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化学辅助除磷工艺药剂最佳投加量的研究
发布时间:2017/12/29 11:57:27 点击率:

    水体富营养化的日益严重严重影响着饮用水的安全,随着除磷技术的发展,投加化学药剂强化除磷作为化学辅助除磷工艺被越来越广泛的应用。
    化学辅助除磷工艺:
    化学辅助除磷工艺,是指在充分发挥生物除磷的基础上将一定量的化学除磷药剂加到反应器中辅助除磷。因不需要增加额外的构筑物,而且除磷效果明显而稳定,该工艺在污水处理中得到了广泛应用。在此工艺中,由于化学和生物的协同作用,其对有机物、总磷和悬浮固体的去除效果显著优于传统的生物脱氮除磷工艺。
    在化学辅助除磷工艺中,药剂的投加位置及投加量对出水TP含量及运行成本产生很大影响,因此合适的投加位置与投加量直接关系到出水的效果及处理成本。本文以化学除磷药剂硫酸亚铁为辅助除磷药剂,来说明下药剂的最佳投加量。
    试验过程:
    在2套平行装置好氧区末端按照絮凝剂中金属与去除磷元素的摩尔比(Fe/TP)为:1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1投加化学药剂硫酸亚铁,待系统运行稳定后检测进出水水质。
    试验结果:
    TP的去除效果:
    随着硫酸亚铁投加量的增加,水中TP的去除率的增加趋势明显,但硫酸亚铁的投加量与TP的去除率并非成直线关系。当Fe/TP≤1.6时,TP去除率增加明显;当Fe/TP≥1.6时,TP的去除率没有明显增加趋势。当Fe/TP≥1.6时,出水TP含量均小于0.5mg/L,达到一级A排放标准,所以Fe/TP=1.6为最佳投加量。
    从化学反应上分析,在硫酸亚铁的投加过程中有如下反应:
    3Fe2++2PO43-→Fe3(PO4)2↓
    4Fe2++O2+4H+→4Fe3++2H2O
    Fe3++PO43-→FePO4↓
    可知,硫酸亚铁溶于水后,Fe2+一方面与PO43-形成难溶性的盐,一方面被氧化后形成Fe3+与PO43-生成难溶性的盐。另外还伴随着强烈的水解反应发生,在水解的同时发生聚合反应,生成具有较长线性结构的多核羟基络合物,如Fe5(OH)87+、Fe7(OH)129+等,这些羟基络合物能有效地降低或消除胶体的毛点位,通过沉淀分离去除磷。
    当Me/TP≥1.6时,硫酸亚铁对TP的去除率的提高逐渐变缓,可见化学药剂的投加量与去除的TP量之间并不呈正比关系,存在一个最加量。
    PO43-去除效果:
    当Fe/TP≤1.6时,PO43-去除率增加明显;当Fe/TP≥1.6时,PO43-的去除率没有明显增加趋势。不难看出PO43-去除率变化趋势与TP的变化趋势大体相似。这是由于水中的TP主要以可溶性磷酸盐形式存在,而化学药剂对溶解性磷酸盐的去除效果非常明显,这一点可以从溶解性磷酸盐的去除率高达97%看出,所以化学药剂投加量成为TP去除的主要因素,故2者呈现出相似的变化规律。
    出水总Fe含量变化:
    水体中Fe含量的增加,铁的沉积作用对底泥中磷的沉积和释放产生一定的影响,另外铁是刺激藻类生长引发湖泊水华的一个重要因素。因此在使用铁盐强化除磷时,必须考虑出水总铁含量,以免造成二次污染。
    实验发现:出水中总铁含量随着药剂投加量的增加而呈上升趋势,但当Fe/TP≤1.6时,出水总铁保持在2.75mg/L左右,没有明显的上升趋势,可满足地表水环境质量标准中对铁浓度的规定(<0.3mg/L)。当Fe/TP≥1.6时,出水总铁含量上升趋势明显,几乎成直线上升。这是由于水中PO43-含量是有限的,当铁盐投加量过高时,没有足够的PO43-与之反应生成沉淀脱离水体,从而导致水体中总铁含量过高。所以建议按Fe/TP≤1.6投加,这样才能避免二次污染。
    实验小结:
    (1化学辅助除磷药剂硫酸亚铁主要通过对溶解性磷酸盐的去除来提高系统对磷的去除的。当Fe/TP=1.6时,FeS04对TP的去除率达90%,对溶解性磷酸盐的去除率高达97%,而随着药剂量的增加去除效果并没有明显提高,故最加投加量为Fe/TP=1.6。
    (2随着FeS04投加量的增加,出水总Fe含量也呈上升趋势,当Fe/TP≥1.6时,出水总Fe含量不能达到地表水环境质量标准中对铁浓度的规定(<0.3mg/L),故建议投加FeS04时,投加量控制在Fe/TP≤1.6。

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