【纯水设备www.xqccs.com】化学除磷原理

化学除磷主要是通过化学沉淀法完成的，即在污水中加入无机金属盐，与污水中的溶解盐(如磷酸盐)反应，形成颗粒状的不溶性物质。事实上，在加入化学药剂后，不仅在污水中进行沉淀反应，而且进行化学絮凝，即形成小的不溶性固体相互粘结成较大的絮凝形态。

污水的沉淀反应可以简单的理解为:大多数物质在水中溶解离子物质转换成non-dissolved和颗粒的形式,而絮凝过程中,小non-dissolved固体债券之间形成较大的形状,所以絮凝不是一个相转移的过程。絮凝是为了提高沉淀池的沉降效果，沉淀法是为了去除污水中溶解的磷。

2. 化学除磷剂

为了形成不溶性磷酸盐化合物，化学除磷的主要化学试剂是金属盐和氢氧化钙。许多高价的金属离子试剂会与污水中溶解的磷离子结合形成不溶性化合物纯水设备，但出于经济原因，用于磷沉淀的金属盐试剂主要是Fe3+盐、Fe2+盐和Al3+盐，它们在溶液和悬浮状态下使用。除金属盐外，氢氧化钙还可用作沉淀剂，反应生成水不溶性磷酸钙。

铝盐凝固沉淀

Al2 (SO4) 3 + 6h2o - 2al (OH) 3 + 3so42 - co2 + 6

Al2 (SO4) 3 + 2 po4 alpo4-2 + 3 so42 -

在pH值为6.0到6.5时，每摩尔磷需要1.5到3.0摩尔铝。如果水是碱性的，在添加铝之前，应降低pH值以减少Al(OH)3的析出。

铁盐的凝结和沉淀

Fe2 (SO4) 3 + 3 hco3 - Fe (OH) 3 + 2 so42 - co2 + 3

Fe3 + + PO43 - FePO4左pH = 5 ~ 5.5

每摩尔磷需要铁(Fe3+) 1.5—3mol，最佳pH值为5.0。对于磷含量在5mg/l左右的二次处理水，添加100-200mg/l氯化铁(fecl3.6h2o)可获得90%以上的除磷率。

金属氢氧化物会形成较大的絮凝体，有利于沉淀产物的絮凝，并吸附胶体物质和细小悬浮颗粒。需要指出的是，化学沉淀反应中以化学除磷为目的的有机物的沉淀去除是次要的，而有机胶体和悬浮物在絮凝体中的凝固是分离的决定性过程。

沉淀效果受PH值的影响实验室纯水设备，金属磷酸盐的溶解度也受PH值的影响。铁盐的最佳PH值范围为5.0至5.5，铝盐的最佳PH值范围为6.0至7.0，因为FePO4或AIPO4在这些PH值范围内溶解性最低。此外，金属盐剂的使用会给污水和污泥处理带来好处，如降低污泥指数，有利于甲烷脱硫。

金属盐的加入会增加污水处理厂出水中Cl-或so2-4离子的含量。应特别注意沉降剂溶液中是否存在额外的酸。

金属盐的加入会相应地降低污水的碱度，这可能会对净化产生不利的影响。同时沉淀法中使用硫酸铁时，必须考虑对硝化的影响。

此外，如果污水处理污泥用于农业，在使用金属盐除磷时纯水设备，必须考虑铝或铁负荷对农业的影响。

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。

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。

3、化学除磷药剂投加点的优缺点

化学除磷工艺可按化学药剂的投加地点来分类，实际中常采用的有：前置除磷、同步除磷和后置除磷。

前置除磷工艺的特点是化学药剂投加在沉砂池中、初沉池的进水渠（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）在初沉池中通过沉淀被分离。如果生物段采用的是生物滤池，则不允许使用铁盐药剂，以防止对填料产生危害（产生黄锈）。

前置除磷工艺由于仅在现有工艺前端增加化学除磷措施，比较适合于现有污水处理厂的改建，通过这一工艺步骤不仅可以除磷，而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的化学药剂主要是石灰和金属盐药剂。前置除磷后控制剩余磷酸盐的含量为1.5-2.5mg/L，完全能满足后续生物处理对磷的需要。

同步除磷是目前使用广泛的化学除磷工艺，在国外约占所有化学除磷工艺的50%。其工艺是将化学药剂投加在曝气池出水或二沉池进水中，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。

目前已确定对于活性污泥法工艺和生物转盘工艺可采用同步化学除磷方法，但对于生物滤池工艺能否将药剂投加在二次沉淀池进水中尚值得探讨。

后置除磷是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物处理相分离的设施中进行，因此也叫二段法工艺。一般将化学药剂投加到二沉池后的一个混合池中，并在其后设置絮凝池和沉淀池（或气浮池）。

对于要求不严的受纳水体，在后置除磷工艺中可采用石灰乳液药剂，但必须对出水pH值加以控制，如可采用CO2进行中和纯水设备。

采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷，但因为需要恒定供应空气因而运行费用较高。

4、化学除磷对污水处理的影响

(1)化学除磷对污水处理厂出水金属含量的影响

在污水处理厂出水中金属和药剂的含量主要取决于对悬浮物的分离，实验室纯水设备当然药剂的投加、投加系数β、pH值、污水碱度及投加技术也都对其有影响。

在污水处理厂出水中的铁和铝一般是难溶解的磷酸盐和氢氧化物，并以悬浮状态存在。

在正常药剂投加量、pH为中性及有足够好的二次沉淀池或沉淀池的情况下，铝和铁的含量一般不会超过1.0mg/l，而且尽管污水处理厂进水中的铁常常超过1.0mg/l；对于絮凝滤池出水中铁或铝的含量一般小于0.5mg/l。

(2)化学除磷对出水中盐含量的影响

采用金属药剂进行磷沉析必然会导致污水处理厂出水中的盐(Cl-或SO42-含量)增加。

含有少量工业废水的城市污水处理厂正常出水中Cl-＜100mg/l、SO24-＜200mg/l ，也就是说采用金属药剂后出水中的盐含量Cl-升高50%、SO42-升高25%。当受纳水体有严格求时，应对盐含量进行验算。

因在磷酸盐沉析的同时，重碳酸盐也被去除，所以出水中的总含盐量(电导率)几乎保持不变。

(3)化学除磷对碱度的影响

水的碱度是指使一升水达到某一PH值的HCI用量，碱度也是指对酸的缓冲能力。污水处理厂进水的碱度对应的是其所在流域饮用水的碱度和由铵产生的碱度。在磷酸盐沉析时，只要铁或铝离子进入水溶液中就形成六水复和体；一般形式为Me(H2O)3+6(Me：金属)，这种复合体象酸一样可进一步水解：

Me(H2O)63+→3H++Me(OH)3+3H2O

该反应与溶液的pH值有关，同时会降低水的碱度。由于氢氧化物以难溶的复合体形式沉析出来，不会提高污水的碱度，所以对于金属氢氧化物的沉析必须估算酸当量，对于金属磷酸盐的沉析也是一样。同步沉析中分离磷酸盐只能略微提高污水的碱度。

(4)化学除磷对剩余污泥产量的影响

正如前面所述的一样，污水中溶解性磷去除结果就是产生污泥，不同的工艺，污泥的排除位置也不相同。对于同步沉析则是以剩余污泥的形式排出设施。剩余污泥产量是污泥处理设计、运行的重要参数，带有同步沉析化学除磷时，单位污泥产量是由去除BOD5产生的剩余污泥和同步沉析除磷的沉析物所组成。

对于由同步沉析，化学除磷产生污泥由沉析药剂的类型、所投加金属离子与需沉析磷的克分子比来确定。在投加系数β=1.5时，投加1kgFe产生产2.5kg的干物质，或投加1kgAl产生产4kg的干物质。

(5)化学除磷对硝化反应的影响

在采用硫酸铁药剂进行同步沉析时，对硝化反应是有阻碍影响的，在这种情况下故而推荐将污泥泥龄提高10%。实验室纯水设备采用氯化铁盐药剂对硝化反应是没有影响的。表2是各种沉析工艺对硝化反应的影响系数纯水设备，这种影响系数是指在特定工艺条件下的污泥泥龄与常规工艺条件下(无磷的去除，且在同等硝化反应能力情况下)的污泥泥龄的比值。

因为在前沉析的同时非溶解状的碳化合物也会被沉析出来，由此不能为氮氧化过程的稳定所要求的反硝化反应提供足够的碳化合物，所以前沉析对氮的去除也会产生负作用。经常出现的问题是，通过一次沉淀已去除掉许多碳化合物，这常不足于前置反硝化反应所需，再经前沉析更加剧了这种矛盾。苏州皙全皙全纯水设备公司可根据客户要求制作各种流量的纯水设备，超纯水设备及软水处理设备。纯水设备，实验室纯水设备。