化学辅助除磷机理研究

CHINA MUNICIPAL ENGINEERING

33第3期（总第179期）2015年6月No.3 (Serial No.179)Jun. 2015城镇污水处理厂化学除磷研究陈 广（上海城投污水处理有限公司，上海 201203）国家环保部在2010年启动《城镇污水处理厂污染物排放标准》修订工作，其中污水处理厂出水总磷最高标准从现行0.5 mg/L降低到0.3 mg/L。污水处理中除磷方法一般可分为生物除磷和化学除磷两大类[1]。生物除磷受进水水质和各种运行工况的影响，除磷效果稳定性不高，出水总磷难以达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B及一级A标准[2]。化学除磷则保证出水磷指标稳定达标，GB 50014—2006《室外排水设计规范》明确化学除磷设计中，药剂的种类、剂量和投加点宜根据试验资料确定。本研究选取聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、复合除磷剂开展小试试验，通过小试试验初步确定药剂种类、反应时间、剂量对除磷效果的影响关系，在此基础上进行生产性试验，分析在实际生产中，除磷效果与药剂投加量、投加点的关系。1 小试研究1.1 试验方法小试试验采用四因素三水平（34正交表）正交试验，取上海城投水集团某污水厂好氧池末段混合液若干，测定初始TP（total phosphorus，总磷）；在反应器中各加1 L水样，按表1试验条件开展正收稿日期：2015-04-14作者简介：陈广（1980—），男，工程师，硕士，主要从事污水处理运营管理工作。摘要：采用L9（34）正交试验方法，通过对聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）、复合除磷剂的除磷小试研究及对上海城投污水公司下属某污水处理厂的化学除磷生产性试验研究，详细论述化学除磷效果与药剂反应时间、药剂种类、投加量及投加位置等影响因素的关系，用于指导污水厂化学除磷装置优化运行及污水厂提标改造。试验表明：宜选择铁铝复合除磷剂作为除磷药剂，药剂投加点宜选择好氧池中段，对于一般城市污水厂，当药剂投加量达到40 mg/L左右时，出水TP浓度有效控制在1.0 mg/L以下。关键词：污水处理厂；化学除磷；除磷试验研究中图分类号：X505 文献标志码：A 文章编号：1004-4655（2015）03-0033-03DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.03.010

6.7 化学除磷

6.7.1 污水经二级处理后，其出水总磷不能达到要求时，可采用化学除磷工艺处理。污水一级处理以及污泥处理过程中产生的液体有除磷要求时，也可采用化学除磷工艺。

6.7.2 化学除磷可采用生物反应池的前置投加、后置投加和同步投加，也可采用多点投加。

6.7.3 化学除磷设计中，药剂的种类、剂量和投加点宜根据试验资料确定。

6.7.4 化学除磷的药剂可采用铝盐、铁盐，也可采用石灰。用铝盐或铁盐作混凝剂时，宜投加离子型聚合电解质作为助凝剂。

6.7.5 采用铝盐或铁盐作混凝剂时，其投加混凝剂与污水中总磷的摩尔比宜为1.5～3。

6.7.6 化学除磷时应考虑产生的污泥量。

6.7.7 化学除磷时，对接触腐蚀性物质的设备和管道应采取防腐蚀措施。

条文说明：

6.7 化学除磷

6.7.1 关于化学除磷应用范围的规定。

《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918)规定总磷的排放标准：当达到一级A标准时，在2005年12月31日前建设的污水厂为1mg/l，2006年1月1日起建设的污水厂为0.5mg/l。一般城市污水经生物除磷后，较难达到后者的标准，故可辅以化学除磷，以满足出水水质的要求。

强化一级处理，可去除污水中绝大部分磷。上海白龙港城市污水厂试验表明，当FeCl3投加量为40～80mg/l，或Al2(SO4)3•18H2O投加量为60～80mg/l时，进出水磷酸盐磷浓度分别为2～9mg/l和0.2～1.1mg/l，去除率为60～95%。

污泥厌氧处理过程中的上清液、脱水机的过滤液和浓缩池上清液等，由于在厌氧条件下，有大量含磷物质释放到液体中，若回流入污水处理系统，将造成污水处理系统中磷的恶性循环，因此应先进行除磷，一般宜采用化学除磷。

6.7.2 关于药剂投加点的规定。

以生物反应池为界，在生物反应池前投加为前置投加，在生物反应池后投加为后置投加，投加在生物反应池内为同步投加，在生物反应池前后都投加为多点投加。

生化池除磷的原理

生化池除磷是指通过化学或生物制剂的方式，将污水中的磷除去，以防止其对环境及人类健康的不利影响。其原理主要有以下几种：

1. 化学沉淀法：通过在污水中添加一定量的化学药剂，如氢氧化铁、氯化铁等，使其与污水中的磷形成不溶性沉淀物，从而达到除磷的效果。由于该方法对药剂的要求较高，且产生大量污泥，因此其适用性较为有限。

2. 生物法：生物法除磷是利用污水处理系统中的特定微生物，如异养菌等，将废水中的磷转化成生物体内的无机盐，从而达到除磷的效果。生物法可以分为两种：一是利用生物膜法，即将含有这些微生物的填料放置在水中，污水在通过时，这些微生物依附在填料表面上，吸附并分解污水中的有机物和无机盐等；另一种是利用生物颗粒法，即将这些微生物与磷酸盐污水混合，通过搅拌等方式，使微生物与废水充分接触，反应室中的微生物可以将磷酸盐转化为氢氧化物或者硫酸盐等，以达到除磷的目的。

3. 吸附法：吸附法除磷是指将磷酸盐污水通过适当的吸附材料，如硅藻土、水处理剂等，使其中的磷牢固地结合在吸附剂的表面上，从而将其除去。由于吸附方法具有比较高的效率和可持续效果，因此逐渐成为了污水处理的主要方式之一。

总之，生化池除磷的原理是基于不同的物理、化学和生物学反应机制，利用各种化学药剂、吸附剂或微生物来去除废水中的磷酸盐，保护环境和人类健康。不同的方法有其自己的优缺点，应根据具体情况选择合适的除磷技术。

除磷的方法和原理

当水体中的磷含量超过是水体自净能力后，就会出现富营养化甚至藻类繁殖泛滥。电镀行业排放废水中含有次磷盐；制造业，制药业，洗涤剂生产业都有各种环节用到磷，比如磷化，大分子含磷有机物，磷肥等。根据排放标准，现在的磷排放之前都要降低到0.5mg/L，所以除磷势在必行。选择除磷方法之前先看磷的价态，正磷是+5价，次磷+1价，亚磷+3价，有机磷价态不定。正磷的去除方法比较系统成熟，分为生物除磷和化学除磷。

化学除磷主要方法是化学沉析法，将磷酸盐变成不溶性盐再析出。现在主要有钙盐，铝盐，铁盐。基础反应原理如下：

在这些沉淀反应过程中要注意PH，避免金属离子和氢氧根发生反应沉淀。

在投加药剂之后，磷酸盐会以这些难溶性颗粒的形式析出。然后还需要絮凝作用来将悬浮态的非溶性颗粒相互粘结，加快沉淀过程。常见的絮凝剂有PAC,PAM，需要在加入后搅拌。 生物除磷是利用聚磷菌的生化作用除磷。基础原理是：利用聚磷菌在厌氧条件下能充分释放其细胞体内的聚合磷酸盐，而在好氧条件下又能超过其生理需要从水中吸收磷，并将其转化为细胞体内的聚合磷酸盐的特性，形成富含磷的生物污泥，通过沉淀从系统中排出这种富磷污泥，达到从废水中除磷的效果。

生物除磷工艺经常存在于脱氮除磷的A/O系列工程中，A是指厌氧段，在没有氧气和硝氮的情况下，聚磷菌会分解体内的聚磷酸盐，生成的磷酸根排入污水，生成的ATP吸收污水中的脂肪酸形成PHB（聚β-羟基丁二酸），作为内贮物，这个阶段称之为释磷。O是指好氧阶段，PHB分解产生能量，和废水中的磷形成聚磷酸盐，被聚磷菌吸收存在细胞内，磷就会随着活性污泥排出。

生物化学除磷并不是完全分开的，化学除磷剂也会用于生物除磷工程中，时间不同，效果也不同，称之为化学辅助除磷工艺。化学除磷剂可以在除磷的同时絮凝部分含碳含氮化合物，会提高混合液的导电率，对不溶性颗粒的沉淀有帮助；但是除磷剂投加过量时也会对活性污泥除磷有负面影响，所以计算投加药剂量也是重要的步骤。