除磷,锌的氧化废水选择什么工艺

日期: 2024-09-05 21:10:18|浏览: 112|编号: 93324

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除磷,锌的氧化废水选择什么工艺

除磷工艺有化学除磷和生物除磷两种工艺,生物除磷是比较经济的除磷方法,但由于该除磷工艺目前还不能保证稳定达到0.5mg/l的出水标准,因此往往需要采用化学除磷措施才能达到稳定的出水标准。

化学除磷是通过化学沉淀来实现的,化学沉淀是指在污水中加入无机金属盐,这些盐与污水中的可溶性盐,如磷酸盐等混合,形成颗粒状的不溶性物质。这个过程就涉及到所谓的相转移过程,其反应方程式如式1所示。实际上,加入化学药剂后,污水中不仅会发生沉淀反应,还会进行化学絮凝反应,因此需要分清化学沉淀和化学絮凝的区别。

FeCl3+K3PO4→FePO4↓+3KCl 公式1

污水沉淀反应可以简单理解为:水中溶解的物质,大多为离子型物质,转化成不溶的、颗粒状的状态,而絮凝则是微小的不溶性固体相互粘结成较大形状的过程,因此絮凝不是一个相转移过程。

在污水净化过程中,絮凝和沉淀都极为重要,但絮凝是为了提高沉淀池的沉淀效果,而沉淀是为了去除污水中的可溶性磷。若采用沉淀工艺实现相转化,当污水中加入可溶性金属盐后,一方面可溶性磷转化为不溶性金属磷酸盐,同时还生成不溶性氢氧化物(取决于pH值)。另一方面,随着沉淀物的增多,较小的不溶性固体聚集成较大的不溶性固体,稳定的胶体失去稳定,失去稳定的胶体通过速度梯度或扩散过程相互接触,形成絮凝体。最后经过固液分离步骤,得到净化后的污水和固液浓缩液(化学污泥),达到化学除磷的目的。

基于化学沉淀反应,为了生成磷酸盐化合物,化学除磷所用的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙(消石灰)。许多高价金属离子药剂投加到污水中后,会与污水中可溶性磷离子结合生成不溶性化合物。出于经济考虑,用于磷沉淀的金属盐药剂主要是Fe3+、Al3+和Fe2+盐及石灰。这些药剂以溶液和悬浮状态使用。二价铁盐只有在污水中含有氧时才可使用,能被氧化成三价铁盐。实际应用中,常将Fe2+投加到曝气沉砂池中或采用同步沉淀工艺投加到曝气池中,以便被氧化。其效果与使用Fe3+相同,反应方程式如式2、式3所示。

Al3++PO43-→AlPO4↓pH=6~7方程式2

Fe3++PO43-→FePO4↓pH=5~5.5公式3

与沉淀反应竞争的反应是金属离子与OH的反应,因此对于各类金属盐产品,都应注意金属离子的用量,其反应方程式如式4、式5所示。

Al3++3OH-→Al(OH)3↓式4

Fe3++3OH-→Fe(OH)3 公式 5

金属氢氧化物会形成大的絮凝体,有利于沉淀产物的絮凝,同时也会吸附胶体物质和细小悬浮颗粒。需要注意的是,以化学除磷为目的的化学沉淀反应中有机物的沉淀去除是次要的,而分离过程中絮体中有机胶体和悬浮物的混凝才是决定性的过程。

沉淀效果受pH值影响,金属磷酸盐的溶解度也受pH值影响。铁盐的最佳pH值范围为5.0-5.5,铝盐的最佳pH值范围为6.0-7.0,因为在上述pH值范围内FePO4或AIPO4的溶解度最低。此外,金属盐的使用也会给污水、污泥处理带来益处,如降低污泥的污泥指数,有利于沼气脱硫等。

由于加入金属盐会增加污水处理厂出水中Cl-或SO2-4离子的含量,所以如果沉淀剂溶液中还含有酸的话要特别注意。

金属盐的加入会降低废水的碱度,对净化产生不利影响。在同步沉淀工艺中使用硫酸铁时,必须考虑对硝化反应的影响。

此外,若将污水处理厂污泥用于农业,在使用金属盐除磷时必须考虑铝或铁负荷对农业的影响。

除了金属盐外,还用氢氧化钙作为沉淀剂。在沉淀过程中,形成不溶性磷酸钙的主要作用不是Ca2+,而是OH-离子,因为随着pH值的升高,磷酸钙的溶解度下降。用Ca(OH)2除磷所需的pH值在8.5以上。磷酸钙的生成按反应式6进行:

5Ca2++3po43-+OH-→Ca5(PO4)3OH↓ pH ≥8.5 公式6

但在pH值8.5~10.5范围内,除有磷酸钙析出外,还会产生碳酸钙,可能造成池壁或渠道、管壁结垢,其反应方程式如式7所示。

Ca2++CO32-→CaCO3 公式7

磷酸盐沉淀与钙的反应不仅受pH值影响,还受碳酸氢盐浓度(碱度)影响,在一定的pH条件下,加入的钙量与碱度成正比。

对于软性或中硬性污水,采用钙沉淀时,达到要求的pH值所需的钙用量很少,相反,缓冲能力强的污水,则需要较大的钙用量。

化学沉淀工艺根据加入沉淀剂的位置不同而有所区分,实际应用中常用的方法有:预沉淀、同步沉淀和生物处理后的后沉淀或絮凝过滤。

(1)预沉淀

预沉淀工艺的特点是将沉淀剂投加于沉砂池,或初沉池进水通道(管道),或文丘里通道(利用涡流),一般需加装产生涡流的装置或供给能量以满足搅拌的需要,相应的沉淀产物(大的絮凝物)在初沉池内通过沉淀分离出来。生物阶段若采用生物滤池,则不允许投加Fe2+药剂,防止损坏填料(产生黄锈)。

预沉淀工艺(如图2所示)特别适用于现有污水处理厂改造(增设化学除磷措施),因为此工艺步骤既能除磷,又能减轻生物处理设施的负荷。常用的沉淀剂主要有原灰、金属盐剂等。预沉淀后残余磷酸盐含量为1.5-2.5mg/l,完全可以满足后续生物处理的除磷需求。

(2)同步降水

同步沉淀是应用最为广泛的化学除磷工艺,国外约占全部化学除磷工艺的50%。该工艺是将沉淀剂投加到曝气池出水或二沉池进水中,有的也在曝气池进水或回流污泥通道(管)中投加药剂。目前很多污水处理厂都采用,如广州大坦沙污水处理厂三期就采用同步沉淀,对活性污泥的影响相对较小。

(3)后沉淀

后沉淀是在与生物设施分开的设施内对絮凝物进行沉淀、絮凝和分离的过程,因此称为两段工艺。一般在二沉池后设置混合池(M池)加入沉淀剂,之后设置絮凝池(F池)和沉淀池(或气浮池)。

对于要求不太严格的受纳水体,可以在后沉淀过程中使用石灰乳液,但必须控制出水的pH值,例如利用沼气中的CO2进行中和。

气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮固体和总磷,但它们需要持续供应空气并且运行成本更高。

我希望这会有所帮助。

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