城市污水处理化学除磷药剂的应用

城市污水处理化学除磷药剂的应用

刘璐

创业环保集团股份有限公司津沽污水处理厂 天津 300000

摘要：随着我国社会经济的迅速发展，我国城市化进程的发展不断加快，城市是人民生活的场所，所以人民对城市的建设问题越来越重视。城市污水是城市化建设中至关重要的问题。现阶段，城市污水问题越来越严重，对人民的生命健康也产生了巨大的威胁，解决城市污水问题刻不容缓。城市污水中含有大量的磷，导致了水体富营养化，在污水处理中要加强除磷力度。因此，应采用先进的除磷技术使城市污水得到更好的处理，从而推动城市化的进程。

关键词：城市污水处理；除磷药剂应用

引言

磷的过量排放是导致水体富营养化的主要诱因之一。随着我国对生态环境的日益重视，污水处理厂的排放标准也日益严苛。限于生物除磷的效率，在生物除磷后增设化学除磷已成为了大部分污水厂的主流选择。但是，化学除磷药剂在高效去除水中磷酸盐的同时，也带来了运行成本、产泥量增加等问题。目前，大多数污水处理厂主要通过手动方式控制除磷药剂的投加量。为了满足出水水质标准，过量投加除磷药剂是污水处理厂的首选方案。不但浪费了除磷药剂，造成运行成本的增加，还会造成由于水质水量波动较大时，存在超标排放的风险。因此研究化学除磷的过程控制对于降低污水处理厂的运行成本，防范风险具有重大意义。某厂通过在二沉池出水后安装化学除磷药剂自动控制系统，实现除磷药剂的自动控制，从而达到降低药耗，节约运行成本的目的。由于化学除磷效率受到水质，温度等多种因素的影响，本文从化学除磷的原理出发，研究了针对后沉析化学除磷药剂的投加数学模型，化学除磷自动控制的反馈调节系统，结合在线监控系统对运行参数进行调整，最后通过调节除磷药剂加药泵的流量实现总磷达标排放的自动化控制。

1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。

2化学除磷原理

化学除磷的基本原理是通过向污水中投加化学药剂，使之与磷反应生成不溶性的磷酸盐，再通过固液分离将磷从污水中除去。常用金属盐中的铝盐和铁盐均可与废水中的磷酸根发生反应生成沉淀，从而达到除磷目的。金属盐的投加点比较灵活，可以在初沉池前、曝气池中或曝气池与二沉池之间，也可对二沉池出水进行投加。当单纯的生物除磷很难达到要求时，就需要辅以化学除磷工艺，有资料显示，发达国家采用在一级或二级处理工艺中投加化学药剂，最终出水总磷可以达到0.2mg/L。为保证有效除磷，大多数污水处理厂采取以化学除磷为主或以生物除磷为主、化学除磷为辅的除磷措施。另外，生物脱氮除磷均需要有机物作为碳源，当水体中有机碳源不足时，可通过添加化学除磷单元来强化除磷。在化学除磷过程中，磷的去除效率和化学药剂的种类、投加量、药剂投加位置、污泥浓度、温度等多种因素有关，其中药剂种类、投加量、投加位置对除磷效果的影响最为显著。

3城市污水处理中化学除磷药剂的应用

3.1铝盐化学除磷药剂

污水处理中铝盐类化学除磷药剂中，主要有硫酸铝、氯化铝和聚合氧化铝等，在实际城市污水处理中，会经过一系列反应。其中，除磷药剂中含有铝离子，而污水中存在磷酸根，铝离子可以与磷酸根沉淀反应并生成沉淀化合物。铝离子与磷元素相遇之后还会生成水解反应。在此反应之后，会形成正电荷和多核羟基络合物，同时其生成的单核羟基络合物的表面面积较大。在水解反应之后，其产生物质会形成沉淀物达到除磷目的。而在实际处理过程中，pH值会影响到铝离子水解反应、磷酸盐溶解性。金属离子会与氢氧根离子反应，该反应与沉淀化合物之间存在竞争反应，进而对药剂除磷成效产生不良影响。因此在使用化学除磷药剂过程中，要注意控制pH值，且在使用铝盐化学药剂时，会导致水体中铝含量增加，一旦超出标准范围就容易出现铅中毒，因此需合理控制投放的化学除磷药剂。

3.2复合新型除磷剂

复合新型除磷剂主要有聚合氯化铝铁（PAFC）、聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、聚合硫酸铁（PFCS）、聚合硫酸铝铁（PAFCS）、聚合硫酸铝铁（PFAS）和改性硅藻土。良好的电荷中和和吸附架桥作用是这些新型除磷剂差不多都具备的。复合新型除磷剂的混凝性能好，絮体形成快，密度高，质量好，沉降性能优异，沉降后的污泥具有良好的脱水性，不会再一次产生污染，能更好地应用于较宽的水体酸碱度范围。其生产工艺不复杂而且原料更容易寻找，其生产成本相对低。其中，PAFC因结合了铝盐和铁盐的优点，如化学反应速度快、有大量絮体生成、沉降速度快、过滤性好，在污水处理厂得到广泛应用。因此，PAFC可以克服铝盐絮体形成缓慢、轻絮体、沉淀缓慢，铁盐除磷的缺点，其同样也具有缺点，比如出水浊度、色度高。改性硅藻土是在现阶段得到了广泛应用的化学除磷剂，其成分包括硅藻土、PAC和石灰，其中PAC和石灰能与PO反应生成AIPO4和CaS（PO4）3OH等沉淀物。同时，硅藻土具有吸附、混凝、过滤、共沉淀等优势。并能充分接触和去除水中的PO2，因此除磷效果更稳定，且出水TP变化较小。从以上分析可以看出，聚合氯化铝铁与以上系列铁盐、铝盐脱磷剂组合的复合新型脱磷剂具有优势，其应用范围广阔，脱磷的技术和效果好，对污水处理系统影响不大，在其日后的发展中具有良好的发展前景。

结束语

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

[1]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.

[2]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.

[3]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.

[4]杨效娟.无机化学药剂在工业废水处理中的应用[J].化工设计通讯，2020（3）：243-243.

[5]王小敏，齐泽宁，谢光勇，等.新型除磷药剂在污水处理厂的应用[J].中国给水排水，2018（3）：65-67.