污水厂磷门一脚的化学除磷是怎样的？

污水厂磷门一脚的化学除磷是怎样的？

本周我们接着上期的内容继续聊污水处理厂除磷，继上周了解了污水处理厂生物除磷之后，本周我们来聊聊化学除磷，化学除磷也是目前各个污水厂最常用的方法之一，那么化学除磷的产生原因和后果是什么呢？今天我们就来详细聊聊污水厂磷门化学除磷。

化学除磷，顾名思义，可以理解为通过化学方法去除污水中的磷的一种方式。由于磷在结合状态下可以生成稳定的磷酸盐沉淀，因此化学法去除水中的磷就是在污水中添加相应的盐类，与水中的磷酸根发生化学反应，生成磷酸盐沉淀，从而去除水中的磷。化学除磷就是基于此机理。选择化学盐类，加入污水中，生成化学沉淀污泥，通过泥水分离，将污泥脱水后外运，最终达到去除污水中磷的效果。

对于化学除磷来说，选用的盐主要有Ca2+、Al3+、Fe3+以及其他金属盐，下面我们来看看这三种盐是如何与水中的磷发生作用的。

1.钙盐Ca2+

钙盐通常以Ca(OH)2形式加入，在中性污水中主要生成碳酸钙，含碱性废水（主要为重碳酸盐HCO3-），在碳酸钙沉淀过程中，形成的沉淀物强化了水中SS的去除。

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→↓+ 2H2O。

当污水中的pH值升至10左右时，过量的钙离子就会与磷酸盐发生反应，形成羟基磷灰石沉淀：

10Ca2++6PO43-+2OH-→Ca10(PO4)6(OH)2↓

由于该反应需要达到pH值10左右，一般来说，需要加入过量的石灰来提高水体的pH值，因此所需量远高于磷酸盐的用量。因此，石灰的加入量主要取决于废水的PH值情况。一般在pH值较高的工业废水中可以加入石灰。所需石灰的用量可约为碳酸钙碱度的1.5倍。但在后续处理或排放之前，需要对水进行中和以降低pH值。一般使用二氧化碳（CO2）来碳酸化水以降低pH值。

2.铝盐，Al3+

铝盐或聚合铝盐是污水厂广泛使用的化学除磷剂，它在污水中生成磷酸盐沉淀，即磷酸铝（AlPO4），基本反应为：

Al3++-n→AlPO4↓+nH+

投加过程中所需的铝盐投加量是根据污水中需要去除的磷量来计算的，但随着污水中磷浓度的降低，混凝去除效率会呈现下降趋势，实际应用中，铝盐投加量在50~200mg/l之间，废水中总磷的去除率可达80~90%。如果计算得出，当总磷含量很低时，所需的铝盐投加量过低，去除率会明显下降。

3.铁盐Fe3+

氯化铁、硫酸铁和硫酸亚铁都广泛用于除磷，尽管实际反应尚不完全清楚。根据铁盐可以推断的基本反应是：

Fe3++-n→FePO4↓+nH+

铁离子与水中的磷酸盐结合生成磷酸铁，但铁盐呈酸性，污水发生反应时，反应式右边的H+会阻碍反应向右进行，造成总磷去除率下降，因此若加入一些混凝剂，如石灰等，提高pH值，提供反应中生成的H+的消耗，可加速反应，增强混凝能力，提高总磷去除效果。

通过了解这三种药剂我们可以看出，钙盐对pH的要求非常高，需要过大的投加量，同时对出水pH影响较大，需要调酸。铝盐要求最少，铁盐需要辅助药剂。同时钙盐石灰呈碱性，铝盐呈中性，铁盐呈酸性。铝盐运输、储存成本非常低。因此从运行维护管理费用上看，铝盐是最经济的化学除磷剂。

了解了这三种药剂的化学反应机理之后，我们要了解污水厂化学药剂的投加点。从生物处理阶段来看，污水处理厂一般分为一级物理处理、二级生物处理、三级深度处理，化学药剂的投加点也都在这三个地方，根据与生物处理的位置不同，分为前置投加、同时投加、后置投加、全量投加四种类型，分别对应下图中的a、全量投加、b、c、d四种模式。

本周我们接着上期的内容继续聊污水处理厂除磷，继上周了解了污水处理厂生物除磷之后，本周我们来聊聊化学除磷，化学除磷也是目前各个污水厂最常用的方法之一，那么化学除磷的产生原因和后果是什么呢？今天我们就来详细聊聊污水厂磷门化学除磷。

化学除磷，顾名思义，可以理解为通过化学方法去除污水中的磷的一种方式。由于磷在结合状态下可以生成稳定的磷酸盐沉淀，因此化学法去除水中的磷就是在污水中添加相应的盐类，与水中的磷酸根发生化学反应，生成磷酸盐沉淀，从而去除水中的磷。化学除磷就是基于此机理。选择化学盐类，加入污水中，生成化学沉淀污泥，通过泥水分离，将污泥脱水后外运，最终达到去除污水中磷的效果。

对于化学除磷来说，选用的盐主要有Ca2+、Al3+、Fe3+以及其他金属盐，下面我们来看看这三种盐是如何与水中的磷发生作用的。

1.钙盐Ca2+

钙盐通常以Ca(OH)2形式加入，在中性污水中主要生成碳酸钙，含碱性废水（主要为重碳酸盐HCO3-），在碳酸钙沉淀过程中，形成的沉淀物强化了水中SS的去除。

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2→↓+ 2H2O。

当污水中的pH值升至10左右时，过量的钙离子就会与磷酸盐发生反应，形成羟基磷灰石沉淀：

10Ca2++6PO43-+2OH-→Ca10(PO4)6(OH)2↓

由于该反应需要达到pH值10左右，一般来说，需要加入过量的石灰来提高水体的pH值，因此所需的量远高于磷酸盐的量。因此，石灰的加入量主要取决于废水的PH值情况。一般在pH值较高的工业废水中可以加入石灰。所需石灰的用量可约为碳酸钙碱度的1.5倍。但在后续处理或排放之前，需要对水进行中和以降低pH值。一般使用二氧化碳（CO2）来碳酸化水以降低pH值。

2.铝盐，Al3+

铝盐或聚合铝盐是污水厂广泛使用的化学除磷剂，它在污水中生成磷酸盐沉淀，即磷酸铝（AlPO4），基本反应为：

Al3++-n→AlPO4↓+nH+

投加过程中所需的铝盐投加量是根据污水中需要去除的磷量来计算的，但随着污水中磷浓度的降低，混凝去除效率会呈现下降趋势，实际应用中，铝盐投加量在50~200mg/l之间，废水中总磷的去除率可达80~90%。如果计算得出，当总磷含量很低时，所需的铝盐投加量过低，去除率会明显下降。

3.铁盐Fe3+

氯化铁、硫酸铁和硫酸亚铁都广泛用于除磷，尽管实际反应尚不完全清楚。根据铁盐可以推断的基本反应是：

Fe3++-n→FePO4↓+nH+

铁离子与水中的磷酸盐结合生成磷酸铁，但铁盐呈酸性，污水发生反应时，反应式右边的H+会阻碍反应向右进行，造成总磷去除率下降，因此若加入一些混凝剂，如石灰等，提高pH值，提供反应中生成的H+的消耗，可加速反应，增强混凝能力，提高总磷去除效果。

通过了解这三种药剂我们可以看出，钙盐对pH的要求非常高，需要过大的投加量，同时对出水pH影响较大，需要调酸。铝盐要求最少，铁盐需要辅助药剂。同时钙盐石灰呈碱性，铝盐呈中性，铁盐呈酸性。铝盐运输、储存成本非常低。因此从运行维护管理费用上看，铝盐是最经济的化学除磷剂。

了解了这三种药剂的化学反应机理之后，我们要了解污水厂药剂的投加点。从生物处理阶段来看，污水处理厂一般分为一级物理处理、二级生物处理、三级深度处理，药剂的投加点也都在这三个地方，根据与生物处理的位置不同，分为前置投加、同步投加、后置投加和全量投加四种，分别对应下图中的a、全量投加、b、c、d四种模式。

1.预添加：

一般加药位置在初沉池进水口处，发生化学反应后产生的化学污泥利用初沉池的沉淀沉降到初沉池，再通过初沉排泥口进入污泥脱水。初沉池加药的特点有：

a.可增加初沉池BOD、SS的去除率。

b.由于污水成分复杂，除磷剂的针对性作用很小，必须投加过量的除磷剂才能达到预期目的。

c.产生的化学污泥难以脱水。

d.初沉池污泥产量一般会增加50%～100%，而污水厂整体污泥产量会增加60-70%。

2.同步添加

一般加药位置在生物池出口和二沉池入口处，发生化学反应后产生的化学污泥和生物污泥通过剩余污泥排入污泥脱水车间进行脱水。同时加药的特点包括：

a.由于加入石灰会造成pH值过高，对微生物产生不利影响，所以不能使用廉价石灰作为除磷剂。

b.铝盐或铁盐加入量过大，可能造成生物反应池pH值偏低、生物毒性大，引起活性污泥系统紊乱、异常。

c.投加除磷剂后，生物段产泥量将增加35%～45%，整个污水厂产泥量将增加10～25%。

d.这些添加的药剂也会对污泥车间的污泥脱水产生影响。

3. 后添加

一般位置在深度处理阶段，二沉池之后，深度处理进水口处。产生的化学污泥与水中的磷酸盐发生反应后排入污泥脱水车间进行脱水。后加药的特点包括：

a.投资成本很高，需建设深度处理设施，实现后加药。

b.化学药剂最有效。由于生物除磷在前端完成，后期化学药剂的使用量将大大减少，使用最少量的药剂，产生最少量的污泥。

c. 最终出水中的磷含量高度可控。

d.由于该工艺，添加的化学品不与污水厂的生物处理部分发生反应，可以独立进行化学反应，对活性污泥的影响极小。

4. 全额投资

全量加药即在各个位置进行加药，其特点如上所述，但由于加药位置多，加药量大，操作管理复杂，一般很少采用。

在污水处理厂的设计与建设中，将除磷剂的投加地点设置在深度处理是常见的做法，但由于除磷剂特别是聚合铝盐具有一定的絮凝作用，当它们同时投加时，会对活性污泥的沉降性能起到一定的作用。从操作角度来说，大多数污水厂都​​倾向于通过同时投加的方式进行化学除磷，但是由于受到化学药剂的影响，同时投加会对污水厂活性污泥微生物的管理带来较大的风险和难度。

污水处理厂投加化学除磷药剂后，需要对除磷效果进行监测，通过监测除磷效果来调整化学药剂的投加量，达到成本控制的目的。污水厂一般采用几种方法进行监测，一是进行现场沉淀性能实验，在各个位置投加药剂。这是一种现场测试方法，用简便的方法确定污水的特性和投加药剂的量。二是中控室在线数据的历史趋势：如果历史数据能够显示出每小时、每天或每月的磷负荷变化曲线，则可以通过SCADA系统利用这些趋势来控制化学除磷药剂的投加比例。三是实验室分析数据：这种数据权威可靠，可以用于向上级汇报，可以利用这种数据来调整除磷药剂的投加量，但化验过程带来的时滞是制约投加量控制的关键问题，而且如果有多个取样位置，增加分析频率也会使分析成本大大增加。 因此各污水处理厂进行化学加药除磷后，需要根据本水厂的实际情况，合理选择监测方法，加强对化学除磷药剂投加的控制，以实现有效的成本控制。

在污水厂中，生物除磷和化学除磷各有优缺点。那么我们的运营管理人员应该如何进行运营管理才能达到除磷达标呢？下篇文章我们将从运营管理的角度来谈谈。欢迎继续关注污水厂出水总磷达标情况。