【水处理】专项污染物处理之无机磷篇
磷是一种活性元素，在自然界中不以游离态存在。 磷是植物和动物生长的必需营养素，与氮一样，可通过分解和光合作用回收。 磷主要以磷酸盐形式存在于地表水和地下水中。 在水中，磷离子以 H2PO4- 或 HPO42- 的形式存在，具体取决于 pH 值。 当pH值在2-7之间时，水中的磷酸根离子大部分以H2PO4-离子的形式存在，而pH值在7-12之间时，大部分以HPO42-离子的形式存在。
污水中磷主要以正磷酸盐离子、聚合或缩合磷酸盐和有机磷化合物的形式存在。 磷的主要形式是正磷酸盐，根据废水的 pH 值，它可以以不同的化学形式出现。 对于城市废水的通常 pH 范围（接近中性），正磷酸盐的主要形式是 HPO42-。 在水溶液中，聚磷酸盐逐渐水解成其正常盐形式。 升高温度、降低 pH 值或细菌酶的存在都会加速这种化学还原。 在废水的生物处理过程中，有机磷转化为正磷酸盐，聚合磷酸盐也水解成原盐形式。 当用化学方法从废水中去除磷时，这种还原现象非常有利，因为正磷酸盐是最容易化学沉淀的磷。
1、加工技术
1、化学沉淀磷
多价金属阳离子（铝、钙和铁）可与磷形成不溶性沉淀。 一般来说，化学沉淀除磷的程度是以下四个因素的函数：
1、起始磷浓度；
2、沉淀用阳离子浓度；
3、与磷竞争阳离子产生沉淀的其他阴离子的浓度；
4.废水的pH值。
铝和铁在水溶液中有水解倾向，导致氢氧根离子和磷酸根离子竞争金属离子产生沉淀。 因此，除磷效率取决于溶液中这两种阴离子的相对浓度，从而取决于pH值。 更准确地说，pH值的降低，即羟基自由基的减少，有利于金属阳离子的磷酸盐沉淀。 当钙离子用作沉淀剂时，竞争钙的两种阴离子主要是磷酸根和碳酸根。 同样，除磷效率取决于存在的阴离子的相对浓度和 pH 值，羟基磷灰石 Ca10(OH)2(PO4)6 是最稳定的固体磷酸钙。
2、铝沉淀磷
在适当的pH条件下，产生磷酸盐沉淀所需的铝离子。 除磷时Al与PO43-的用量比约为1:1。 实际中，当不方便过滤和调节pH值时，需要添加过量的铝，这有利于除磷。 磷的化学沉淀过程有两个阶段： 1.通过使用化学沉淀剂，使磷变得不溶； 2.必须通过沉淀或过滤从溶液中除去沉淀物。 添加各种聚电解质或过量金属离子生成的金属氢氧化物，可使不溶性金属磷化物颗粒聚集成易于沉淀或过滤的大颗粒。 明矾，即水合硫酸铝，可去除磷含量10mg/L的污水中85%的磷。 需要添加的明矾量为：16×10=160mg/L。
3、磷加铁沉淀
Fe3+ 和 Fe2+ 离子均能有效沉淀磷。 采用三价铁除磷时，当Fe3+与PO43-的质量比为1：1时，Fe与P的质量比为1.8：1。 利用亚铁离子可生成不溶性磷酸亚铁，Fe与PO43-物质的质量比为3：2。 与添加铝时的反应类似，实际应用中必须添加过量的铁，即铁的添加量应大于化学计量值，以保证达到所需的除磷率。 使用铁除磷还取决于 pH 值。 对于三价铁离子来说，最合适的pH范围是4.5-5.0，而对于亚铁离子来说，最合适的pH范围是7.0-8.0。
用于沉淀磷的铁化合物通常包括硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁和酸洗废液。 由于亚铁盐呈酸性，需要添加石灰或氢氧化钠才能有效除磷。 如果在添加亚铁离子后对污水进行曝气，则可能不需要使用中和酸的化学品。
4、添加石灰沉淀磷
当污水中加入石灰除磷时，可沉淀羟基磷灰石。 除了这种沉淀之外，石灰还会与污水中的碱度和硬度发生反应，生成碳酸钙。 这种生成碳酸钙的反应很重要，原因有二： 1、有效除磷所需的石灰量主要取决于软化和脱碱所消耗的石灰量； 2、生成的碳酸钙可作为加重剂，帮助沉淀澄清污水。 高碱度废水需投加大量石灰调节pH至10-11。 在该氢离子浓度下，磷的沉淀是有效的。 只有在碱度很低的废水中，所使用的石灰才主要消耗在磷沉淀反应中。 在石灰沉淀磷的过程中，由于碱度的变化，通常需要在实验室进行处理能力研究，以获得该污水处理厂工程设计所需的信息。
化学沉淀除磷通过控制用于沉淀的阳离子浓度和废水的pH值，可以通过沉淀和过滤将废水中的大部分磷除去系统外。 但由于投药比例不同以及工艺原理的限制等原因，化学沉淀实现的除磷率在75-95%之间。 就目前的磷排放指标而言，仅靠化学沉淀无法满足环保需求。
2.深度除磷材料®
® 是通过特殊工艺制成的粒状氢氧化铁。 它是去除水中磷酸盐最有效且最具经济价值的介质材料。 pH值和浓度对氢氧化铁的吸附能力影响很大。 ®独特的吸附性能可将残留磷酸盐浓度降至0.05ppm以下。 本标准符合《地表水环境质量标准》GB 3838-2002中地表Ⅰ类：主要适用于水源水和国家级自然保护区水质标准），能满足国家磷排放指标。 同时，可重复使用，节能环保。 经济高效。
3、相关参数
1、化学式及成分：颗粒状Fe(OH)3；
2、矿物成分：三价铁离子含量占总重量高达40%；
3、物理性能：
4、物理参数：操作条件及吸附能力：
4、磷酸盐吸附
磷酸根阴离子的酸性使表面电荷更容易吸附到 ® 介质上。 pH值升高导致吸附性能下降。 pH值6~7时吸附能力最高； pH值大于9会阻碍吸附过程（当pH值大于9时，溶液中的金属氧化物表面被羟基OH覆盖，导致吸附剂表面电荷产生负离子。吸附）并释放所有吸附的磷酸根阴离子。
磷酸盐吸附在®颗粒吸附剂上后，可用0.1%氢氧化钠溶液，只需在高pH值中浸泡1小时即可洗脱盐溶液。 ® 介质表面带负电荷，从而在 ® 介质颗粒和磷酸根阴离子之间产生排斥力。 吸附的磷酸根阴离子在pH值较高的溶液中会被释放出来。 pH值需要调整在12.5-13.5之间。 通过调节pH值，可以回收高达90-99%的磷酸盐。
5、吸附接触时间
关于®吸附磷酸盐的接触时间，当磷酸盐浓度为1mg/l至80mg/l、pH值在5至6.5之间时，完整吸附时间小于3分钟，当pH值在100-150℃时，水即得到净化。 5-6.5 或者废水中磷酸盐浓度根本不影响吸附性能。 在这些条件下，使用®介质过滤材料不需要额外的酸或碱，这大大节省了设备的运行成本。 高床体积可以增加处理水的体积。 ，并降低系统出水磷酸盐浓度，最佳效果为20BV左右。
6、深度除磷树脂®A-107
®A-107是专门开发的基于I型季胺官能团的强碱性阴离子交换树脂，具有优异的物理和化学稳定性。 适用于除磷、混床等应用。 ®A-107为湿氯基球形颗粒形式，粒径可控，可降低高流量操作时的压力。 常与®T-42UPS一起用于混床，以达到更好的效果。
®A-107强碱性丙烯酸阴离子交换树脂具有极高的除磷能力，且易于再生。 比酚型离子交换树脂具有更强的抗有机污染能力，使用寿命更长，效果更持久。 稳定下来。
七、典型特征