化學(xué)除磷知識匯總

發(fā)布時(shí)間:2024-07-02
1總磷的組分
總磷性質(zhì)講分為有機(jī)磷、正磷酸鹽、偏磷酸鹽、焦磷酸鹽、磷酸氫鹽、三磷酸鹽等等。
那對于咱們的化驗(yàn)分析來說,tp是在過硫酸鉀消解的情況下,用鉬酸銨進(jìn)行分光光度,總磷自然就包括了以上的所有磷,這也屬于國標(biāo)的測定方法;
有機(jī)磷如何測定?
多數(shù)情況下,我們是通過測定tp和正磷酸鹽,二者的差值認(rèn)定為是有機(jī)磷,嚴(yán)格意義上說是不準(zhǔn)確的,因?yàn)槠渲邪似姿猁}等,那正規(guī)的測定方法,是用氯仿進(jìn)行多次萃取,然后進(jìn)行氣相色譜測定,從這個(gè)角度看,一般的化驗(yàn)室是無法測定的,也就是大家常用前述的方法進(jìn)行測定了;
正磷酸鹽如何測定?
一般情況下,我們是在未消解的情況下,進(jìn)行鉬酸銨分光光度測定,如果水樣中含有大量的懸浮物,我們會過濾一下進(jìn)行測定,因此我們測定的正磷酸鹽都是溶解性的,對于懸浮性的基本排除掉了;
為什么說這么多呢?是因?yàn)橐WCtp達(dá)到更嚴(yán)格的排放限值,必須分析來說中的磷組分,常規(guī)的化學(xué)除磷,去除的主要是正磷酸鹽,而對于有機(jī)磷及偏磷酸鹽等是很難去除的,通常需要次氯酸鈉化學(xué)氧化或堿性水解的方式將其分解成正磷酸鹽,然后通過化學(xué)藥劑去除。
而我們所稱的化學(xué)除磷其實(shí)指的就是去除正磷酸鹽!
2化學(xué)除磷原理
化學(xué)除磷主要是通過化學(xué)沉析過程完成的,化學(xué)沉析是指通過向污水中投加無機(jī)金屬鹽藥劑與污水中溶解性的鹽類(如磷酸鹽)反應(yīng)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(yīng),同時(shí)還發(fā)生著化學(xué)絮凝作用,即形成的細(xì)小的非溶解狀的固體物互相粘結(jié)成較大形狀的絮凝體。
污水沉析反應(yīng)可以簡單的理解為:水中溶解狀的物質(zhì),大部分是離子狀物質(zhì)轉(zhuǎn)換為非溶解、顆粒狀形式的過程,絮凝則是細(xì)小的非溶解狀的固體物互相粘結(jié)成較大形狀的過程,所以絮凝不是相轉(zhuǎn)移過程。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。
3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與污水中的溶解性磷離子結(jié)合生成難溶解性的化合物,但出于經(jīng)濟(jì)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(yīng)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-+6h+
al2(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(yīng)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-+3co2
fe3++po43-→fepo4↓ph=5~5.5
每1mol磷需要加鐵(fe3+)1.5-3mol,zuijiaph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)還會吸附膠體狀的物質(zhì)、細(xì)微懸浮顆粒。需要注意的是有機(jī)物在以化學(xué)除磷為目的化學(xué)沉析反應(yīng)中的沉析去除是次要的,但在分離時(shí)有機(jī)性膠體以及懸浮物的凝結(jié)在絮凝體中則是決定性的過程。
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。對于鐵鹽zuijiaph值范圍為5.0~5.5,對于鋁鹽為6.0~7.0,因?yàn)樵谝陨蟨h值范圍內(nèi)fepo4或aipo4的溶解性zui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(shù),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。
投加金屬鹽藥劑后相應(yīng)會降低污水的堿度,這也許會對凈化產(chǎn)生不利影響。當(dāng)在同步沉析工藝中使用硫酸鐵時(shí),必須考慮對硝化反應(yīng)的影響。
另外,如果污水處理廠污泥用于農(nóng)業(yè),使用金屬鹽藥劑除磷時(shí)必須考慮鋁或者鐵負(fù)荷對農(nóng)業(yè)的影響。
石灰除磷方程式:
5ca2++4oh-+3hpo42-→ca5oh(po4)3+3h2o
為使磷的去除率達(dá)到90%以上,需要把ph值調(diào)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?yàn)殡S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(nèi)除了會產(chǎn)生磷酸鈣沉析外,還會產(chǎn)生碳酸鈣,這也許會導(dǎo)致在池壁或渠、管壁上結(jié)垢。與鈣進(jìn)行磷酸鹽沉析的反應(yīng)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(dá)到所要求的ph值所需要的鈣量是很少的,具有強(qiáng)緩沖能力的污水相反則要求較大的鈣投加量。
4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)來分類,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(shè)置產(chǎn)生渦流的裝置或者供給能量以滿足混合的需要。相應(yīng)產(chǎn)生的沉析產(chǎn)物(大塊狀的絮凝體)在初沉池中通過沉淀被分離。
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(xiàn)有工藝前端增加化學(xué)除磷措施,比較適合于現(xiàn)有污水處理廠的改建,通過這一工藝步驟不僅可以除磷,而且可以減少生物處理設(shè)施的負(fù)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quanneng滿足后續(xù)生物處理對磷的需要。
同步除磷是目前使用zui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(zhuǎn)盤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(shè)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(shè)置絮凝池和沉淀池(或氣浮池)。
對于要求不嚴(yán)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?yàn)樾枰愣ü?yīng)空氣因而運(yùn)行費(fèi)用較高。
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