸盐的含量还是很高,在重复过程也是不能达到排放的标准。科创水医生的科创净水剂是一种新型的高效复合净水剂,能解决传统净水剂不能解决的问题,一次加净水剂处理就能达到国家规定的排放标准。在北京大学的科学实验室中做过多次试验都达到了国家的排放标准。
③ 污水中磷的处理方法有哪些
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,所以要达到稳定的出水标准,常需要采取化学除磷措施来满足要求。
化学除磷是通过化学沉析过程完成的,化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂,其与污水中溶解性的盐类,如磷酸盐混合后,形成颗粒状、非溶解性的物质,这一过程涉及的是所谓的相转移过程,反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后,污水中进行的不仅仅是沉析反应,同时还进行着化学絮凝反应,所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1
污水沉析反应可以简单的理解为:水中溶解状的物质,大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程,絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程,所以絮凝不是相转移过程。
在污水净化工艺中,絮凝和沉析都是极为重要的,但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果,而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换,则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后,一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐,也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面,随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物,使稳定的胶体脱稳,通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤,得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥),达到化学除磷的目的。
根据化学沉析反应的基础,为了生成磷酸盐化合物,用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后,都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因,用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧,能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中,其效果同使用Fe3+一样,反应式如式2、3。
Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6~7 式2
Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5~5.5 式3
与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应,所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量,反应式如式4、5。
Al3++3OH-→Al(OH)3↓ 式4
Fe3++3OH-→Fe(OH)3 式5
金属氢氧化物会形成大块的絮凝体,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。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的,但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。
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AIPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂会给污水和污泥处理还会带来益处,比如会降低污泥的污泥指数,有利于沼气脱硫等。
由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的Cl-或SO2-4离子含量增加。如果沉析药剂溶液中另外含有酸的话,则需特别加以注意。
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。当在同步沉析工艺中使用硫酸铁时,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。
除了金属盐药剂外,氢氧化钙也用作沉析药剂。在沉折过程中,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。磷酸钙的形成是按反应式6进行的:
5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 式6
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,反应式如式7。
Ca2++CO32-→CaCO3 式7
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。
化学沉析工艺是按沉析药剂的投加地点来区分的,实际中常采用的有:前沉析、同步沉析和后沉析或在生物处理之后加絮凝过滤。
(1)前沉析
前沉析工艺的特点是沉析药剂投加在沉砂池中,或者初次沉淀池的进水渠(管)中,或者文丘里渠(利用涡流)中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉析产物(大块状的絮凝体)则在一次沉淀池中通过沉淀而被分离。如果生物段采用的是生物滤池,则不允许使Fe2+药剂,以防止对填料产生危害(产生黄锈)。
前沉析工艺(如图2所示)特别适合于现有污水处理厂的改建(增加化学除磷措施),因为通过这一工艺步骤不仅可以去除磷,而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的沉析药剂主要是生灰和金属盐药剂。经前沉析后剩余磷酸盐的含量为1.5-2.5mg/1,完全能满足后续生物处理对磷的需要。
(2)同步沉析
同步沉析是使用最广泛的化学除磷工艺,在国外约占所有化学除磷工艺的50%。其工艺是将沉析药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中,个别情况也有将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水厂都采用,如广州大坦沙污水处理厂三期就是采用的同步沉析,加药对活性污泥的影响比较小。
(3)后沉析
后沉析是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物设施相分离的设施中进行,因而也就有二段法工艺的说法。一般将沉析药剂投加到二次沉淀池后的一个混合池(M池)中,并在其后设置絮凝池(F池)和沉淀池(或气浮池)。
对于要求不严的受纳水体,在后沉析工艺中可采用石灰乳液药剂,但必须对出水PH值加以控制,比如采用沼气中的CO2进行中和。
采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷,但因为需恒定供应空气而运转费用较高。
④ 如何去除工业废水中的次磷酸盐
其实使用“NMSTA天然矿物污水治理剂系列中的除磷酸盐水处理剂”就可以了。NMSTA天然矿物污内水治理剂是以容复合天然矿物为固体原料、工业废水作液体原料,经特异技术工艺处理,而制成为浆态或粉状产品。该药剂具备多种性能:吸附性、离子交换性、催化性、化学转化性、生理助育性等。其吸附作用包括分子吸附、电性吸附和色散吸附;离子交换既有广泛性、又有选择性,任何离子均可交换,但对不同的离子交换容量也不同;本矿物质是重要的非金属催化剂,又可作催化剂载体,实际上具有催化裂化性;化学转化性实质是元素的重新组合,有毒物质变成无毒物质,污染物质变成贵重物质;生理助育性是指对水生动、植物有益无害,况且还有治疗和助长作用。污水处理就是利用药剂的这些性能的综合作用而达到水体纯净的目的。专用于电镀、皮革水处理等,效果非常的显著。
⑤ 生活污水处理磷酸盐问题
作为富营养化的重要指标TP,我认为其监控的力度将会越来越大,目前的一级内A标准为0.5mg/L,随着容时间的推进,等到“十三五”期间,其排放标准极有可能调整到0.3mg/L。因此,TP这个指标对验收的关键性不言而喻。请问楼主采用的分体式,还是一体式的MBR,投加药剂我推荐使用聚合硫酸铁,其除磷效果较好。对膜的损害也比较小。投药点选择在生物反应器内,让药剂与污水充分混合。关于水处理的问题可以去环^保^通提问,那里只针对水处理的,希望对你有帮助。
⑥ 含磷废水怎么处理
一、生物法
20世纪70年代美国的Spector发现,微生物在好氧状态下能摄取磷,而在有机物存在的厌氧状态下放出磷。含磷废水的生物处理方法便是在此基础上逐步形成和完善起来的。
目前,国外常用的生物脱磷技术主要有3种:
1、向曝气贮水池中添加混凝剂脱磷;
2、利用土壤处理,正磷酸根离子会与土壤中的Fe和Al的氧化物反应或与粘土中的OH-或SiO22-进行置换,生成难溶性磷酸化合物;
3、活性污泥法,这是目前国内外应用最为广泛的一类生物脱磷技术。
生物除磷法具有良好的处理效果,没有化学沉淀法污泥难处理的缺点,且不需投加沉淀剂。对于二级活性污泥法工艺,不需增加大量设备,只需改变运转流程即可达到生物除磷的效果。
但要求管理较严格,为了形成VFA,要保证厌氧阶段的厌氧条件。
二、化学沉淀法
通过投加化学沉淀剂与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物,可把磷分离出去,同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除作用。
常用的混凝沉淀剂有石灰、明矾、氯化铁,石灰与氯化铁的混合物等。影响此类反应的主要因素是pH、浓度比、反应时间等。
三、生物强化除磷
生物强化除磷中的聚磷菌利用比较普遍,目前也是生物除磷的主要研究方向。
聚磷菌也叫做摄磷菌、除磷菌,是传统活性污泥工艺中一类特殊的细菌,在好氧状态下能超量地将污水中的磷吸入体内,使体内的含磷量超过一般细菌体内的含磷量的数倍,这类细菌被广泛地用于生物除磷。
其原理为:在厌氧条件下,除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP,并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内,以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内,同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。
而好氧条件下,除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷,一部分磷被用来合成ATP,另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。
四、吸附法
20世纪80年代,多孔隙物质作为吸附剂和离子交换剂就已应用在水的净化和控制污染方面。黄巍等人以粉煤灰作为吸附剂,对含磷50~120mg/L模拟废水脱磷的规律特征进行了研究。
研究表明粉煤灰中含有较多的活性氧化铝和氧化硅等,具有相当大的吸附作用,粉煤灰对无机磷酸根不是单纯吸附,其中CaO、FeO、Al2O3等可以和磷酸根生成不溶或直溶性沉淀现象,因而在废水处理方面具有广阔的应用前景。
五、其他的除磷方法
邹伟国等研究的新型双污泥脱氮除磷工艺系统处理生活污水取得成功。传统的脱氮除磷工艺多采用单污泥系统,因此存在着硝化和除磷泥龄之间的矛盾,将活性污泥法与生物膜法相结合,可解决这个问题。
实验结果表明,该工艺对PO43-的去除率达到了90%,处理效果稳定,对水质的适应能力很强。
陈滢等进行了低溶解氧SBR除磷工艺的研究。
该方法要注意的是污泥负荷对COD去除率和除磷效果的影响较大,因此要选择合适的污泥负荷。污泥负荷过高时会导致非丝菌污泥膨胀。
方茜等利用SBR法处理低碳城市污水取得进展,解决了处理碳、氮、磷比例失调(碳量偏低)城市污水如何保证氮磷高效去除的难点。
结果表明,利用此法处理广州地区低碳城市污水,出水有机物、氨氮及总磷均达标,且磷的释放量越大则出水磷总浓度就越低。实践证明,SBR法具有流程简单,不需要污泥回流,脱氮除磷效果好的特点。
⑦ 磷酸盐对生活污水处理厂有什么影响
最为明显的是使出水磷不达标。这题不是很能理解,是工业废水中含有磷酸盐排入生活污水处理厂吗?如果是,相对影响比较大。如果是生活污水中的磷酸盐含量一般比较小,影响不大。
⑧ 污水处理除磷,有好的方法不
有,用希洁环保的除磷剂即可轻松处理污水磷超标问题
⑨ 污水中磷的处理方法
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,所以要达到稳定的出水标准,常需要采取化学除磷措施来满足要求。
化学除磷是通过化学沉析过程完成的,化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂,其与污水中溶解性的盐类,如磷酸盐混合后,形成颗粒状、非溶解性的物质,这一过程涉及的是所谓的相转移过程,反应方程举例如式1。实际上投加化学药剂后,污水中进行的不仅仅是沉析反应,同时还进行着化学絮凝反应,所以必须区分化学沉析和化学絮凝的差异。
FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 式1
污水沉析反应可以简单的理解为:水中溶解状的物质,大部分是离子状物质转换为非溶解、颗粒状形式的过程,絮凝则是细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的过程,所以絮凝不是相转移过程。
在污水净化工艺中,絮凝和沉析都是极为重要的,但絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果,而沉析则用于污水中溶解性磷的去除。如果利用沉析工艺实现相的转换,则当向污水中投加了溶解性的金属盐药剂后,一方面溶解性的磷转换成为非溶解性的磷酸金属盐,也会同时产生非溶解性的氢氧化物(取决于PH值)。另一方面,随着沉析物的增加及较小的非溶解性固体物聚积成较大的非溶解性固体物,使稳定的胶体脱稳,通过速度梯度或扩散过程使脱稳的胶体互相接触生成絮凝体。最后通过固—液分离步骤,得到净化的污水和固一液浓缩物(化学污泥),达到化学除磷的目的。
根据化学沉析反应的基础,为了生成磷酸盐化合物,用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(熟石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后,都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物。出于经济原因,用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐和石灰。这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。二价铁盐仅当污水中含有氧,能被氧化成三价铁盐时才能使用。Fe2+在实际中为了能被氧化常投加到曝气沉砂池或采用同步沉析工艺投加到曝气池中,其效果同使用Fe3+一样,反应式如式2、3。
Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6~7 式2
Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5~5.5 式3
与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应,所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量,反应式如式4、5。
Al3++3OH-→Al(OH)3↓ 式4
Fe3++3OH-→Fe(OH)3 式5
金属氢氧化物会形成大块的絮凝体,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。需要注意的是有机物在以化学除磷为目的化学沉析反应中的沉析去除是次要的,但在分离时有机性胶体以及悬浮物的凝结在絮凝体中则是决定性的过程。
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AIPO4的溶解性最小。另外使用金属盐药剂会给污水和污泥处理还会带来益处,比如会降低污泥的污泥指数,有利于沼气脱硫等。
由于金属盐药剂的投加会使污水处理厂出水中的Cl-或SO2-4离子含量增加。如果沉析药剂溶液中另外含有酸的话,则需特别加以注意。
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。当在同步沉析工艺中使用硫酸铁时,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。
除了金属盐药剂外,氢氧化钙也用作沉析药剂。在沉折过程中,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。磷酸钙的形成是按反应式6进行的:
5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 式6
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,反应式如式7。
Ca2++CO32-→CaCO3 式7
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。
化学沉析工艺是按沉析药剂的投加地点来区分的,实际中常采用的有:前沉析、同步沉析和后沉析或在生物处理之后加絮凝过滤。
(1)前沉析
前沉析工艺的特点是沉析药剂投加在沉砂池中,或者初次沉淀池的进水渠(管)中,或者文丘里渠(利用涡流)中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉析产物(大块状的絮凝体)则在一次沉淀池中通过沉淀而被分离。如果生物段采用的是生物滤池,则不允许使Fe2+药剂,以防止对填料产生危害(产生黄锈)。
前沉析工艺(如图2所示)特别适合于现有污水处理厂的改建(增加化学除磷措施),因为通过这一工艺步骤不仅可以去除磷,而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的沉析药剂主要是生灰和金属盐药剂。经前沉析后剩余磷酸盐的含量为1.5-2.5mg/1,完全能满足后续生物处理对磷的需要。
(2)同步沉析
同步沉析是使用最广泛的化学除磷工艺,在国外约占所有化学除磷工艺的50%。其工艺是将沉析药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中,个别情况也有将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水厂都采用,如广州大坦沙污水处理厂三期就是采用的同步沉析,加药对活性污泥的影响比较小。
(3)后沉析
后沉析是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物设施相分离的设施中进行,因而也就有二段法工艺的说法。一般将沉析药剂投加到二次沉淀池后的一个混合池(M池)中,并在其后设置絮凝池(F池)和沉淀池(或气浮池)。
对于要求不严的受纳水体,在后沉析工艺中可采用石灰乳液药剂,但必须对出水PH值加以控制,比如采用沼气中的CO2进行中和。
采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷,但因为需恒定供应空气而运转费用较高。