化学除磷的设计计算.pdf

1、 化 学 除 磷 的 设 计 计 算 1 前 言在 静 止 的 或 流 动 缓 慢 的 水 体 中 ， 如 果 磷 的 浓 度 过 高 ， 会 造 成 水 体 的 富 营 养 化 ， 其 危 害 已 众 所 周 知 ， 因而 在 污 水 处 理 中 进 行 除 磷 是 必 要 的 。 我 国 污 水 综 合 排 放 标 准 (8978 196)规 定 ， 城 市 污 水 处 理 厂 磷 酸盐 (以 P计 )一 级 排 放 标 准 为 0.5mg/l。 磷 的 去 除 有 化 学 除 磷 生 物 除 磷 两 种 工 艺 ， 生 物 除 磷 是 一 种 相 对 经 济 的 除 磷 方 法 ， 但

2、由 于 该 除 磷 工 艺 目前 还 不 能 保 证 稳 定 达 到 0.5mg/l出 水 标 准 的 要 求 ， 所 以 要 达 到 稳 定 的 出 水 标 准 ， 常 需 要 采 取 化 学 除 磷 措 施 来满 足 要 求 。 本 文 主 要 介 绍 化 学 除 磷 的 基 本 机 理 、 主 要 工 艺 形 式 和 药 剂 投 加 量 的 计 算 方 法 。 2 污 水 中 的 磷 负 荷 欧 洲 一 些 国 家 曾 对 生 活 污 水 中 的 总 磷 PT做 过 多 次 调 查 ， 主 要 结 果 见 表 1。 表 1 国 外 调 查 生 活 污 水 中 总 磷 PT的 含 量 g/

3、人 d 来 源 1975年 调 查 1985年 调 查 19 89年 调 查 人 类 食 物 (通 过 人 体 排 泄 ) 1.9 1.9 1.9 洗 涤 剂 1.6 3.0 1.1 合 计 3.5 4.9 3.0 由 人 类 食 物 产 生 的 磷 是 不 变 的 ， 但 国 内 外 目 前 普 遍 开 始 采 用 无 磷 洗 涤 剂 ， 所 以 由 洗 涤 剂 产 生 的 磷 几 年降 低 了 许 多 。 城 市 污 水 原 水 中 的 磷 浓 度 在 我 国 主 要 取 决 于 工 业 废 水 中 的 磷 含 量 。 国 外 生 活 污 水 一 般 为 1025mg/l， 我 国 一 般

4、 为 5 10mg/l。 其 大 部 分 是 无 机 化 合 磷 ， 并 是 溶 解 状 的 ， 这 一 部 分 主 要 由 来 自 洗 涤 剂 的正 磷 酸 盐 和 稠 环 磷 酸 盐 组 成 。 总 磷 中 的 一 小 部 分 是 有 机 化 合 磷 ， 其 以 溶 解 和 非 溶 解 状 态 存 在 。 稠 环 磷 酸 盐 (如P3O105-)和 有 机 化 合 磷 (核 酸 )一 般 在 污 水 管 网 中 和 污 水 处 理 中 就 已 经 转 化 为 正 磷 酸 盐 (PO43-)。 3 化 学 除 磷 的 基 础化 学 除 磷 是 通 过 化 学 沉 析 过 程 完 成 的 ，

5、化 学 沉 析 是 指 通 过 向 污 水 中 投 加 无 机 金 属 盐 药 剂 ， 其 与 污 水 中溶 解 性 的 盐 类 ， 如 磷 酸 盐 混 合 后 ， 形 成 颗 粒 状 、 非 溶 解 性 的 物 质 ， 这 一 过 程 涉 及 的 是 所 谓 的 相 转 移 过 程 ，反 应 方 程 举 例 如 式 1。 实 际 上 投 加 化 学 药 剂 后 ， 污 水 中 进 行 的 不 仅 仅 是 沉 析 反 应 ， 同 时 还 进 行 着 化 学 絮 凝反 应 ， 所 以 必 须 区 分 化 学 沉 析 和 化 学 絮 凝 的 差 异 (如 图 1所 示 )。 FeCl3+K3PO4

6、 FePO4+3KCl 式 1 污 水 沉 析 反 应 可 以 简 单 的 理 解 为 ： 水 中 溶 解 状 的 物 质 ， 大 部 分 是 离 子 状 物 质 转 换 为 非 溶 解 、 颗 粒 状 形式 的 过 程 ， 絮 凝 则 是 细 小 的 非 溶 解 状 的 固 体 物 互 相 粘 结 成 较 大 形 状 的 过 程 ， 所 以 絮 凝 不 是 相 转 移 过 程 。 在 污 水 净 化 工 艺 中 ， 絮 凝 和 沉 析 都 是 极 为 重 要 的 ， 但 絮 凝 是 用 于 改 善 沉 淀 池 的 沉 淀 效 果 ， 而 沉 析 则 用于 污 水 中 溶 解 性 磷 的 去

7、除 。 如 果 利 用 沉 析 工 艺 实 现 相 的 转 换 ， 则 当 向 污 水 中 投 加 了 溶 解 性 的 金 属 盐 药 剂 后 ，一 方 面 溶 解 性 的 磷 转 换 成 为 非 溶 解 性 的 磷 酸 金 属 盐 ， 也 会 同 时 产 生 非 溶 解 性 的 氢 氧 化 物 (取 决 于 PH值 )。 另一 方 面 ， 随 着 沉 析 物 的 增 加 及 较 小 的 非 溶 解 性 固 体 物 聚 积 成 较 大 的 非 溶 解 性 固 体 物 ， 使 稳 定 的 胶 体 脱 稳 ，通 过 速 度 梯 度 或 扩 散 过 程 使 脱 稳 的 胶 体 互 相 接 触 生 成

8、 絮 凝 体 。 最 后 通 过 固 液 分 离 步 骤 ， 得 到 净 化 的 污 水和 固 一 液 浓 缩 物 (化 学 污 泥 )， 达 到 化 学 除 磷 的 目 的 。 4 化 学 除 磷 药 剂 的 类 型 根 据 化 学 沉 析 反 应 的 基 础 ， 为 了 生 成 磷 酸 盐 化 合 物 ， 用 于 化 学 除 磷 的 化 学 药 剂 主 要 是 金 属 盐 药 剂 和 氢氧 化 钙 (熟 石 灰 )。 许 多 高 价 金 属 离 子 药 剂 投 加 到 污 水 中 后 ， 都 会 与 污 水 中 的 溶 解 性 磷 离 子 结 合 生 成 难 溶 解性 的 化 合 物 。

9、出 于 经 济 原 因 ， 用 于 磷 沉 析 的 金 属 盐 药 剂 主 要 是 Fe3+、 Al3+和 Fe2+盐 和 石 灰 。 这 些 药 剂 是 以 溶液 和 悬 浮 液 状 态 使 用 的 。 二 价 铁 盐 仅 当 污 水 中 含 有 氧 ， 能 被 氧 化 成 三 价 铁 盐 时 才 能 使 用 。 Fe2+在 实 际 中 为了 能 被 氧 化 常 投 加 到 曝 气 沉 砂 池 或 采 用 同 步 沉 析 工 艺 投 加 到 曝 气 池 中 ， 其 效 果 同 使 用 Fe3+一 样 ， 反 应 式 如式 2、 3。 Al3+PO43- AlPO4pH=6 7 式 2 Fe3

10、+PO43- FePO4pH=5 5.5 式 3 与 沉 析 反 应 相 竞 争 的 反 应 是 金 属 离 子 与 OH的 反 应 ， 所 以 对 于 各 种 不 同 的 金 属 盐 产 品 应 注 意 的 是 金 属的 离 子 量 ， 反 应 式 如 式 4、 5。 Al3+3OH- Al(OH)3 式 4 Fe3+3OH- Fe(OH)3 式 5 金 属 氢 氧 化 物 会 形 成 大 块 的 絮 凝 体 ， 这 对 于 沉 析 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 。 需 要 注 意 的 是 有 机 物 在 以

11、 化 学 除 磷 为 目 的 化 学 沉 析 反 应 中 的 沉 析 去 除 是 次 要 的 ， 但 在 分 离时 有 机 性 胶 体 以 及 悬 浮 物 的 凝 结 在 絮 凝 体 中 则 是 决 定 性 的 过 程 。 沉 析 效 果 是 受 PH值 影 响 的 ， 金 属 磷 酸 盐 的 溶 解 性 同 样 也 受 PH的 影 响 。 对 于 铁 盐 最 佳 PH值 范 围 为 5.0 5.5， 对 于 铝 盐 为 6.0 7.0， 因 为 在 以 上 PH值 范 围 内 FePO4或 AIPO4的 溶 解 性 最 小 。 另 外 使 用 金 属 盐药 剂 会 给 污 水 和 污 泥 处

12、 理 还 会 带 来 益 处 ， 比 如 会 降 低 污 泥 的 污 泥 指 数 ， 有 利 于 沼 气 脱 硫 等 。 由 于 金 属 盐 药 剂 的 投 加 会 使 污 水 处 理 厂 出 水 中 的 Cl-或 SO2-4离 子 含 量 增 加 。 如 果 沉 析 药 剂 溶 液 中 另 外含 有 酸 的 话 ， 则 需 特 别 加 以 注 意 。 投 加 金 属 盐 药 剂 后 相 应 会 降 低 污 水 的 碱 度 ， 这 也 许 会 对 净 化 产 生 不 利 影 响 。 当 在 同 步 沉 析 工 艺 中 使 用硫 酸 铁 时 ， 必 须 考 虑 对 硝 化 反 应 的 影 响 。

13、 另 外 ， 如 果 污 水 处 理 厂 污 泥 用 于 农 业 ， 使 用 金 属 盐 药 剂 除 磷 时 必 须 考 虑 铝 或 者 铁 负 荷 对 农 业 的 影 响 。 除 了 金 属 盐 药 剂 外 ， 氢 氧 化 钙 也 用 作 沉 析 药 剂 。 在 沉 折 过 程 中 ， 对 于 不 溶 解 性 的 磷 酸 钙 的 形 成 起 主 要作 用 的 不 是 Ca2+， 而 是 OH-离 子 ， 因 为 随 着 pH值 的 提 高 ， 磷 酸 钙 的 溶 解 性 降 低 ， 采 用 Ca(OH)2除 磷 要 求的 pH值 为 8.5以 上 。 磷 酸 钙 的 形 成 是 按 反 应

14、式 6进 行 的 ： 5Ca2+3po43-+OH- Ca5(PO4)3OH pH 8.5 式 6 但 在 pH值 为 8.5到 10.5的 范 围 内 除 了 会 产 生 磷 酸 钙 沉 析 外 ， 还 会 产 生 碳 酸 钙 ， 这 也 许 会 导 致 在 池 壁或 渠 、 管 壁 上 结 垢 ， 反 应 式 如 式 7。 Ca2+CO32- CaCO3 式 7 与 钙 进 行 磷 酸 盐 沉 析 的 反 应 除 了 受 到 PH值 的 影 响 ， 另 外 还 受 到 碳 酸 氢 根 浓 度 (碱 度 )的 影 响 。 在 一 定 的PH值 惰 况 下 ， 钙 的 投 加 量 是 与 碱

15、度 成 正 比 的 。 对 于 软 或 中 硬 的 污 水 ， 采 用 钙 沉 析 时 ， 为 了 达 到 所 要 求 的 PH值 所 需 要 的 钙 量 是 很 少 的 ， 具 有 强 缓 冲能 力 的 污 水 相 反 则 要 求 较 大 的 钙 投 加 量 。 污 水 除 磷 常 用 的 药 剂 类 型 详 见 表 2。 表 2 污 水 净 化 的 常 用 药 剂 一 览 表 类 型 名 称 分 子 式 状 态 Al2(SO4)318H2O Al2(SO4)314H2O 固 体 液 体 硫 酸 铝 nAl2(SO4)xH2O+mFe2(SO4)3yH2O 因 体 alCl3 液 体 （ 约

16、 40%） 氯 化 铝 AlCl3+FeCl3 液 体 铝 盐 聚 合 氯 化 铝 Al(OH)nCl3-nm 液 体 FeSO47H2O 固 体 二 价 铁 盐 硫 酸 亚 铁 FeSO4 液 体 氯 化 硫 酸 铁 FeClSO4 液 体 （ 约 40%） 硫 酸 铁 Fe2(SO4)3 液 体 （ 约 40%） 三 价 铁 盐 氯 化 铁 FeCl36H2O 液 体 （ 约 40%） 熟 石 灰 氢 氧 化 钙 Ca(OH)2 约 40%的 乳 液 5 化 学 沉 析 工 艺 化 学 沉 析 工 艺 是 按 沉 析 药 剂 的 投 加 地 点 来 区 分 的 ， 实 际 中 常 采 用

17、的 有 ： 前 沉 析 、 同 步 沉 析 和 后 沉 析 或在 生 物 处 理 之 后 加 絮 凝 过 滤 。 (1)前 沉 析 前 沉 析 工 艺 的 特 点 是 沉 析 药 剂 投 加 在 沉 砂 池 中 ， 或 者 初 次 沉 淀 池 的 进 水 渠 (管 )中 ， 或 者 文 丘 里 渠 (利 用涡 流 )中 。 其 一 般 需 要 设 置 产 生 涡 流 的 装 置 或 者 供 给 能 量 以 满 足 混 合 的 需 要 。 相 应 产 生 的 沉 析 产 物 (大 块 状的 絮 凝 体 )则 在 一 次 沉 淀 池 中 通 过 沉 淀 而 被 分 离 。 如 果 生 物 段 采

18、用 的 是 生 物 滤 池 ， 则 不 允 许 使 Fe2+药 剂 ， 以防 止 对 填 料 产 生 危 害 (产 生 黄 锈 )。 前 沉 析 工 艺 (如 图 2所 示 )特 别 适 合 于 现 有 污 水 处 理 厂 的 改 建 (增 加 化 学 除 磷 措 施 )， 因 为 通 过 这 一 工 艺 步骤 不 仅 可 以 去 除 磷 ， 而 且 可 以 减 少 生 物 处 理 设 施 的 负 荷 。 常 用 的 沉 析 药 剂 主 要 是 生 灰 和 金 属 盐 药 剂 。 经 前沉 析 后 剩 余 磷 酸 盐 的 含 量 为 1.5-2.5mg/1， 完 全 能 满 足 后 续 生 物

19、 处 理 对 磷 的 需 要 。 (2)同 步 沉 析 同 步 沉 析 是 使 用 最 广 泛 的 化 学 除 磷 工 艺 ， 在 国 外 约 占 所 有 化 学 除 磷 工 艺 的 50%。 其 工 艺 是 将 沉 析 药 剂投 加 在 曝 气 池 出 水 或 二 次 沉 淀 池 进 水 中 ， 个 别 情 况 也 有 将 药 剂 投 加 在 曝 气 池 进 水 或 回 流 污 泥 渠 (管 )中 。 图 3是 采 用 同 步 沉 析 的 活 性 污 泥 法 工 艺 简 图 。 当 采 用 生 物 转 盘 工 艺 时 ， 情 况 和 活 性 污 泥 法 类 似 ， 但 对于 生 物 滤 池

20、工 艺 能 否 将 药 剂 投 加 在 二 次 沉 淀 池 进 水 中 尚 值 得 探 讨 。 (3)后 沉 析 后 沉 析 是 将 沉 析 、 絮 凝 以 及 被 絮 凝 物 质 的 分 离 在 一 个 与 生 物 设 施 相 分 离 的 设 施 中 进 行 ， 因 而 也 就 有 二段 法 工 艺 的 说 法 。 一 般 将 沉 析 药 剂 投 加 到 二 次 沉 淀 池 后 的 一 个 混 合 池 (M池 )中 ， 并 在 其 后 设 置 絮 凝 池 (F池 )和 沉 淀 池 (或 气 浮 池 )。 后 沉 析 工 艺 简 图 如 图 4所 示 。 对 于 要 求 不 严 的 受 纳 水

21、 体 ， 在 后 沉 析 工 艺 中 可 采 用 石 灰 乳 液 药 剂 ， 但 必须 对 出 水 PH值 加 以 控 制 ， 比 如 采 用 沼 气 中 的 CO2进 行 中 和 。 采 用 气 浮 池 可 以 比 沉 淀 池 更 好 地 去 除 悬 浮 物 和 总 磷 ， 但 因 为 需 恒 定 供 应 空 气 而 运 转 费 用 较 高 。 三 种 工 艺 的 优 缺 点 汇 总 于 表 3中 。 表 3 各 种 化 学 磷 工 艺 的 优 缺 点 一 览 表 工 艺 类 型 优 点 缺 点 前 沉 析 工 艺 能 降 低 生 物 处 理 设 施 的 负 荷 ，平 均 其 负 荷 的 波

22、 动 变 化 ， 因 而可 以 降 低 能 耗 现 有 污 水 厂 易 于 改 造 实 施 ； 总 污 泥 产 量 增 ； 对 反 硝 化 反 应 造 成 困 难 （ 底 物 分解 过 多 ） ； 对 改 善 污 泥 指 数 不 利 同 步 沉 析 工 艺 通 过 污 泥 回 流 可 以 充 分 利 用 沉析 药 剂 ； 如 果 是 将 药 剂 投 加 到 曝 气 池中 ， 可 采 用 价 格 较 便 宜 的 二 价铁 盐 药 剂 采 用 同 步 沉 析 工 艺 会 增 加 污 泥产 量 ； 采 用 酸 性 金 属 盐 药 剂 会 使 下 降 到 最 佳 范 围 以 下 ， 这 对 硝 化反

23、应 不 利 ； 金 属 盐 药 剂 会 使 活 性 污 泥 重 量增 加 ， 从 而 可 以 避 免 活 性 污 泥膨 胀 ； 同 步 沉 析 设 施 的 工 程 量 较 小 。 磷 酸 盐 污 泥 和 生 物 剩 余 污 泥 是混 合 在 一 起 的 ， 因 而 回 收 磷 酸 盐是 不 可 能 的 ， 此 外 在 厌 氧 状 态 下污 泥 中 磷 会 再 溶 解 ； 由 于 回 流 泵 会 絮 凝 体 破 坏 ， 但 通过 投 加 高 分 子 絮 凝 助 凝 剂 减 轻这 种 危 害 。 后 沉 析 工 艺 磷 酸 盐 的 沉 析 是 和 生 物 净 化 过程 相 分 离 的 ， 互 相

24、不 产 生 影 响 ； 药 剂 的 投 加 可 按 磷 负 荷 的 变 化进 行 控 制 ； 产 生 的 磷 酸 盐 污 泥 可 以 单 独 排放 ， 并 可 以 加 以 利 用 ， 如 用 做肥 料 。 后 沉 析 工 艺 所 需 要 的 投 资 大 、 运行 费 用 高 ， 但 当 新 建 污 水 处 理 厂时 ， 采 用 后 沉 析 工 艺 可 以 减 小 生物 处 理 二 次 沉 淀 池 的 尺 寸 。 6 化 学 沉 析 药 剂 量 的 计 算 由 式 2和 式 3去 除 一 分 子 的 磷 酸 盐 ， 需 要 一 分 子 的 铁 盐 或 者 铝 盐 。 为 了 计 算 方 便 ，

25、实 际 计 算 采 用 克 分子 (mol)或 者 克 原 子 量 。 如 ： 1mol H=1g molFe=56g 1molAl=27g 1mol P=31g 在 化 学 沉 析 除 磷 时 ， 去 除 lmol(31g)P至 少 需 要 lmol(56g)Fe， 或 者 至 少 需 要 1.8(56/31)倍 的 Fe， 或 者 O.9(27/31)倍 的 Al。 也 就 是 说 去 除 lgP至 少 需 要 1.8g的 Fe， 或 者 O.9g的 Al。 由 于 在 实 际 中 ， 反 应 中 并 不 是 1O%有 效 进 行 的 ， 加 之 OH-会 与 金 属 离 子 竞 争 反

26、应 ， 生 成 相 应 的 氢 氧化 ， 如 式 4和 式 5， 所 以 实 际 化 学 沉 析 药 剂 投 加 一 般 需 要 超 量 投 加 ， 以 保 证 达 到 所 需 要 的 出 水 P浓 度 。 德国 在 计 算 时 ， 提 出 了 投 加 系 数 的 概 念 ， 即 ： =(molFe,molAl) molP 式 8 投 加 系 数 是 受 多 种 因 素 影 响 的 ， 如 投 加 地 点 、 混 合 条 件 等 ， 实 际 投 加 时 建 议 通 过 投 加 试 验 确 定 ， 图5是 投 加 系 数 和 磷 减 少 量 的 关 系 。 在 最 佳 条 件 下 (适 宜 的

27、投 加 、 良 好 的 混 合 和 絮 凝 体 的 形 成 条 件 )=1； 在 非最 佳 条 件 下 ， =2到 3或 更 高 。 过 量 投 加 药 剂 不 仅 会 使 药 剂 费 增 加 ， 而 且 因 氢 氧 化 物 的 大 量 形 成 也 会 使 污泥 量 大 大 增 加 ， 这 种 污 泥 体 积 大 、 难 脱 水 。 德 国 在 实 际 计 算 中 ， 为 了 有 效 地 去 除 磷 (出 水 保 持 1mgP/1)， 值 为 1.5， 也 就 是 说 去 除 1kg磷 ， 需 要投 加 ： 1.5（ 56 31） =2.7 kg Fe 或 者 ， 1.5（ 27 31） =1

28、.3 kg Al 若 用 石 灰 作 为 化 学 沉 析 药 剂 ， 则 不 能 采 用 这 种 计 算 方 法 ， 因 为 其 要 求 投 加 的 pH值 大 于 8.5， 而 且 投 加量 受 污 水 碱 度 (缓 冲 能 力 )的 影 响 ， 所 以 其 投 加 量 必 须 针 对 各 自 的 污 水 通 过 试 验 确 定 。 从 严 格 意 义 上 讲 ， 投 加 系 数 值 的 概 念 只 适 用 于 后 沉 析 ， 对 于 前 沉 析 和 同 步 沉 析 在 计 算 时 还 应 考 虑 ： 回 流 污 泥 中 含 有 未 反 应 的 药 剂 ； 在 初 次 沉 淀 池 中 和 生

29、 物 过 程 去 除 的 磷 。 7 计 算 举 例例 1： 污 水 处 理 厂 设 计 水 量 为 100m3/d， 进 水 中 的 P浓 度 为 14mg/1， 出 水 P浓 度 要 求 达 到 1mg/l。 设计 采 用 沉 析 药 剂 三 氯 化 铝 AlCl3， 其 有 效 成 分 为 6%(60g/kgAlCl3)， 密 度 为 1.3kg/l。 为 同 步 沉 析 ， 试 计 算 所需 要 的 药 剂 量 。 解 ： 经 过 初 次 沉 淀 地 沉 淀 处 理 后 去 除 的 磷 为 2mg/l， 则 生 物 处 理 设 施 进 水 的 P浓 度 为 1mg/l， 经 过 生物

30、同 化 作 用 去 除 的 P为 1mg/l。 则 需 经 沉 析 去 除 的 ： P负 荷 =100m3/d(0.01-0.01)kg/m3=10kg/d 设 计 采 用 投 加 系 数 值 为 1.5， 设 计 Al的 投 加 量 为 ： 1.5（ 27 31） 10=130kg Al/d 折 算 需 要 药 剂 量 为 ： 130100(g/d)/60(g/kg)=2167kg/d AlCl3 折 算 需 要 体 积 量 为 ： 2167(kg/d)/1.3(kg/l)=1671/dAlCl3 例 2： 设 计 采 用 药 剂 硫 酸 亚 铁 FeSO4， 有 效 成 分 为 180gF

31、e/kgFeSO4， 在 10 时 的 饱 和 溶 解 度 为 40gFeSO4/l， 其 它 设 计 参 数 同 例 1。 解 ： 设 计 采 用 投 加 系 数 值 为 1.5， 设 计 Fe的 投 加 量 为 ： 1.5563110=270kg Fe/d 折 算 需 要 药 剂 量 为 ： 270100(g/d)/180(g/kg)=150kg/dFeSO4 饱 和 溶 液 中 的 有 效 成 分 为 ： 180(g/kg)0.4(kg/l)=72gFe/l FeSO4 折 算 需 要 体 积 量 为 ： 150100(g/d)/72(g/l)=2083l/dFeSO4 8 沉 析 对

32、污 水 处 理 的 影 响(1)沉 析 对 污 水 处 理 厂 出 水 金 属 含 量 的 影 响 在 污 水 处 理 厂 出 水 中 金 属 和 药 剂 的 含 量 主 要 取 决 于 对 悬 浮 物 的 分 离 ， 当 然 药 剂 的 投 加 、 值 、 pH值 、污 水 碱 度 及 投 加 技 术 也 都 对 其 有 影 响 。 在 污 水 处 理 厂 出 水 中 的 铁 和 铝 一 般 是 难 溶 解 的 磷 酸 盐 和 氢 氧 化 物 ， 并 以 悬 浮 状 态 存 在 。 在 正 常 药 剂 投 加 量 (如 =1.5， 同 步 沉 析 )、 pH为 中 性 及 有 足 够 好 的

33、 二 次 沉 淀 池 或 沉 淀 池 的 情 况 下 ， 铝和 铁 的 含 量 一 般 不 会 超 过 1.0mg/l， 而 且 尽 管 污 水 处 理 厂 进 水 中 的 铁 常 常 超 过 1.0mg/l； 对 于 絮 凝 滤 池 出 水中 铁 或 铝 的 含 量 一 般 小 于 0.5mg/l。 (2)沉 析 对 出 水 中 盐 含 量 的 影 响 采 用 金 属 药 剂 进 行 磷 沉 析 必 然 会 导 致 污 水 处 理 厂 出 水 中 的 盐 (Cl-或 SO42-含 量 )增 加 。 其 增 加 量 可 通 过 计算 确 定 ： 如 ： 例 1中 投 加 AlCl3， 由 于

34、1kgAl对 应 3.9(335.5/27=3.94)kg的 Cl-， Cl-的 增 加 量 ： 1303.94=513kgCl-/d 折 算 浓 度 为 ： 513kg/d100/100m3/d=51.3mg/l 例 2中 投 加 FeSO4,由 于 1kgFe对 应 1.7(32+416)/56=1.71)kg的 SO42-， SO24-的 增 加 量 ： 2701.7=461.7kgSO24-/d 折 算 浓 度 为 ： 461.7kg/d100/100m3/d=46.2mg/l 含 有 少 量 工 业 废 水 的 城 市 污 水 处 理 厂 正 常 出 水 中 Cl- 10mg/l、

35、SO24- 20mg/l ， 也 就 是 说 采 用 金 属药 剂 后 出 水 中 的 盐 含 量 Cl-升 高 50%、 SO42-升 高 25%。 当 受 纳 水 体 有 严 格 求 时 ， 应 对 盐 含 量 进 行 验 算 。 因 在 磷 酸 盐 沉 析 的 同 时 ， 重 碳 酸 盐 也 被 去 除 ， 所 以 出 水 中 的 总 含 盐 量 (电 导 率 )几 乎 保 持 不 变 。 (3)沉 析 对 碱 度 的 影 响 水 的 碱 度 是 指 使 一 升 水 达 到 某 一 PH值 的 HCI用 量 ， 碱 度 也 是 指 对 酸 的 缓 冲 能 力 。 污 水 处 理 厂 进

36、水 的碱 度 对 应 的 是 其 所 在 流 域 饮 用 水 的 碱 度 和 由 铵 产 生 的 碱 度 。 在 磷 酸 盐 沉 析 时 ， 只 要 铁 或 铝 离 子 进 入 水 溶 液中 就 形 成 六 水 复 和 体 ； 一 般 形 式 为 Me(H2O)3+6(Me： 金 属 )， 这 种 复 合 体 象 酸 一 样 可 进 一 步 水 解 ： Me(H2O)63+ 3H+Me(OH)3+3H2O 式 9 该 反 应 与 溶 液 的 pH值 有 关 ， 同 时 会 降 低 水 的 碱 度 。 由 于 氢 氧 化 物 以 难 溶 的 复 合 体 形 式 沉 析 出 来 ， 不会 提 高

37、污 水 的 碱 度 ， 所 以 对 于 金 属 氢 氧 化 物 的 沉 析 必 须 估 算 酸 当 量 ， 对 于 金 属 磷 酸 盐 的 沉 析 也 是 一 样 。 同步 沉 析 中 分 离 磷 酸 盐 只 能 略 微 提 高 污 水 的 碱 度 。 按 照 德 国 污 水 技 术 联 合 会 的 工 作 报 告 A131， 经 过 硝 化 、 反 硝 化 和 化 学 除 磷 ， 污 水 的 碱 度 变 化 可 按 公 式10计 算 ： SK0-SKe=SK=0.07(NH4-N0-NH4-Ne+NO3-Ne-NO 3-N0)+0.06Fe3+0.04Fe2+0.1Al3+-(P0-Pe)

38、mol/l 式 10 式 中 ： SK0 污 水 厂 进 水 中 的 碱 度 ； mol/1； SKe 污 水 厂 出 水 中 的 碱 度 ； mol/1； NH4-N0 污 水 厂 进 水 中 铵 氮 浓 度 ， mg/l； NH4-Ne 污 水 厂 出 水 中 铵 氮 浓 度 ， mg/l； NO3-Ne 污 水 厂 出 水 中 的 硝 酸 盐 氮 浓 度 ， mg/l； NO3-N0 污 水 厂 进 水 中 的 硝 酸 盐 氮 浓 度 ， mg/1； P0 污 水 厂 进 水 中 的 磷 浓 度 ， mg/l； Pe 污 水 厂 出 水 中 的 磷 浓 度 ， mg/l； Fe3+ 投

39、加 的 三 价 铁 盐 量 ， mg/l； Fe2+ 投 加 的 二 价 铁 盐 量 ， mg/l； Al3+ 投 加 的 铝 盐 量 ， mg/1。 出 水 中 的 碱 度 应 大 于 1.5mol/1。 (4)沉 析 对 剩 余 污 泥 产 量 的 影 响 正 如 前 面 所 述 的 一 样 ， 污 水 中 溶 解 性 磷 去 除 结 果 就 是 产 生 污 泥 ， 不 同 的 工 艺 ， 污 泥 的 排 除 位 置 也 不 相同 。 对 于 同 步 沉 析 则 是 以 剩 余 污 泥 的 形 式 排 出 设 施 。 剩 余 污 泥 产 量 是 污 泥 处 理 设 计 、 运 行 的 重

40、要 参 数 ， 带有 同 步 沉 析 化 学 除 磷 时 ， 单 位 污 泥 产 量 是 由 去 除 BOD5产 生 的 剩 余 污 泥 和 同 步 沉 析 除 磷 的 沉 析 物 所 组 成 。 对 于 由 同 步 沉 析 ， 化 学 除 磷 产 生 污 泥 由 沉 析 药 剂 的 类 型 、 所 投 加 金 属 离 子 与 需 沉 析 磷 的 克 分 子 比 来 确定 。 在 =1.5时 ， 投 加 1kgFe产 生 产 2.5kg的 干 物 质 ， 或 投 加 1kgAl产 生 产 4kg的 干 物 质 。 (5)沉 析 对 硝 化 反 应 的 影 响 在 采 用 硫 酸 铁 药 剂 进

41、 行 同 步 沉 析 时 ， 对 硝 化 反 应 是 有 阻 碍 影 响 的 ， 在 这 种 情 况 下 故 而 推 荐 将 污 泥 泥 龄提 高 10%。 采 用 氯 化 铁 盐 药 剂 对 硝 化 反 应 是 没 有 影 响 的 。 表 4是 各 种 沉 析 工 艺 对 硝 化 反 应 的 影 响 系 数 ， 这种 影 响 系 数 是 指 在 特 定 工 艺 条 件 下 的 污 泥 泥 龄 与 常 规 工 艺 条 件 下 (无 磷 的 去 除 ， 且 在 同 等 硝 化 反 应 能 力 情 况下 )的 污 泥 泥 龄 的 比 值 。 表 4 各 种 工 艺 和 药 剂 对 硝 化 反 应

42、的 影 响 系 数 表 工 艺 名 称 药 剂 影 响 系 数 常 规 工 艺 1.0 前 沉 析 FeCl3 0.75-0.90 同 步 沉 析 FeCl3 0.85-1.0 同 步 沉 析 FeSO4 1.10 1.35 因 为 在 前 沉 析 的 同 时 非 溶 解 状 的 碳 化 合 物 也 会 被 沉 析 出 来 ， 由 此 不 能 为 氮 氧 化 过 程 的 稳 定 所 要 求 的 反硝 化 反 应 提 供 足 够 的 碳 化 合 物 ， 所 以 前 沉 析 对 氮 的 去 除 也 会 产 生 负 作 用 。 经 常 出 现 的 问 题 是 ， 通 过 一 次 沉淀 已 去 除 掉 许 多 碳 化 合 物 ， 这 常 不 足 于 前 置 反 硝 化 反 应 所 需 ， 再 经 前 沉 析 更 加 剧 了 这 种 矛 盾 。