轉載：如何投加藥劑，才能讓化學除磷更有效？
來(lai)源：西安綠標水環境科技有限公司(si) 閱讀(du)：5046 更(geng)新時間：2020-07-08 13:39本文轉(zhuan)載自《工業建筑》雜志社有限公司的(de)公眾號“環境(jing)工程(cheng)”。
要保證TP達到更嚴格的排(pai)放限值，必須分析(xi)來說中的磷組分，常規的化(hua)學除(chu)磷，去除(chu)的主要(yao)是正磷酸(suan)(suan)鹽(yan)，而對于有(you)機(ji)磷及偏磷酸(suan)(suan)鹽(yan)等是很難去除(chu)的，通常需要(yao)次氯酸(suan)(suan)鈉化(hua)學氧化(hua)或堿(jian)性水解的方式將其(qi)分解成正磷酸(suan)(suan)鹽(yan)，然后通過化(hua)學藥劑(ji)去除(chu)。
而我們所稱的化學除磷其實(shi)指的就是(shi)去除正磷酸鹽！
化學除(chu)磷主要是通過化學沉析過程(cheng)完成的，化學沉析是指通過(guo)向(xiang)污水(shui)中投加無機金(jin)屬(shu)鹽(yan)藥劑與污水(shui)中溶解性(xing)的鹽(yan)類（如磷酸鹽(yan)）反應生成顆粒狀、非溶解性(xing)的物質。實際上投加化學藥劑后，污水中進行的不僅是沉析反應，同時還發生著化學絮凝作用，即形成的細小的非溶解狀的固體物互相粘結成較大形狀的絮凝體。
為了生成非溶解性的磷酸鹽化合物，用于化學除磷的化學藥(yao)劑主要是(shi)金屬鹽藥(yao)劑和氫氧化鈣。許多高價金屬離子藥劑投加到污水中后都會與污水中的溶解性磷離子結合生成難溶解性的化合物，但出于經濟原因考慮，用于磷沉析的金屬鹽藥劑主要是Fe3+鹽、Fe2+鹽和Al3+鹽，這些藥劑是以溶液和懸浮液狀態使用的。除金屬鹽藥劑外，氫氧化鈣也用作沉析藥劑，反應生成不溶于水的磷酸鈣。
鋁鹽除磷方程式：
Al2(SO4)3+6H2O→2Al(OH)3+3SO42-+6CO2Al2(SO4)3+2PO43-→2AlPO4+3SO42-在pH為6.0-6.5的條件下，每1mol的磷需要加鋁1.5～3.0mol。如果水顯堿性，在加鋁之前應先降低pH以減少Al(OH)3沉淀。
鐵鹽除磷方程式：
Fe2(SO4)3+3HCO3-→Fe(OH)3+2SO42-+3CO2Fe3++PO43-→FePO4↓ pH=5～5.5每1mol磷需要加鐵（Fe3+)1.5～3mol，最佳pH為5.0。
對磷含量為5mg/L左右的二級處理水，通過投加100～200mg/L的氯化鐵（FeCl3.6H2O)就可以得到90％以上的磷去除率。
金屬氫氧化物會形(xing)成大塊的(de)絮(xu)凝體，這對于沉(chen)(chen)析產物的(de)絮(xu)凝是有(you)利的(de)，同時還會吸(xi)附膠(jiao)體狀的(de)物質、細微(wei)懸浮顆粒。需要注意的(de)是有(you)機物在(zai)以化學除(chu)(chu)磷為(wei)目的(de)化學沉(chen)(chen)析反應(ying)中(zhong)的(de)沉(chen)(chen)析去除(chu)(chu)是次要的(de)，但(dan)在(zai)分離時有(you)機性膠(jiao)體以及懸浮物的(de)凝結(jie)在(zai)絮(xu)凝體中(zhong)則是決定性的(de)過程。
沉析效果是受pH值影響的，金屬磷酸鹽的溶解性同樣也受pH的影響。對(dui)于鐵鹽最(zui)佳pH值范(fan)圍(wei)為5.0～5.5，對(dui)于鋁鹽為6.0～7.0，因為在以上pH值范圍內FePO4或AIPO4的溶解性最小。另外使用金屬鹽藥劑會給污水和污泥處理還會帶來益處，比如會降低污泥的污泥指數，有利于沼氣脫硫等。
由于金屬鹽藥劑的投加會使污水處理廠出水中的Cl-或SO42-離子含量增加。如果沉析藥劑溶液中另外含有酸的話，則需特別加以注意。
投加金屬鹽(yan)藥(yao)劑后相應會(hui)降低污水的堿度，這也(ye)許會(hui)對凈化產(chan)生不利影響(xiang)。當在同步沉析(xi)工藝中(zhong)使用(yong)硫酸(suan)鐵時，必須考慮(lv)對硝化反應的影響(xiang)。
另外，如果污水處理(li)廠污泥(ni)用于(yu)農業，使用金屬(shu)鹽藥劑除磷時必須考慮鋁(lv)或者鐵負荷對(dui)農業的(de)影響。
石灰(hui)除磷方(fang)程式(shi)：
5Ca2++4OH-+3HPO42-→Ca5OH(PO4)3+3H2O為使磷的去除率達到90％以上，需要把pH值調到10.5～11.0以上。Ca/P的重量比為2.2:1以上。
沉析過程中，對于不溶解性的磷酸鈣的形成起主要作用的不是Ca2+，而是OH-離子，因為隨著pH值的提高，磷酸鈣的溶解性降低，采用Ca(OH)2除磷要求的pH值為8.5以上。
但在pH值為8.5到10.5的范圍內除了會產(chan)生磷酸鈣沉析外，還(huan)會產(chan)生碳酸鈣，這也許會導(dao)致在池(chi)壁或渠、管壁上結(jie)垢。與鈣進行磷(lin)酸鹽沉(chen)析的反應除了受到pH值的影響，另(ling)外還(huan)受到碳酸氫(qing)根濃度(du)(堿度(du))的影響。在一定的(de)pH值情況下，鈣的投加量(liang)是與堿度成正比的(de)。
對于軟(ruan)或(huo)中硬(ying)的污水，采用鈣沉析時(shi)，為(wei)了達到(dao)所要(yao)求的pH值所需要(yao)的鈣量是很少的，具有強緩沖(chong)能(neng)力的污水相反則要(yao)求較(jiao)大(da)的鈣投加量。
化學除磷工藝可按化學藥劑的投加地點來分類，實際中常采用的有：前置除磷、同步(bu)除磷和后(hou)置除磷。
前置除磷工藝(yi)的(de)(de)(de)特點(dian)是化學藥劑投(tou)加在沉(chen)(chen)砂池(chi)(chi)中(zhong)、初(chu)沉(chen)(chen)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)進水渠（管）中(zhong)、或者(zhe)文丘里渠（利用渦(wo)流）中(zhong)。其(qi)一般(ban)需要設置產(chan)生渦(wo)流的(de)(de)(de)裝置或者(zhe)供給能量(liang)以滿足混合的(de)(de)(de)需要。相應產(chan)生的(de)(de)(de)沉(chen)(chen)析產(chan)物（大塊狀的(de)(de)(de)絮(xu)凝體）在初(chu)沉(chen)(chen)池(chi)(chi)中(zhong)通過沉(chen)(chen)淀被(bei)分離。如果生物段(duan)采用的(de)(de)(de)是生物濾池(chi)(chi)，則(ze)不允許(xu)使用鐵鹽(yan)藥劑，以防止(zhi)對填(tian)料產(chan)生危害(hai)（產(chan)生黃(huang)銹）。
前(qian)(qian)置除(chu)磷工(gong)藝由(you)于(yu)僅(jin)在(zai)現(xian)有(you)工(gong)藝前(qian)(qian)端增加化學(xue)除(chu)磷措施(shi)，比較適合于(yu)現(xian)有(you)污水處理廠的改(gai)建，通(tong)過(guo)這一工(gong)藝步驟不僅(jin)可以除(chu)磷，而(er)且可以減少生物處理設施(shi)的負荷。常用(yong)的化學(xue)藥劑主要是石灰和金屬鹽(yan)藥劑。前(qian)(qian)置除(chu)磷后控(kong)制(zhi)剩余磷酸鹽(yan)的含量為1.5-2.5mg/L，完全(quan)能(neng)滿足后續生物處理對磷的需要。
同步除磷是目(mu)前使用最廣泛的化(hua)學除(chu)(chu)磷(lin)工(gong)藝(yi)，在國外約占(zhan)所(suo)有化(hua)學除(chu)(chu)磷(lin)工(gong)藝(yi)的50%。其工(gong)藝(yi)是將化(hua)學藥劑投加在曝氣池(chi)出水(shui)或二沉池(chi)進水(shui)中，個別情況也有將藥劑投加在曝氣池(chi)進水(shui)或回流(liu)污泥渠(qu)（管(guan)）中。
目前已確定對(dui)于活性污泥(ni)法工藝和生物(wu)轉盤工藝可采用同(tong)步化學除(chu)磷方法，但對(dui)于生物(wu)濾(lv)池工藝能(neng)否將藥劑投加在二次沉淀(dian)池進水(shui)中尚值得(de)探(tan)討。
后(hou)置除磷(lin)是(shi)將沉(chen)析(xi)、絮凝以及被絮凝物質(zhi)的分離(li)在一個(ge)與生物處理相分離(li)的設施中進(jin)行，因此也叫(jiao)二段法工藝(yi)。一般將化學(xue)藥劑投加(jia)到二沉(chen)池后(hou)的一個(ge)混(hun)合池中，并(bing)在其(qi)后(hou)設置(zhi)絮凝池和(he)沉(chen)淀池（或氣浮(fu)池）。
對于要(yao)求(qiu)不嚴的受(shou)納水體(ti)，在后置除磷(lin)工(gong)藝中可(ke)采(cai)用石灰乳液藥劑(ji)，但必(bi)須對出(chu)水pH值(zhi)加以控制，如可(ke)采(cai)用CO2進(jin)行中和。
采用氣(qi)(qi)浮池可以比沉淀池更(geng)好地去除懸(xuan)浮物(wu)和(he)總磷(lin)，但因為需(xu)要恒定供應空(kong)氣(qi)(qi)因而運(yun)行費用較高(gao)。
在室外排水設計(ji)規范 GB50014-2006（2014年版）中(zhong)對于(yu)化學除磷設計(ji)做(zuo)了(le)以下幾個規定：
1、關于化(hua)學(xue)除磷(lin)應用(yong)范(fan)圍的規定
《城鎮(zhen)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)污(wu)(wu)染物排放標(biao)準(zhun)(zhun)》GB 18918規定的總磷的排放標(biao)準(zhun)(zhun)：當達到一級A標(biao)準(zhun)(zhun)時(shi)，在2005年12月(yue)31日前建(jian)設的污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)為1mg/L，2006年1月(yue)1日起(qi)建(jian)設的污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)為0.5mg/L。一般城鎮(zhen)污(wu)(wu)水(shui)(shui)經生物除(chu)磷后，較難達到后者(zhe)的標(biao)準(zhun)(zhun)，故可輔(fu)以化學除(chu)磷，以滿足出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質的要求。
強化一級處理，可去除污水中絕大部分磷。上海白龍港污水廠試驗表明，當FeCl3投加量為40mg/L～80mg/L，或Al2(SO4)3·18H2O投加量為60mg/L～80mg/L時，進出水磷酸鹽磷濃度分別為2mg/L～9mg/L和0.2mg/L～1.1mg/L，去除率為60％～95％。
污(wu)泥厭氧處(chu)理過程中(zhong)的(de)上清液(ye)、脫水(shui)(shui)機的(de)過濾液(ye)和濃縮池上清液(ye)等，由于(yu)在厭氧條(tiao)件(jian)下，有大量含(han)磷物質(zhi)釋放到液(ye)體(ti)中(zhong)，若回流入污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統(tong)，將造成(cheng)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統(tong)中(zhong)磷的(de)惡性循環，因此應(ying)先進行除磷，一般宜采用化學除磷。
2、關(guan)于(yu)藥劑投(tou)加點的規定
以生物反應池為界，在生物反(fan)應(ying)池前投加為前置投加，在生物反(fan)應(ying)池后(hou)(hou)投加為后(hou)(hou)置投加，投加在生物反應池內為同步投加，在生物反應池前、后都投加為多點投加。
前置投(tou)加點在原(yuan)污水(shui)處，形成沉淀物與初沉污泥一起排除。前置投加的(de)優點(dian)是還可去除相(xiang)當(dang)數量的(de)有機物，因(yin)此能減少生(sheng)物處理(li)的(de)負荷。
后(hou)置投加(jia)點是在(zai)生物(wu)處(chu)理之后，形成的(de)沉(chen)淀(dian)(dian)物(wu)通過另設(she)的(de)固液(ye)分離裝(zhuang)置(zhi)進行(xing)分離，這一方法(fa)的(de)出水(shui)水(shui)質好(hao)，但需增(zeng)建固液(ye)分離設(she)施。同步投(tou)加點(dian)為初(chu)次沉(chen)淀(dian)(dian)池出水(shui)管(guan)道或(huo)生物(wu)反應池內，形成的(de)沉(chen)淀(dian)(dian)物(wu)與剩余(yu)污泥(ni)一起排除(chu)。多點(dian)投(tou)加點(dian)是在(zai)沉(chen)砂(sha)池、生物(wu)反應池和(he)固液(ye)分離設(she)施等位置(zhi)投(tou)加藥(yao)劑(ji)，其(qi)可(ke)以降低投(tou)藥(yao)總量，增(zeng)加運行(xing)的(de)靈(ling)活性。由于pH值的(de)影響，不可(ke)采(cai)用石灰作混凝劑(ji)。在(zai)需要硝化的(de)場合(he)，要注意鐵(tie)、鋁對(dui)硝化菌(jun)的(de)影響。
3、關于(yu)藥(yao)劑種(zhong)類(lei)、劑量(liang)和(he)投(tou)加點宜(yi)根據試驗確定(ding)的規定(ding)
由于(yu)污(wu)水水質(zhi)和環(huan)境條件各異，因(yin)而(er)宜根(gen)據試驗確定(ding)最佳藥劑(ji)種類、劑(ji)量和投加(jia)點(dian)。
4、關于化(hua)學除(chu)磷(lin)藥(yao)劑的規定
鋁(lv)(lv)鹽(yan)(yan)有硫(liu)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)、鋁(lv)(lv)酸(suan)(suan)鈉和聚合(he)鋁(lv)(lv)等，其(qi)中(zhong)硫(liu)酸(suan)(suan)鋁(lv)(lv)較常(chang)用。鐵(tie)(tie)(tie)鹽(yan)(yan)有三氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)、氯(lv)化(hua)(hua)亞(ya)鐵(tie)(tie)(tie)、硫(liu)酸(suan)(suan)鐵(tie)(tie)(tie)和硫(liu)酸(suan)(suan)亞(ya)鐵(tie)(tie)(tie)等，其(qi)中(zhong)三氯(lv)化(hua)(hua)鐵(tie)(tie)(tie)最常(chang)用。
采用(yong)鋁鹽或鐵(tie)鹽除磷時(shi)，主要生成(cheng)難溶性的(de)磷酸(suan)(suan)鋁(lv)或磷酸(suan)(suan)鐵，其(qi)投(tou)(tou)(tou)加量(liang)與污水中(zhong)總磷量(liang)成(cheng)正比。可用(yong)于(yu)生物反應池的(de)前置(zhi)、后置(zhi)和同步投(tou)(tou)(tou)加。采用(yong)亞(ya)鐵鹽(yan)需先氧化成(cheng)鐵鹽(yan)后才能取(qu)得最大除磷效果，因(yin)此其(qi)一(yi)般不作為后置(zhi)投(tou)(tou)(tou)加的(de)混凝劑，在前置(zhi)投(tou)(tou)(tou)加時(shi)，一(yi)般投(tou)(tou)(tou)加在曝(pu)氣沉砂池中(zhong)，以使亞(ya)鐵鹽(yan)迅速(su)氧化成(cheng)鐵鹽(yan)。
采用石灰除磷(lin)時，生成Ca5(PO4)3OH沉淀，其溶解度與pH值有關，因而所需石灰量取決于污水的堿度，而不是含磷量。石灰作混凝劑不能用于同步除磷，只能用于前置或后置除磷。石灰用于前置除磷后污水pH值較高，進生物處理系統前需調節pH值；石灰用于后置除磷時，處理后的出水必須調節pH值才能滿足排放要求；石灰還可用于污泥厭氧釋磷池或污泥處理過程中產生的富磷上清液的除磷。
用石灰(hui)除磷，污(wu)泥(ni)量較鋁鹽(yan)(yan)或鐵鹽(yan)(yan)大很多，因而(er)很少采(cai)用。加(jia)入少量陰(yin)離子(zi)(zi)、陽離子(zi)(zi)或陰(yin)陽離子(zi)(zi)聚合電解質，如聚丙烯(xi)酰胺(an)(PAM)，作為助凝劑，有利于分散(san)的游離金(jin)屬磷酸鹽(yan)(yan)絮體混凝和(he)沉淀。
5、關于(yu)鋁鹽或鐵鹽作混(hun)凝劑時，投加量的規定(ding)
理論上，三價鋁(lv)和鐵離子(zi)與等摩爾磷(lin)酸(suan)(suan)反應生成磷(lin)酸(suan)(suan)鋁(lv)和磷(lin)酸(suan)(suan)鐵。由(you)于污(wu)水中成分極其復雜，含有(you)大量陰離子(zi)，鋁(lv)、鐵離子(zi)會與它們反應，從(cong)而(er)消(xiao)耗混凝劑(ji)，根據經驗投加(jia)時其摩爾比(bi)宜為1.5～3。
6、關(guan)于應考慮污(wu)泥量的(de)規定
化學除磷時會產生較多的污泥。采用鋁鹽或鐵鹽作混凝劑時，前置投加，污泥量增加40％～75％；后置投加，污泥量增加20％～35％；同步投(tou)加，污泥(ni)量(liang)增加15％～50％。采(cai)用石灰(hui)作混(hun)凝(ning)劑時，前(qian)置(zhi)投加，污泥(ni)量(liang)增加150％～500％；后置(zhi)投加，污泥量增加130％～145％。
7、規(gui)定了接觸腐蝕(shi)性物質的設備應采取防腐蝕(shi)措施(shi)
來源：環(huan)保工程師
