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城市污水处理化学除磷药剂的应用梅玲莉

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：梅玲莉樊宇坤邹利华

[导读] 摘要：目前，废水除磷脱氨中的杀菌技术可分为化学处理和生物处理。

        浙江双益环保科技发展有限公司 314000
        摘要：目前，废水除磷脱氨中的杀菌技术可分为化学处理和生物处理。与生物处理相比，化学除磷仍有一定优势。虽然生物脱硫法中没有黑色添加剂，且投资相对较小，产生的污泥量也较小，但生物处理法的实际应用也显示出许多缺点，如过分依赖废水成分，以及受有机化合物的质和量的影响。另外，处理后的废水灵活性和稳定性差，必须采用化学处理，从而使废水得到有效处理。
        关键词：城市污水处理；化学除磷；药剂；应用
        1化学除磷的反应机理
        在污水处理中，化学除磷机理就是在处理中投加金属盐类，使用的化学除磷药剂会形成磷酸盐、多聚磷酸盐等，在沉淀分离处理和过滤处理后，可以将污水中的磷酸盐除去。投加药剂之后金属离子会与磷酸盐快速结合，并生成磷酸盐化合物，其溶解度较低。之后在流速梯度、混合扩散下，这些晶体会接触形成絮凝体，再经过沉淀或者过滤分离分开水体，水资源得以净化，实现除磷效果。
        综上，污水处理化学除磷过程主要有四个步骤，即沉析、凝聚、絮凝和固液分离，该过程中磷酸盐从液相向固相转移。且沉析反应、凝聚反应发生快，在絮凝过程中凝聚时形成土粒子户相互结合成为絮体，这种絮体更大，可以更好地进行沉淀处理和固液分离。因此化学处理效率会主要受到沉析过程、絮凝过程影响，使用的化学除磷药剂种类、pH值等会影响到沉析、磷酸盐化合物种类以及除磷药剂种类等，除磷具体工艺形式决定着实际絮凝过程。因此，在除磷方案中，要考虑到化学除磷药剂种类、除磷工艺等对除磷效率的影响。
        2城市污水处理现状
        我国的污水在城市化进程中逐渐增加，对于污水的处理至关重要。化学反应除磷的完成离不开化学沉淀，其主要形成过程如下：在城市污水中加入金属盐，与污水或污泥中的可溶性磷酸盐充分混合，形成不溶性物质从污水中分离出来，从而使污水中磷得到更好的处理。污泥中的某些微生物在好氧状态下会吸收大量的磷，两者反应使磷组分转化为活性污泥组分，与活性污泥一起沉淀，从而实现污水的除磷。随着城市污水处理相关指标（TPs0.5mg/L）的提高，仅靠生物或化学除磷无法使污水达到排放的标准。因此，把化学反应除磷技术与生物溶解除磷技术更好地利用非常重要，如何提高工作效率、提升除磷标准，已经成为城市污水除磷系统的一个研究课题。通过对发达国家污水处理厂处理数据的分析和研究，发现在污水处理中，在一级或二级阶段加入化学试剂，可以有效降低污水磷含量。在现阶段大多数城市污水处理厂存在进水碳源不足的问题，最好采用化学反应除磷技术来强化生物除磷的辅助功能。
        3化学除磷剂在污水处理过程中的应用
        3.1铝盐化学除磷剂
        聚合氯化铝、硫酸铝、氯化铝等是重要的铝盐化学除磷剂。三价铝盐在处理过程中主要用于两个方面：第一，三价铝离子的水解反应将产生具有较大比表面积和较高正电荷的单核羟基络合物；第二，三价铝离子与污水中的磷酸根反应生成沉淀，最终生成沉淀化合物。实际反应和金属磷酸盐的溶解度都容易受到酸碱度的影响，最佳酸碱度为5.8～6.9。需要注意的是，在处理污水的过程中采用铝盐处理剂，将会导致污水中的铝含量增多，这可能会使水中的铝盐不符合要求，因此对于铝盐的加入量要合理使用。
        3.2铁盐除磷药剂
        铁盐除磷药剂类型也比较多，有硫酸亚铁、氯化铁和聚合氯化铁等，其反应机理与铝盐除磷药剂比较接近，但铁盐除磷药剂应用中发生的水解反应是强烈的，且在水解反应同时相关聚合物会将水中的磷吸附。

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除磷过程中，亚铁离子的除磷效率会受到pH值的影响，但各项研究中对亚铁离子达到最佳除磷效率的pH值认定存在偏差，部分意见为pH值为8时除磷效果最佳，但也有意见认为pH值为7.5～8.5之间时其除磷效率会由于沉淀不易生成而降低。一般要保证亚铁离子除磷成效，需要较高的pH值，而城市污水处理厂中pH值往往较低，一般不会超过7.5，且其中的Fe3（PO4）2的稳定性较差，因此在废水除磷中，二价铁盐的应用存在限制，需要氧化亚铁离子为铁离子，此过程可借助好氧池曝气特性实现，进而促进化学除磷效率的提高。在铁盐、磷酸盐反应过程中，会形成比铝盐更加稳定的沉淀物，且实际沉降较快，在实际应用中比较常见。但同时铁盐除磷药剂的应用也存在缺陷，就是其出水浊度高、色度高，会在很大程度影响到出水pH，在运输、贮存过程中比较复杂，会腐蚀使用的设备等，而且利用控制不当会引发水华现象等，不利于铁盐除磷药剂的进一步应用。
        3.3复合新型除磷药剂
        常用的聚氯化铝铁、聚亚铁和改性硅藻土等，都属于复合新型除磷药剂，这些药剂的电荷中和能力、吸附架桥功能、凝聚性能等都比较强，可以迅速生成密度高、质量大的絮凝体，凭借其优越的沉降性能，其产生脱水性能良好的沉降污泥，该过程中不会引发二次污染。此外，利用复合新型除磷药剂来处理，其适用水体广泛对pH值要求较低，使用的药剂生产起来比较简单、实际去除效果强、成本低等，这些都是该类型除磷药剂的应用优势。
        当前在污水处理厂中，应用比较多的除磷药剂就是聚氯化铝铁，聚氯化铝铁既具有铝盐除磷药剂的优势，也具有铁盐除磷药剂的优点，其化学反应快，可以生成大而重的絮体，这些絮体可以快速沉降，具备良好的过滤性能。因此应用聚氯化铝铁除磷，克服了铝盐和铁盐除磷中存在的沉降慢、出水浑浊和色度高等问题。
        此外就是改性硅藻土的除磷应用，这种除磷药剂是新型药剂，其组成主要是硅藻土、石灰和聚氯化铝，其中的聚氯化铝、石灰会与磷酸根离子反应，进一步生成ALPO4和CA5（PO4）3OH等沉淀物。硅藻土的作用主要是吸附、混凝、过滤等，可以将水中的磷酸根离子除去，具备稳定的除磷效果，实际出水TP小。
        综上可知，复合新型除磷药剂具备铝盐和铁盐除磷药剂优势，实际适用范围较广，实际应用中可取得良好除磷效果，对污水处理中微生物影响并不大，实际应用优势良好，发展前景也比较好。
        3.4脱氧除磷工艺
        城市污水包括氮、磷、化学需氧量、生化需氧量和其他物质。污水处理的具体过程也分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理主要是预处理阶段，二级处理是物理和化学处理方法，也就是脱氧和除磷技术，这是污水处理不可缺少的部分。三级处理是对有毒有害无机物的处理。活性污泥是城市废水生物处理中使用次数较多的技术。活性污泥和废水在相互作用下，可以让废水中的有机物在曝气的作用下进行分解，从而使生物固体分离，大部分废水可以流回曝气池，最终实现活性污泥的吸附、维持和凝聚，去除废水中的污染物。曝气池和回流供氧系统二沉池是活性污泥脱氧脱磷工艺处理装置必不可少的部分，其可以对曝气池中活性污泥的浓度进行很好的控制。采用活性污泥法处理，需要设置缺氧池和厌氧池，即脱硝处理，以保证除磷的正常有效开展，节约成本，提高效率。
        结论
        综上所述，在我国当前污水处理中，常用的就是生物除磷方法，但其实际效果有限。要进一步提高处理成效，需要借助化学除磷方式来改善，实施中结合各项限制因素和实际处理水特性，科学合理选择使用的化学除磷药剂和除磷工艺。也可发展将其与生物除磷联合应用的方式，加强对新型除磷药剂的开发，达到良好的除磷效果。
        参考文献：
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        [2]武士芳.浅析环境污水处理中化学除磷药剂的应用[J].科学与财富，2019（5）：87.
        [3]颜妮.环境污水处理中化学除磷药剂的应用探究[J].科学与财富，2019（7）：78.