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化学沉淀法是利用多种阳离子与废水中的磷酸根结合生成沉淀物质,从而使磷有效地从废水中分离出来;电渗析除磷是膜分离技术的一种,它只是浓缩磷的一种方法,它自身无法从根本上除去磷;生物法现在多用于城市污水处理厂磷含量低的情况。与其他方法相比,化学沉淀法具有操作弹性大、除磷效率高、操作简单等特点。

钙法除磷在沉淀法除磷中,化学沉析剂主要有铝离子、铁离子和钙离子,其中石灰和磷酸根生成的羟基磷灰石的平衡常数最大,除磷效果最好.投加石灰于含磷废水中,钙离子与磷酸根反应生成沉淀,反应如下:5Ca2++7OH-+3H2PO4-=Ca5(OH)(PO4)3↓+6H2O(1)副反应:Ca2++CO32-=CaCO3↓(2)反应(1)的平衡常数KS0=10-55.9.由上述反应可知除磷效率取决于阴离子的相对浓度和pH值.由式(1)可知磷酸盐在碱性条件下与钙离子反应生成羟基磷酸钙,随着pH值增加反应趋于完全.当pH值大于10时除磷效果更好,可确保达到出水中磷酸盐的质量浓度<0.5mg/L的标准.反应(2)即钙离子与废水中的碳酸根反应生成碳酸钙,它对于钙法除磷非常重要,不仅影响钙的投量,同时生成的碳酸钙可作为增重剂,有助于凝聚而使污水澄清。

上述工艺中第一级反应及沉淀主要是除锌,控制pH=8.5~9.0,投加聚合氯化铝,第二级反应及沉淀主要是钙法除磷,控制pH=11~11.5,出水经中和后排放或回用,出水水质达一级标准。

钙法除磷关键技术是利用氯化钙或石灰作为药剂,采用机械混合反应器和高效斜管沉淀器,控制适量反应、混合强度、沉淀表面负荷和反应pH值。

炉渣是钢铁冶炼过程中产生的固体废弃物,主要由CaO、FeO、MnO、SiO2、Fe2O3、P2O5、Cr2O5、Al2O3等氧化物组成,具有很多优良特性,其中所含的每种成分均可以利用.该方法的实验研究是在数个具塞锥型瓶中各加200mL模拟含磷废水和一定量的炉渣,置于振荡器上,在室温下振荡一定时间使吸附反应达到平衡后过滤,然后对清液进行磷的浓度测试,再通过比较溶液中磷的初始浓度和平衡浓度推算出其在吸附剂上的吸附量和磷的去除率。研究表明:

(2)吸附量在开始是随时间的增长而增大,但吸附时间大于2h时,吸附量趋于稳定。

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(5)溶液pH值对吸附效果有重要影响,当pH为7.56时,磷的去除率为最高。

因此,用炉渣处理含磷废水时,当废液中磷的浓度为2~13mg/L,炉渣用量为5g/L,pH为7.56,吸附时间为2h的条件下,磷的去除率可达99%以上,残留液的浓度也低于国家排放标准,而且该法安全可靠,不会产生二次污染。

含磷废水加入大量石灰,调pH=10.5~12.5生成羟基磷灰石,沉淀物稳定,平衡常数大,生成Ca10(OH)2(PO4)6的平衡常数为90,大于铝盐、铁盐生成磷酸盐沉淀物的3~4倍。平衡常数越大,生成的沉淀物越稳定,沉淀效果越好,脱磷更彻底,固液分离效果也好,处理含磷废水完全达标,P≤0.5mg/L。加石灰提高废水pH值除磷的同时也使废水中的石油类、CODcr共沉得到净化,废水可达标排放。用石灰处理含磷废水,产生的泥渣量较大,斜管沉淀池底的污泥通过底管排入污泥浓缩池,每天排泥1~2次,以免干结堵管。污泥浓缩池浓缩后,下层浓稠污泥泵入板框压滤机压滤后使固液分离,干渣打包外运。

该法采用的复合沉淀剂是氯化镁和磷酸氢铵,在除磷的同时生产缓效复合肥,其反应原理如下:

HPO42-+Mg2++NH4++6H2O=MgNH4PO4•6H2O↓+H+

PO43-+Mg2++NH4++6H2O=MgNH4PO4•6H2O↓反应生成的MgNH4PO4•6H2O结晶大,易过滤,对含磷浓度较低的废水,一次处理即可达到排放标准.但当在处理含磷较高的废水时难以达标,需要在一次处理的基础上向一次处理液加入复合混凝剂PAC(聚合氯化铝)和PAM(聚丙烯酰铵).PAC的混凝主要是通过吸附架桥和沉淀网捕作用实现,PAM是阴离子型高分子絮凝剂,加入溶液后PAM能迅速并均匀地分散,使水溶液中的沉淀离子“联桥”形成絮团而沉淀下来[4].实验结果表明:以PAM作为助凝剂,与混凝剂PAC一起作用,取得良好的混凝效果.用复合混凝。

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