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化学除磷剂投加过量对污泥有什么影响?

化学除磷是利用无机金属盐作为沉淀剂,与污水中的磷酸盐类物质反应形成难溶性含磷化合物与絮凝体,将污水中的溶解性磷酸盐分离出来。

1、化学除磷的基础

化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰,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,给运行管理带来很多麻烦,一般在以生物除磷为主,化学除磷为辅的污水处理厂中很少采用。目前,国内常爱用铁盐或者铝盐作为沉淀剂,其与磷的化学反应式如下(1)、(2):

Al3++PO43- →Al PO4↓(1)

Fe3++PO43- →Fe PO4↓(2)

由式1和式2去除一分子的磷酸盐,需要一分子的铁盐或者铝盐。为了计算方便,实际计算采用克分子(mol)或者克原子量。

在化学沉析除磷时,去除lmol(31g)P至少需要lmol(56g)Fe,或者至少需要1.8(56/31)倍的Fe,或者0.9(27/31)倍的Al。也就是说去除lgP至少需要1.8g的Fe,或者0.9g的Al。

  由于在实际中,反应中并不是100%有效进行的,加之OH-会与金属离子竞争反应,生成相应的氢氧化,,所以实际化学沉析药剂投加一般需要超量投加,以保证达到所需要的出水P浓度。德国在计算时,提出了投加系数β的概念,即:

β=(molFe,molAl)/molP

  投加系数β是受多种因素影响的,如投加地点、混合条件等,实际投加时建议通过投加试验确定,下图是投加系数和磷减少量的关系。在最佳条件下(适宜的投加、良好的混合和絮凝体的形成条件)β=1;在非最佳条件下,β=2到3或更高。过量投加药剂不仅会使药剂费增加,而且因氢氧化物的大量形成也会使污泥量大大增加,这种污泥体积大、难脱水。

德国在实际计算中,为了有效地去除磷(出水保持<1mgP/1),β值为1.5,也就是说去除1kg磷,需要投加:

1.5×(56/31)=2.7 kg Fe

或者,

1.5×(27/31)=1.3 kg Al 

若用石灰作为化学沉析药剂,则不能采用这种计算方法,因为其要求投加的pH值大于8.5,而且投加量受污水碱度(缓冲能力)的影响,所以其投加量必须针对各自的污水通过试验确定。 

从严格意义上讲,投加系数β值的概念只适用于后沉析,对于前沉析和同步沉析在计算时还应考虑:1、回流污泥中含有未反应的药剂;2、在初次沉淀池中和生物过程去除的磷。


2、计算举例

例1:污水处理厂设计水量为10000m3/d,进水中的P浓度为14mg/1,出水P浓度要求达到1mg/l。设计采用沉析药剂三氯化铝AlCl3,其有效成分为6%(60g/kgAlCl3),密度为1.3kg/l。为同步沉析,试计算所需要的药剂量。

解:

经过初次沉淀地沉淀处理后去除的磷为2mg/l,则生物处理设施进水的P浓度为11mg/l,经过生物同化作用去除的P为1mg/l。则需经沉析去除的 :

P负荷=10000m3/d·(0.011-0.001)kg/m3=100kg/d

设计采用投加系数β值为1.5,

设计Al的投加量为:1.5×(27/31)×100=130kgAl/d

折算需要药剂量为:130×1000(g/d)/60(g/kg)=2167kg/dAlCl3

折算需要体积量为:2167(kg/d)/1.3(kg/l)=16671/dAlCl3

例2:设计采用药剂硫酸亚铁FeSO4,有效成分为180gFe/kgFeSO4,在10℃时的饱和溶解度为400gFeSO4/l,其它设计参数同例1。

解:

设计采用投加系数β值为1.5,

设计Fe的投加量为:1.5×5631×100=270kg Fe/d

折算需要药剂量为:270×1000(g/d)/180(g/kg)=1500kg/dFeSO4

饱和溶液中的有效成分为:180(g/kg)·0.4(kg/l)=72gFe/l FeSO4

折算需要体积量为:1500·1000(g/d)/72(g/l)=20833l/dFeSO4

3、除磷剂投加量过多会有什么影响?

同步化学除磷,除磷剂如果投加量不足,会造成除磷效果不佳,但并不是投放的越多效果就越好,投加过度反而会产生一些问题。除磷剂投加量过多的影响有以下几点:

1、增加絮凝,化学除磷剂的另一个身份是高分子无机絮凝剂,和PAM不同,进水絮凝剂过量并不会有反溶现象,可以保证一些污泥絮性不好污水处理厂的出水清澈。

2、过多的正电荷金属沉积物吸附在菌胶团(负电荷)表面,使菌胶团电荷性改变,在PAM不变的情况下增加了压泥的难度。

3、过多的正电荷金属沉积物吸附在菌胶团表面,减弱了胞外多糖(EPS)的作用,使菌胶团絮性减弱,导致活性污泥絮团细小。

4、污泥量增大。在废水除磷处理中,当除磷剂投加量太大时则会出现产泥量过高。这也是它相对于微生物处理法应用于废水除磷处理中的弊端。投加过量会使水中的金属磷酸盐更多,形成更多的污泥。

5、污泥处理难度增加。当除磷剂投加过量时,除了污泥量增加外,污泥中的无机金属盐也会升高,增加污泥的处理难度。

6、水体变黄。除磷剂投加过量时,因为常用除磷剂属于铁盐除磷剂,它在水中形成过多的铁离子或铝离子,会使水体呈现黄色或褐色。

7、pH值下降。这是由于除磷剂为弱酸性聚合物药剂,在废水除磷处理时,酸性药剂投加量增加使整体水质酸性加强,pH下降。