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除磷药剂如何投加效果最好?投加量如何计算?

北极星水处理网  来源:环保水圈    2018/8/10 10:34:04  我要投稿  

北极星水处理网讯:一、化学除磷的原理

上回说道,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。

原标题:除磷药剂如何投加效果最好?投加量如何计算?

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