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含磷废水中除磷药剂如何投放除磷效果最好?

作者:废水处理工艺师 来源:苏州安峰 日期:2018-8-13 13:10:13 人气:1314
苏州安峰环保是一家专业进行水处理的公司,在含磷废水、循环水、冷却水处理、冷却塔处理等方面有着最为专业的技术处理团队。含磷废水一直是企业废水处理的重点。企业在进行含磷废水处理时,会对含磷废水投放一些除磷的药剂。含磷废水的投放除磷药剂是一个重点工作,在投放过程中要对废水的水质和有机成分进行检测,制定最终的水片方案。那么,除磷药剂如何投加效果最好?投加量又是如何计算的呢?

  一、化学除磷的原理

  企业在进行含磷废水处理中,化学除磷药剂有三类,分别是石灰,铝盐和铁盐等。

  由于石灰对生物处理的pH影响较大,加之容易引起管道堵塞问题,所以以生物除磷为主的污水厂很少使用。

  国内较常用的是铁盐或铝盐,它们与磷的化学反应如式(1)、(2)。

  Al3++PO3-4→AlPO4↓(1)

  Fe3++PO3-4→FePO4↓(2)

  与沉淀反应相竞争的反应是金属离子与OH-的反应,反应式如式(3)、(4)。

  Al3++3OH-→Al(OH)3↓(3)

  Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(4)

  金属氢氧化物会形成大块的絮凝体,这对于沉淀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。

  二、除磷药剂投加位置的选择

  除磷药剂的投加位置有以下三种。

  1、预沉淀除磷:在初沉池前投加化学药剂,通过排除初沉池的污泥达到除磷的目的。但是这种方法会大量增加污泥产量,并且对后续反硝化反应造成影响,一般不推荐使用。

  2、同步沉淀除磷:在生化反应池中投加化学药剂,通过排除二沉池的剩余污泥除磷。

  同步沉淀除磷一般是在生化反应池曝气区尾部投加除磷药剂,结合生物除磷过程,将绝大部分的磷在生物处理段内予以去除。这种方法除磷效率高,节省投药量,而且可以改善活性污泥在二沉池中的沉降性能,提高回流污泥浓度。

  3、后沉淀除磷:即在二沉池后投加化学药剂,通过混合、絮凝及分离设施将残余在出水中的磷去除。

  后沉淀除磷一般须设混凝反应池及终沉池,投资大,运行费用高。

  综上,辅助化学除磷的最佳投药位置宜设在生化反应池曝气区尾部。同时,预留二沉池后除磷药剂投加点,以备应急情况下投入使用,确保最终出水。

  三、除磷药剂投加量的计算

  由式(1)和式(2)可知去除1mol的磷酸盐,需要1mol的铁离子或铝离子。

  由于在实际工程中,反应并不是100%有效进行的,加之OH-会参与竞争,与金属离子反应,生成相应的氢氧化物,如式(3)和式(4),所以实际化学沉淀药剂一般需要超量投加,以保证达到所需要的出水P浓度。

  《给水排水设计手册》第5册和德国设计规范中都提到了同步沉淀化学除磷可按1mol磷需投加1.5mol的铝盐(或铁盐)来考虑。

  为了计算方便,实际计算中将摩尔换算成质量单位。

  如:1molFe=56gFe,1molAl=27gAl,1molP=31gP;

  也就是说去除1kg磷,当采用铁盐时需要投加:1.5×(56/31)=2.7kgFe/kgP;

  当采用铝盐时需投加:1.5×(27/31)=1.3kgAl/kgP。

  四、需要辅助化学除磷去除的磷量计算

  同步沉淀化学除磷系统中,想要计算出除磷药剂的投加量,关键是先求得需要辅助化学除磷去除的磷量。对于已经运行的污水处理厂及设计中的污水处理厂其算法有所不同。

  1、已经运行的污水处理厂PPrec=PEST-PER

  (5)式中PPrec———需要辅助化学除磷去除的磷量,mg/L;

  PEST———二沉池出水总磷实测浓度,mg/L;

  PER———污水处理厂出水允许总磷浓度,mg/L。

  2、设计中的污水处理厂

  根据磷的物料平衡可得:PPrec=PIAT-PER-PBM-PBioP

  (6)式中PIAT———生化系统进水中总磷设计浓度,mg/L;

  PBM———通过生物合成去除的磷量,PBM=0.01CBOD,IAT,mg/L;CBOD,IAT———生化系统进水中BOD5实测浓度,mg/L;

  PBioP———通过生物过量吸附去除的磷量,mg/L。

  PBioP值与多种因素有关,德国ATV-A131标准中推荐PBioP的取值可根据如下几种情况进行估算:

  (1)当生化系统中设有前置厌氧池时:PBioP可按(0.01~0.015)CBOD,IAT进行估算。

  (2)当水温较低、出水中硝态氮浓度≥15mg/L,即使设有前置厌氧池,生物除磷的效果也将受到一定的影响,PBioP可按(0.005~0.01)CBOD,IAT进行估算。

  (3)当生化系统中设有前置反硝化或多级反硝化池,但未设厌氧池时,PBioP可按≤0.005CBOD,IAT进行估算。

  (4)当水温较低,回流至反硝化区的内回流混合液部分回流至厌氧池时(此时为改善反硝化效果将厌氧池作为缺氧池使用),PBioP可按≤0.005CBOD,IAT进行估算。

  五、计算案例

  eg1:已建污水处理厂某城镇污水处理厂规模为2万m3/d,已建成稳定运行,二沉池出水排放标准总磷PER≤1.0mg/L,运行数据表明二沉池出水实测总磷浓度PEST=2.5mg/L,欲采用液体三氯化铁(FeCl3)作为同步化学除磷药剂,其有效成分为40%(400gFeCl3/kgFeCl3溶液),密度为1.42kg/L,求所需除磷药剂量。

  解:按式(5)进行计算PPrec=2.5-1.0=1.5mgP/L;

  所需Fe的投加量至少为2.7×1.5×20000×10-3=81kgFe/d;

  折算成每天需要有效成分为40%的FeCl3溶液体积量为:V=81/[40%×56/(56+35.5×3)×1.42]=0.42m3FeCl3/d。

  eg2:设计中的污水处理厂某城镇污水处理厂设计水量为4万m3/d,采用A2/O生物脱氮除磷工艺,厌氧池进水水质为:BOD5(CBOD,IAT)=200mg/L,TP(PIAT)=6mg/L,设计水温12℃,冬季运行时为保证脱氮效果,需将部分厌氧区作为缺氧区使用。

  二沉池出水BOD5排放标准CBOD,EST≤10mg/L,出水总磷排放标准PEST≤0.5mg/L。设计采用固体聚氯化铝(PAC)作为辅助化学除磷的药剂,其有效成分为30%(300gAl2O3/kgPAC)。

  为同步沉淀除磷,计算该污水处理厂冬季运行时所需的除磷药剂量。

  解:通过生物合成去除的磷为:

  PBM=0.01CBOD,IAT=0.01×200=2mgP/L;

  通过生物过量吸附去除的磷为:

  PBioP≤0.005CBOD,IAT=0.005×200=1mgP/L。

  可以看出,在对含磷废水处理中需要计算质量单位,并且对1mol中计算铁离子和铝离子,并经过系列的化学分子式计算出最终的除磷药剂的使用计量。含磷废水在处理时要精确计算中所含磷的主要成分,这样在整个除磷过程中,才能最经济有效的完成废水处理的整个过程。含磷废水应该在企业生产中引起足够的重视,如果你的企业中的含磷废水,可以拨打安峰咨询电话免费检测水质。


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