焚烧行业中半干法尾气处理废水中总磷的处理方法的探究化学除磷工艺.doc

焚烧行业中半干法尾气处理废水中总磷的处理方法的探究化学除磷工艺.doc

焚烧行业半干法尾气处理废水总磷处理方法研究随着现代工业和技术的快速发展，各行业产生的废弃物必须按照国家要求统一有序转运至具有相关资质的单位进行终端无害化处置。由于废弃物种类的复杂性，这给终端处置行业——垃圾焚烧行业的处理处置带来了一定的困难。特别是半干法尾气处理后的废水，是将燃烧后产生的废气与用氢氧化钠溶液调节为pH=10的水溶液进行交换吸收而产生的。由于焚烧物料一直在变化，产生的烟气成分也随之变化，最终尾气吸收液的最终成分也一直在变化。进入生化系统的废水总磷含量为5-155mg/l，而园区污水接驳的标准磷含量为2mg/l。 由于生化系统对于总磷的处理效率很低，目前的生物处理能力无法达到园区接驳标准，因此必须将吸收后的废水总磷含量降低到2mg/l后才能进入生化系统。污水中的磷可以用化学法和生物法两种方法去除，生物除磷是一种比较经济的除磷方法，但由于废水吸收的复杂性和目前生物除磷工艺的不完善，还不能保证出水总磷稳定达到园区2mg/l的标准，因此需要采取化学除磷措施。化学除磷原理化学除磷主要通过化学沉淀过程完成。化学沉淀是指在污水中加入无机金属药剂，与污水中的可溶性盐(如磷酸盐)发生反应，生成颗粒状、不溶解的物质。

其实，投加化学药剂后，污水中不但发生了沉淀反应，还发生了化学絮凝，即形成的细小的不溶解固体相互粘结，形成较大的絮凝体。化学除磷剂主要有金属盐剂和氢氧化钙或氯化钙。许多高价金属离子药剂投加到污水中后，会和污水中可溶性磷离子结合生成不溶性化合物。但出于经济考虑，用于磷沉淀的金属盐剂主要有Fe3+盐、Fe2+盐和Al3+盐，以溶液和悬浮状态使用。除金属盐剂外，也有用氢氧化钙、氯化钙作沉淀剂的，它们发生反应生成不溶于水的磷酸钙。 污水化学除磷常用药剂种类详见表1。 表1 污水常用除磷药剂种类 名称 分子式 状态 铝盐 硫酸铝 Al2(SO4)3.18H2O 固体 Al2(SO4)3.14H2O 液体 nAl2(SO4)3.xH2O+mFe2(SO4)3.yH2O 固体 氯化铝 AlCl3 液体 AlCl3+FeCl3 液体 聚合氯化铝 “Al2(OH)nCl6-n”m 液体 二价铁盐 硫酸亚铁 FeSO4.7H2O 固体 FeSO4 液体 三价铁盐 氯化亚铁 液体（约40%） 三氯化铁 FeCl3 液体（约40%） 钙盐 氢氧化钙 Ca(OH)2 约40%乳液 氯化钙 CaCl2 约15%乳液 化学除磷工艺 化学除磷工艺可根据化学药剂添加部位进行分类。 实际应用中常用的有：预除磷、同步除磷和后除磷。

3种化学除磷工艺的优缺点总结见表2。表2 各种化学除磷工艺比较。工艺类型。药剂投加位置。优点缺点。预除磷工艺。在沉砂池或初沉池进水管中。1)可以减轻生物处理构筑物的负荷，平衡负荷的波动，从而降低能耗；2)与同步除磷相比，活性污泥中的有机物含量不会增加；3)现有污水处理厂易于实施改造。1)总污泥产量增加；2)影响反硝化反应（基质分解过多）；3)不利于提高污泥指数。同步除磷工艺。曝气池出水或二沉池进水。1)通过污泥回流，可充分利用除磷药剂； 2）若在曝气池中投加药剂，可选用相对便宜的二价铁盐药剂；3）金属盐药剂会增加活性污泥的重量，从而避免污泥膨胀；4）同步除磷设施工程体积小。1）采用同步除磷技术，会增加污泥产量；2）使用酸性金属盐药剂，会导致pH值降至最佳范围以下，不利于硝化反应；3）硝酸盐污泥与剩余污泥混合在一起，磷酸盐不易回收，另外污泥中的磷在厌氧条件下会再次释放；4）同步除磷设施工程体积相对较小，在后置除磷工艺的二沉池后的混合池中，硝酸盐的沉淀与生物处理过程隔开，互不影响；可根据磷负荷的变化控制药剂的投加； 产生的磷污泥可单独排放，并可加以利用。后置除磷工艺投资较大，运行费用高，但新建污水处理厂时，采用后置除磷技术，可减少生物处理的二沉池规模。

试验研究有表1与表2的对比，结合企业自身情况，初步选定氯化钙预处理工艺，下面就钙基除磷剂的效果进行对比试验研究。4.1钙盐除磷原理4.1.1氢氧化钙作为除磷剂：在沉淀过程中，形成不溶性磷酸钙的主要作用并不是Ca2+，而是OH-离子，因为随着pH值的升高，磷酸钙的溶解度下降。采用Ca(OH)2除磷要求的pH值在8.5以上，磷酸钙的生成是按照下面的反应式-1进行的：5Ca2++3PO43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓pH≥8.5公式1但在pH值8.5-10.5范围内，除了磷酸钙沉淀外，还会有碳酸钙的生成。 这可能导致池壁或渠道、管壁结垢。反应式2为：Ca2++CO32-→CaCO3。磷酸盐沉淀与钙的反应除受pH值影响外，还受碳酸氢盐浓度（碱度）的影响。在一定的pH值下，加入钙的量与碱度成正比。对于软或中硬污水，采用钙沉淀时，达到要求pH值所需的钙量很少。相反，缓冲能力强的污水，则需要较大的钙量。4.1.2氯化钙作除磷剂：其原理与氢氧化钙除磷相同，但氯化钙杂质含量更低，除磷效果更佳。4.2氢氧化钙和氯化钙的除磷效果取两份吸收废水原液，每份100毫升，用32%氢氧化钠溶液调节吸收废水原液pH为8.85。 分别加入30ml 15%Ca(OH)2和30ml 15%CaCl2，反应2秒后，测量滤液，结果如​​表1所示：表1 Ca(OH)2与CaCl2除磷效果比较40%Ca(OH)215%CaCl2加入量(ml)3030原液总磷(mg/l)64.564.5滤液总磷(mg/l)381.181去除率(%)72.0998.17由此可见，对于相同条件下的吸收废水，氯化钙除磷效果更佳。

4.3氯化钙除磷时pH值对去除率的影响取吸收废水原液4份100ml,分别编号为1、2、3、4,处理结果见表2。表格项目\编号1(pH=8)2(pH=9)3(pH=10)4(pH=11)原液总磷浓度(mg/l)10.77610.77610.77610.776滤液总磷(mg/l)1.2471.1360.3090.241去除率(%)88.4389.4697.1397.76可以看出，当将溶液的pH调节为不同的值时，在各溶液中加入10ml 15％的CaCl2溶液，反应2后测定滤液中的磷含量，结果见表2，溶液的pH值越高，除磷效果越好。 4.415%CaCl2加入量对去除率的影响取吸收废水原液4份，每份100ml，分别编号为1、2、3、4，用32%氢氧化钠溶液调节pH为10，依次加入5ml、8ml、10ml，15%CaCl2，静置2小时后，测定滤液，得到以下结果。 见表3。表3 15%CaCl2加入量与去除率关系项目\编号%CaCl2加入量(ml)原液总磷(mg/l)10.77610.77610.77610.776滤液总磷(mg/l)1.2560.7190.3090.289去除率(%)88.3493.3397.1397.32从表3可以看出随着氯化钙的加入，磷的去除率有所提高。

4.5原液中加入氯化钙后反应时间对除磷率的影响取4份原液，每份100ml，分别编号为1、2、3、4，调节pH值为10%CaCl2，分别进行下列实验。 见表4。表4项目\编号1234反应时间（h）0.5-1234原液总磷浓度（mg/l）10.77610.77610.77610.776滤液总磷浓度（mg/l）0.8480.3090.2410.233去除率（％）92.1397.1397.7697.84从表4可以看出，在其他条件不变的情况下，加入氯化钙溶液后的反应时间为2h即可满足除磷效果。 4.6 最佳实验条件的确定由表2、表3、表4可知，当原液总磷浓度为10.776mg/l，溶液pH为10，加入10ml 15%CaCl2，反应时间为2h时，磷去除率可达97%。但如果将溶液pH调节为10，对后续生化系统中生物的生长不利。因此在此基础上探索最佳实验条件。通过调节pH和15%CaCl2的加入量来平衡实验条件。4.6.1 pH的选择取2份各100ml原液，原液中总磷浓度为64.5mg/l，按如下方法调节pH值。然后分别加入50ml 15%CaCl2。 反应2小时后得到表5所示数据。表5 pH与去除率关系项目\编号12 pH 8～9 10 原液总磷浓度（mg/l） 64.5 64.5 滤液总磷浓度（mg/l） 0.13 4 0.10 6 去除率（％） 99.7 9 9.8 4 可见，在15％CaCl2加入量足够的情况下，调节溶液pH为8～9即可满足磷的去除率。

4.6.2 15%CaCl2加入量的确定在pH=8～9时，为节省成本，寻求15%CaCl2的最佳加入量，取2份原液，每份100ml，在pH=8～9下进行如下实验，结果见表6。表6 15%CaCl2加入量与去除率关系项\号1215%CaCl2加入量(ml)3050原液总磷浓度(mg/l)64.564.5滤液总磷浓度(mg/l)0.1870.134去除率(%)99.6899.79可见，当溶液pH为8～9时，原液中总磷浓度为64.5mg/l。 当加入30 ml 15% CaCl2,继续反应2 h时,溶液中的磷去除率即可满足要求。5、结果与讨论5.1由以上实验数据可以得出以下结论:为保证废水中磷满足排放要求且不影响后续生化系统,可将废水原液pH值调节为8~9,再加入适量15% CaCl2,反应2 h后即可满足除磷效果。5.2存在的问题由于水样复杂,且加入氯化钙溶液不仅能除磷,还能对废水中的杂质起到絮凝沉淀作用,因此氯化钙的加入量与废水中磷含量之间目前尚无明确的比例关系,这个问题将在今后的生产实践中慢慢探索、总结。 6、具体实施措施 6.1结合废水特性及现有废水处理系统设施，制定如下工艺流程：32%NaOH+15%CaCl2循环废水由车间泵入收集池，先在收集池用32%NaOH调节溶液pH为8~9，再加入足量的15%CaCl2溶液（具体加入量根据来水含磷量确定）反应静置2~3h，待上清液总磷含量在2mg/l左右时，用泵将上清液泵入调节池，用盐酸调节溶液pH为7~8，然后进入初沉池再次沉淀，水泵入厌氧池，反应时间≥12h。 反应后的水进入生化池，反应时间≥8小时，最后进入二沉池，此时取样水样检测COD、氨氮是否达标，若不达标可在出水池中加入次氯酸钠进行调节。

6.2本工艺需增加的设备、设施 6.2.1在集水槽增加曝气装置； 6.2.2三个储罐：2m3液碱储罐；3m3氯化钙溶液储罐；2m3盐酸储罐。 6.2.3增加水泵一台：用于将集水槽中的水抽入调节池。 6.3现有生化系统及本工艺存在的问题 6.3.1由于现在我们生化系统的菌种数量不多，需要直接向生化池投加菌种或者活性污泥进行培养。培养初期(前半个月)只能向系统投加自来水，补加葡萄糖。待菌种生长稳定后，逐渐加入车间废水，使菌种逐渐适应生活环境，达到驯化菌种的目的。菌种培养稳定需一个月时间。 生化系统一旦启动，曝气系统需处于启动状态，否则细菌容易死亡。6.3.2由于磷处理是在集水槽中进行的，集水槽中会产生大量的沉淀污泥（10%~20%），如果不加压滤机，则只能人工清除污泥。 根据实验数据得到本工艺的理论成本核算：处理5吨含总磷70mg/l废水的成本核算见表7：表7成本核算序号\项目投加药剂量（吨）单价（元）金额（元）1液碱氯化钙0.合计1330处理1吨所需量3008.同工推荐工艺32%%+中间池车间废水污泥水收集池调节池初沉池厌氧池二沉池生化池回用池厌氧池好氧池初沉池反应池3反应池2反应池1车间废水水收集池车间二沉池