第一章、     化學(xué)除磷

1.1、     化學(xué)除磷原理

化學(xué)除磷主要是通過(guò)化學(xué)沉析過(guò)程完成的，化學(xué)沉析是指通過(guò)向污水中投加無(wú)機金屬鹽藥劑與污水中溶解性的鹽類(lèi)（如磷酸鹽）反應生成顆粒狀、非溶解性的物質(zhì)。實(shí)際上投加化學(xué)藥劑后，污水中進(jìn)行的不僅是沉析反應，同時(shí)還發(fā)生著(zhù)化學(xué)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。

污水沉析反應可以簡(jiǎn)單的理解為：水中溶解狀的物質(zhì)，大部分是離子狀物質(zhì)轉換為非溶解、顆粒狀形式的過(guò)程，絮凝則是細小的非溶解狀的固體物互相粘結成較大形狀的過(guò)程，所以絮凝不是相轉移過(guò)程。絮凝是用于改善沉淀池的沉淀效果，而沉析則用于污水中溶解性磷的去除。

1.2、     化學(xué)除磷藥劑

為了生成非溶解性的磷酸鹽化合物，用于化學(xué)除磷的化學(xué)藥劑主要是金屬鹽藥劑和氫氧化鈣。許多高價(jià)金屬離子藥劑投加到污水中后都會(huì )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(jīng)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(tài)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。

表1  污水凈化常用藥劑

鋁鹽的混凝沉淀

Al2(SO4) 3 + 6H2O----2Al(OH) 3+3SO42-+6CO2

Al2 (SO4) 3 + 2PO4----2AlPO4+3SO42-

在pH為6.0—6.5的條件下，每1mol的磷需要加鋁1.5-3.0 mol。如果水顯堿性，在加鋁之前應先降低pH以減少Al(OH)3 沉淀。

鐵鹽的混凝沉淀

Fe2(SO4)3 + 3HCO3----Fe(OH)3+2SO42-+3CO2

Fe3+ + PO43----FePO4↓   pH=5～5.5

每1mol磷需要加鐵（Fe3+) 1.5—3 mol，最佳pH為5.0。
對磷含量為5mg/l左右的二級處理水，通過(guò)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(huì )形成大塊的絮凝體，這對于沉析產(chǎn)物的絮凝是有利的，同時(shí)還會(huì )吸附膠體狀的物質(zhì)、細微懸浮顆粒。需要注意的是有機物在以化學(xué)除磷為目的化學(xué)沉析反應中的沉析去除是次要的，但在分離時(shí)有機性膠體以及懸浮物的凝結在絮凝體中則是決定性的過(guò)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。對于鐵鹽最佳PH值范圍為5.0～5.5，對于鋁鹽為6.0～7.0，因為在以上PH值范圍內FePO4或AlPO4的溶解性最小。另外使用金屬鹽藥劑會(huì )給污水和污泥處理還會(huì )帶來(lái)益處，比如會(huì )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(huì )使污水處理廠(chǎng)出水中的Cl-或SO2-4離子含量增加。如果沉析藥劑溶液中另外含有酸的話(huà)，則需特別加以注意。

投加金屬鹽藥劑后相應會(huì )降低污水的堿度，這也許會(huì )對凈化產(chǎn)生不利影響。當在同步沉析工藝中使用硫酸鐵時(shí)，必須考慮對硝化反應的影響。

另外，如果污水處理廠(chǎng)污泥用于農業(yè)，使用金屬鹽藥劑除磷時(shí)必須考慮鋁或者鐵負荷對農業(yè)的影響。

石灰的混凝沉淀

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。

沉折過(guò)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(zhù)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(huì )產(chǎn)生磷酸鈣沉析外，還會(huì )產(chǎn)生碳酸鈣，這也許會(huì )導致在池壁或渠、管壁上結垢。其反應式

Ca2++ CO32-→CaCO3

與鈣進(jìn)行磷酸鹽沉析的反應除了受到PH值的影響，另外還受到碳酸氫根濃度(堿度)的影響。在一定的PH值惰況下，鈣的投加量是與堿度成正比的。

對于軟或中硬的污水，采用鈣沉析時(shí)，為了達到所要求的PH值所需要的鈣量是很少的，具有強緩沖能力的污水相反則要求較大的鈣投加量。

1.3、     化學(xué)除磷工藝

化學(xué)除磷工藝可按化學(xué)藥劑的投加地點(diǎn)來(lái)分類(lèi)，實(shí)際中常采用的有：前置除磷、同步除磷和后置除磷。

前置除磷工藝的特點(diǎn)是化學(xué)藥劑投加在沉砂池中、初沉池的進(jìn)水渠（管）中、或者文丘里渠（利用渦流）中。其一般需要設置產(chǎn)生渦流的裝置或者供給能量以滿(mǎn)足混合的需要。相應產(chǎn)生的沉析產(chǎn)物（大塊狀的絮凝體）在初沉池中通過(guò)沉淀被分離。如果生物段采用的是生物濾池，則不允許使用鐵鹽藥劑，以防止對填料產(chǎn)生危害（產(chǎn)生黃銹）。

前置除磷工藝由于僅在現有工藝前端增加化學(xué)除磷措施，比較適合于現有污水處理廠(chǎng)的改建，通過(guò)這一工藝步驟不僅可以除磷，而且可以減少生物處理設施的負荷。常用的化學(xué)藥劑主要是石灰和金屬鹽藥劑。前置除磷后控制剩余磷酸鹽的含量為1.5-2.5mg/L，完全能滿(mǎn)足后續生物處理對磷的需要。

同步除磷是目前使用最廣泛的化學(xué)除磷工藝，在國外約占所有化學(xué)除磷工藝的50%。其工藝是將化學(xué)藥劑投加在曝氣池出水或二沉池進(jìn)水中，個(gè)別情況也有將藥劑投加在曝氣池進(jìn)水或回流污泥渠（管）中。目前已確定對于活性污泥法工藝和生物轉盤(pán)工藝可采用同步化學(xué)除磷方法，但對于生物濾池工藝能否將藥劑投加在二次沉淀池進(jìn)水中尚值得探討。

后置除磷是將沉析、絮凝以及被絮凝物質(zhì)的分離在一個(gè)與生物處理相分離的設施中進(jìn)行，因此也叫二段法工藝。一般將化學(xué)藥劑投加到二沉池后的一個(gè)混合池中，并在其后設置絮凝池和沉淀池（或氣浮池）。

對于要求不嚴的受納水體，在后置除磷工藝中可采用石灰乳液藥劑，但必須對出水pH值加以控制，如可采用CO2或加酸進(jìn)行中和。

采用氣浮池可以比沉淀池更好地去除懸浮物和總磷，但因為需要恒定供應空氣因而運行費用較高。

表2  各種化學(xué)除磷工藝比較

第二章、     生物法除磷

生物法除磷的原理是某些細菌交替地處于厭氧與好氧條件下 ,在厭氧時(shí) ,細菌吸收低分子的有機物并以聚β 2羥基丁酸( PHB)等形式在體內儲存起來(lái) ,同時(shí)將細胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽以正磷酸鹽的方式釋放出來(lái) ,此時(shí)污水中磷的含量升高 ,BOD 的含量降低。然后在好氧條件下 ,細菌將吸收的有機物(PHB)氧化分解 ,并提供能源 ,同時(shí)從污水中吸收大量的磷 ,以聚磷酸鹽的形式儲存起來(lái) ,其吸收的量大于其釋放的量 ,這時(shí)污水中的磷含量大大降低 ,通過(guò)把剩余污泥排出系統 ,同時(shí)將細菌攝入的磷排走從而達到除磷的目的。

常見(jiàn)的生物除磷主要工藝：A/O工藝、A2/O工藝、SBR工藝等。

A/O工藝，這是目前最為簡(jiǎn)單的一種生物除磷方法 ，原污水或初沉池出水與回流污泥在厭氧池中進(jìn)行混合，這種工藝要求沒(méi)有硝化反應。一般來(lái)說(shuō)，當厭氧區和好氧區的水力停留時(shí)間分別為0.5～1h和1～3h時(shí)，便可獲得較好的去除磷和去除有機物的效果。由于生物除磷系統主要通過(guò)排除剩余污泥去除磷，因此剩余污泥量的多少將決定系統的脫氮效果。一般污泥齡較短的系統產(chǎn)生較多的剩余污泥，可以取得較高的除磷效果。有報道，泥齡為30天時(shí)的除磷率為40％；年齡為17天時(shí)除磷率為50％；年齡為5天時(shí)的除磷率可提高到87％。

總結

化學(xué)沉淀法除磷工藝雖除磷效率相對較高 ,但消耗化學(xué)藥劑并產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥 ,處理成本相對昂貴;而傳統的生物處理工藝操作簡(jiǎn)單 ,但磷去除效率較低 ,難以滿(mǎn)足出水要求。

來(lái)源：環(huán)保零距離