生活污水化学除磷试剂的应用比较

生活污水化学除磷试剂的应用比较生活污水化学除磷试剂的应用比较日期：2009-12-28城市生活污水中的磷来源于粪便、食物残汁和洗涤剂，其形态有正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷，其中以正磷酸盐和聚磷酸占绝大多数，磷可以在有机磷和无机磷、可溶性磷和不溶性磷之间相互转化，但价态不会发生改变［1］。随着人们生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，大量含磷生活污水、工业废水排入江河湖泊中，增加了水体营养物质的负荷，从而引起水体中藻类与水生植物异常繁殖，即水体的富营养化。研究表明，多数水体富营养化的控制因素是磷，因而废水除磷对防治水体富营养化至为重要。富营养化的主要危害是：引起水体含氧量急剧下降，导致鱼类、贝类等水生生物因缺氧死亡；恶化水源水质，增加水处理的难度和成本；降低水体的美学价值［2］。磷与水体富营养化的密切关系已有大量的报道，特别是过量的磷在内陆水体引起水华，在海洋引起赤潮，危害水环境而日益受到关注。发达国家对于除磷的研究和生产应用已有三十多年的历史，我国这方面的研究始于八十年代初。到目前为止，除磷效果较好、应用较多的是化学沉淀法除磷和生物法除磷［1］。但由于生物法除磷是一个复杂的生物过程，pH值、温度、DO、运行负荷、进水的水质和水量等很多因素都会影响整个系统的运行，而且还存在磷的重新释放造成二次污染的可能性，因此很难达到国家二级排放标准，就更不用说达到一级排放标准了。本文主要介绍了化学沉淀法除磷工艺使用的铝盐、铁盐和石灰三种主要的试剂，阐述了其除磷机理，并从经济角度出发，就三者在除磷原理、除磷效果、工艺条件、费用方面进行了比较，并就其在处理后对受纳水体的影响进行了分析评价，以供环境工作者在水处理决策时参考。1铝盐铝盐除磷的反应方程式如下：Al３＋＋HnPO(３－n)４＝ＡlＰＯ４↓＋nＨ＋从这个反应式可以看出，除磷时n(Al３＋)∶n(ＰＯ３－４)＝１∶１，如果适当调节污水的pH，实际能获得与此理论关系相近的结果。实践中，在不便进行过滤和调节的场合，必须投加过量铝盐，以利于除磷。铝盐除磷的原理一般认为是当铝盐分散于水体时，一方面Al３＋与ＰＯ３－４反应，另一方面，Al３＋首先水解生成单核络合物Al(ＯＨ)２＋、Ａl(ＯＨ)＋２及AlO－２等，单核络合物通过碰撞进一步缩合，进而形成一系列多核络合物Aln(OH)m(３n－m)＋(n＞1，m≤3n)，这些铝的多核络合物往往具有较高的正电荷和比表面积，能迅速吸附水体中带负电荷的杂质，中和胶体电荷，压缩双电层及降低胶体ξ电位，促进了胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀，表现出良好的除磷效果。铝盐适用pH为50～80，理想pH为58～69，最佳pH为632［2］。但由于长期以来，我国水处理工程中的除磷试剂不仅仍普遍采用铝盐混凝剂，而且很大部分是用废铝灰为原料制成的，其本身的卫生质量较差。而且铝是一种慢性毒物，因而作为水处理的混凝剂受到很大的局限。研究结果表明，经用铝盐混凝剂处理后出水中的铝含量大幅度增加，并且其中相当多的铝是易被人体(生物体)吸收和结合的铝。如果这种处理出水直接排入江河，将给下游的饮用水源造成污染。近代医学研究表明，铝随饮食进入人体后，能在一些组织和器官中积蓄，引发多种疾病。主要表现为：①铝积蓄于中枢神经中后会杀死神经元，使人的记忆力减退或丧失，引发早老性痴呆症等疾病。②铝易取代钙而进入骨质中，引起骨质疏松软化变形。③使肾功能发生病变，如肾功能失调，肾衰竭及尿毒症。④使血液和心血管发生病变。⑤铝有细胞遗传毒性，对体细胞及生殖细胞有致突变作用［3］。2铁盐铁盐除磷的反应方程式可表示如下：主反应：Fe３＋＋ＰＯ３－４＝FePO４↓Fe2＋＋ＰＯ３－４＝Fe３(PO４)２↓副反应：Fe３＋＋3HCＯ－3＝Fe(OH)３↓＋３ＣＯ２铁盐除磷的过程如下：溶于水中后，Fe３＋一方面与磷酸根生成难溶盐，一方面通过溶解和吸水可发生强烈水解，并在水解的同时发生各种聚合反应，生成具有较长线性结构的多核羟基络合物，如Fe２(ＯＨ)４＋２、Fe3(ＯＨ)5＋4、Fe5(ＯＨ)6＋9、Fe5(ＯＨ)7＋8、Fe5(ＯＨ)8＋7、Fe6(OH)6+12、Fe7(ＯＨ)9＋１２、Fe７(ＯＨ)１０＋１１、Fe９(ＯＨ)７＋２０、Fe１２(ＯＨ)２＋３４等。这些含铁的羟基络合物能有效降低或消除水体中胶体的ξ电位，通过电中和，吸附架桥及絮体的卷扫作用使胶体凝聚，再通过沉淀分离将磷去除。铁盐最佳使用pH在8左右［2］。传统的铁盐混凝剂有硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁等。硫酸铁工业品由于考虑纯度及卫生质量等问题很少采用。在实际较多使用的是三氯化铁，生产一吨无水三氯化铁要消耗055吨氯气，不仅生产成本高，价钱贵，由于氯气货源的限制，产品也很有限。此外液体三氯化铁运输和贮存存在较多问题，固体三氯化铁易潮解，要用密闭容器包装