您现在的位置: 中国污水处理工程网 >> 污水处理技术 >> 正文

污水处理中化学除磷药剂的应用

发布时间:2021-4-29 8:24:12  中国污水处理工程网

  伴随我国经济与工业生产效率的大幅度提升,生活与工业污水的排放量比较以往更多,并且污水含磷化合物浓度更高,不但对地方水体微生物环境造成了极大伤害,同时富营养化水体更极易影响现代城市用水安全,使水资源管理质量难以得到有效落实。因此,化学除磷药剂的应用更具有深入研究的意义。

  1、污水除磷工艺分类及特点概述

  污水除磷工艺主要可分为生物除磷与化学除磷两种形式,其中生物除磷虽然无需投放任何药剂,使得成本消耗与污泥产量有效缩减,而且化学污染概率得以降低,但对于废水组分的过度依赖却限制了生物除磷工艺的效果,使得除磷稳定性与灵活性明显不足,如此极易造成污水二次污染,难以满足我国污水排放标准。而化学除磷工艺则实用性较广泛,且效果极为明显,因此此类工艺是我国当前污水处理主要采用的方法。

  2、化学除磷药剂的反应特性分析

  根据以往化学处理药剂使用资料可知,污水处理基于酸碱度与含磷化合物的影响,多数选择金属盐类药剂进行反应,以便含磷化合物被有效置换,变成沉淀物使其与水资源隔离,同时更能够适当调节水体pH值,使水资源质量得以保障。而絮凝体则能够将沉淀与水体分离开,降低沉淀的含磷化合物与置换金属随水流进入外界环境的概率,以此达到化学除磷的基本目的。并且在分析化学除磷药剂反应特性过程中,可分为以下以下几个步骤:

  首先,化学药剂投入污水资源内的过程中,会同时发生沉析与凝聚反应,使化学药剂粒子在短时间内进行反应,使含磷化合物与金属粒子迅速被析出并凝聚为大粒子。其次,在絮凝过程中,能够结合水质环境化为絮体结构,对大粒子进行阻拦,以避免掺杂在污水中被排放至外界生态环境。最后,在借由含磷化合物与金属元素质量性特点,能够实现固液分离的要求,使污染物堆积在坑槽内,以便污水排放后,污染物能够被更有效的单独清理。

  3、化学除磷药剂在污水处理中的应用

  3.1 铝盐化学除磷药剂

  (1)三价铝离子与污水中的磷酸根发生沉淀反应,生成沉淀化合物AlPO4。

  (2)三价铝离子发生水解反应,生成具有较高的正电荷和较大的比表面积的单核羟基络合物A1(OH)2+,A1(OH)21+和多核羟基络合物AI(OH)m(3n-m)+(n>1,m≤3n),然后,多核羟基络合物之间发生范德华力、吸附架桥和网捕等作用获得较好的沉淀效果,从而实现化学除磷。Al3+水解反应和金属磷酸盐的溶解性均受到pH的影响,同时金属离子也会与OH-发生反应,从而与PO43+形成竞争反应不利于除磷,由此可见,铝盐化学除磷过程中控制合适的pH是非常重要的。铝盐除磷理想的pH=5.8~6.9。另外,在铝盐化学除磷药剂使用过程中,污水极易对化学药剂进行分解,使得排放水体内铝盐含量严重超标,不但无法解决污染性问题,同时极易导致水体微生物体系大范围中毒,因此在铝盐药剂使用过程中,需要根据污水状况控制适当的投入量,才能降低对水质的影响。

  3.2 铁盐化学除磷药剂

  铁盐除磷药剂主要有硫酸亚铁、氯化硫酸铁、氯化铁及聚合氯化铁等。铁盐与铝盐除磷反应机理类似,之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2+除磷效率与pH相关,但有关Fe2+除磷最佳pH存在争议:有人认为pH=8时,Fe2+除磷效果最好,但王文超等认为pH=7.5~8.5时不易生成沉淀,从而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要较高pH值,而污水厂处理中pH值往往低于7.5,另外,在水中Fe(3PO4)2没有FePO4稳定,这些都限制了二价铁盐在废水除磷中的应用,实际过程中可利用好氧池曝气的特点将Fe2+氧化成Fe3+来提高化学除磷效率。铁盐与磷酸盐反应形成沉淀物相对于铝盐更加稳定,而具有沉降速度快的优点,因此实际应用比较多,但是具有出水浊度与色度高、对出水pH影响大、运输和贮存麻烦、对设备腐蚀大等缺点,同时铁也是刺激藻类生长和引发湖泊水华的一个重要因素,这些缺点限制其使用范围。

  另外,因为铁盐除磷药剂需要较高的pH反应环境,所以在尚未具备此类pH的污水中,若使用了铁盐除磷药剂便极易造成药物陈建,并且可能与池壁及管道材料反应,产生铁锈等反应物,不但对污水管理系统造成的损伤,同时结垢状况可能造成曝气管堵塞,使污水处理系统无法正常运行。所以,近些年铁盐处理药剂在城市污水处理系统中应用较少。

  3.3 复合新型除磷药剂

  复合新型除磷药剂主要有聚氯化铝铁、聚氯化铝、聚氯化铁、聚合硫酸铁、聚亚铁、聚氯硫酸铁、聚合硫酸氯化铝铁、聚合硫酸铝铁以及改性硅藻土等。这些新型除磷药剂基本上都有良好的电荷中和与吸附架桥功能,凝聚性能良好,絮凝体生成迅速,密集度高且质量大,沉降性能优越,沉降的污泥脱水性能好,无二次污染,适用水体pH值范围广,具有较强的去除效果,而且药剂生产工艺简单,原料易得,生产成本低。其中PAFC在污水厂中应用的比较多,原因在于PAFC结合了铝盐和铁盐的双重优点,化学反应速度快、形成絮体大且重、沉降快和过滤性好等优点。因此,PAFC既能克服铝盐絮体生成慢、絮体轻、沉降慢的不足,同时又能克服铁盐除磷的出水浑浊、色度高的缺点。

  另外,改性硅藻土是基于现代污水处理经济性要求提供的新型除磷药剂,其材料主要由石灰、硅藻土和聚合氯化铝材料构成。期间,借助聚合氯化铝絮凝反应特点,能够结合石灰材料将PO43+反应生成A1PO4与Ca5(PO4)3OH等无害的沉淀物,使除磷药剂的使用质量与洁净程度显著提升。与此同时,硅藻土凭借大分子特性,更具备吸附、过滤、沉淀与混凝等特点,能够充分解除污水内的含磷化合物,使除磷效果更加稳定,其污水的酸碱度变化较小。

  借助上文分析可知,复合除磷药剂的适用性更广,并且除磷效果更好,在实际使用过程中,能够有效避免对污水内部微生物系统造成影响,使水资源循环与可持续利用成为可能,由此解决了水源污染等问题对生态环境的损害。

  4、结束语

  化学除磷药剂在环境污水处理中的有效应用,不但能够通过金属盐药剂在短时间内置换出含磷化合物,使污染物与水体固液分离,以此保障大范围污水的处理质量,同时凭借絮凝作用,更便于阻拦化合物分析,避免在水体排放时伴随水流进入外界环境。故而,在论述环境污水处理中化学除磷药剂的应用期间,必须明确化学除磷药剂的反应过程与相应原理,才能为后续污水处理工作提供良好保障。(来源:鹤岗市环境卫生管理处)

相关推荐
技术工艺案例