【磷肥生產污水處理工藝概述2900字】

磷肥生產污水處理工藝概述磷肥是以磷為主要營養(yǎng)素的肥料。磷肥肥效的大?。@著程度）和快慢取決于磷肥中有效的五氧化二磷的含量、土壤性質、施肥方法、作物種類等[1-2]。磷肥的種類主要有以下三種：1、水溶性磷肥：水溶性的磷肥就是指普通的過磷酸鈣，磷酸鈣，如磷酸一銨，磷酸二胺等。里面含的主要成分就是磷酸一鈣，更容易溶于水，肥效比較快。通常用在各種土壤，作物中。但更建議用在石灰性土壤以及中性土壤中。2、枸溶性磷肥：它是指鈣鎂磷肥，沉淀磷肥，硫酸氫鈣等，里面主要的成分是磷酸二鈣。它的肥效相對第一種較慢些，且使用的土壤環(huán)境不同，更適用于酸性土壤中。3、難溶性磷肥：常見的是骨粉，磷礦粉，它的主要成分是磷酸三鈣。適用于強酸性的土壤，不溶于水。施加后只能靠土壤里的酸性幫助溶解，變成能被作物，植物利用的形態(tài)。它的肥效較慢，但后效長，適合在酸性土壤中做基肥[3]。磷肥的作用主要體現(xiàn)在四個方面。一是能促進作物的呼吸作用，以及對養(yǎng)分和水分的吸收，從而可提高對水分的利用效率以及短暫的抗旱能力。二是可促進作物蛋白質，碳水化合物以及脂肪代謝，從而可促使作物更早成熟。三是能促進細胞分裂，從而可加速根系生長。四是能增強作物的抗逆性，尤其是抗旱，抗寒，抗病能力[4-5]。磷肥產業(yè)是支撐國家農業(yè)發(fā)展、保障糧食安全的重要基礎產業(yè)。目前，全球磷肥總產量維持在4300萬～4500萬t/a（折P2O5，下同)，主要由中國、美國、摩洛哥、俄羅斯、印度、巴西、沙特等國家生產。2005年，我國的磷肥產量超過美國位居世界第一，占全球磷肥總產量的40%。2014年我國磷肥產能2350萬噸，產量170.8億噸，年均增長3%，國內市場自給率128%。產品以磷酸一銨（MAP)、磷酸二銨（DAP)為主，分別占35.3%、41.6%；第二是NPK復合肥、過磷酸鈣、鈣鎂磷肥和重鈣；硝酸磷肥所占比例最小。高濃度磷復肥產量1551.7萬噸、占磷肥總產量的90.8%，比2005年增加141.7%；磷酸二銨（DAP)實物產量1554萬噸，磷酸一銨（MAP)實物產量1303.3萬噸、綜合產量占磷肥總產量的72%。[6-8]。磷酸肥料工業(yè)廢水的主要污染物由于高濃度的磷和氟化物，[9]很難再利用廢水。過多的磷會導致水體富營養(yǎng)化、使水體出現(xiàn)水華和赤潮現(xiàn)象，引起藻類和霉菌等微生物繁殖導致管道結垢，設備效率下降；水中氟的積累會損傷人體的骨骼[10]。所以磷肥行業(yè)的廢水處理是環(huán)保企業(yè)不可避免的前提。實現(xiàn)廢水的再利用，減少淡水的消耗，減少水的消耗。目前，化學沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法和電化學法是磷、氟廢水的主要處理方法。[11]?；瘜W沉淀法除磷主要是指利用鈣、鐵、鋁鹽產生的金屬離子和磷酸鹽反應形成不溶性磷酸鹽，消除廢水中的磷。最常用的是石灰、硫酸鋁、鋁酸鈉、三氯化鐵、硫酸鐵和氯化亞鐵。[12-13]。因為不僅鈣離子有沉淀作用，Ca(OH)2作為混凝劑也有良好的吸附凝結作用。而且石灰的平衡系數(shù)最大，也是最穩(wěn)定的固態(tài)磷酸鹽。因此，在實際工程中，我們通常選用鈣法化學混凝處理高濃度含磷廢水的問題。鈣法化學混凝處理技術主要利用磷酸鈣沉淀來達到廢水處理的目的[5]。但是在整個反應過程中，碳酸鈣作為增重劑，氫氧化鈣作為混凝劑，對反應中所產生的物質有凝聚作用，從而使廢水的處理達到期待的效果?；瘜W沉淀法技術相對成熟，水質要求較低，高濃度對氟廢水處理效果較好，但由于投資成本較高，需要大量化學物質，運營成本高，廢水水質不穩(wěn)定[14-16]。吸附法達到清除廢水中污染成分的目的是吸附劑的強吸附性。現(xiàn)在常用的吸附劑有天然材料（如天然沸石、溫石棉和膨潤土等）、廢澄（如高爐爐澄和電廠灰、活性氧化培及其改性物質、多孔材料和人工合成吸附劑等，都對水中磷酸根離子具有一定的吸附作用）。吸附法對有機物、金屬離子、氟化物、磷酸鹽都有很高的去除效果，但投資成本相對較高，運營成本較高，需要定時對填料進行反沖洗，吸附飽和后須對填料進行再生或更換[17-19]。離子交換法是樹脂中離子和廢水中的重金屬離子間所進行的一種可逆性化學反應。離子交換樹脂可分類為：陽離子交換樹脂、陰離子交換樹脂、腐植酸樹脂和螯合樹脂等。樹脂型號很多，用于Cd２＋、Zn２＋、Ｃr3＋、Cu3＋、Pb２＋等重金屬陽離子廢水處理的樹脂較多，如中國的710、001X7型；美國AmberlitemIR-120、IR-118型；日本的W10、WK11型。離子交換法對廢水中的污染物有很高的去除率，可以去除磷和其他鈣鎂等離子體，但是投資成本較高，運營成本高，離子交換樹脂很容易飽和，工業(yè)化應用難以實現(xiàn)[20]。生物法除磷包括傳統(tǒng)生物法（A/O工藝）除磷、反硝化除磷、胞外聚合物吸附除磷和膜生物反應器除磷等。傳統(tǒng)生物法除磷的本質是通過聚磷菌（PAO）的過量地攝取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式聚集于細胞內，然后通過剩余污泥排出以達到除磷的目的，最基本的生物除磷工藝是厭氧一好氧法（A/O法）。生物法以微生物除磷為基礎，需要動力消耗少，運營成本低，雖然對去除有機磷的效果很好，但是對去除無機磷的效果不穩(wěn)定;由于水質的限制，當水中含有大量的有機物時除磷效果會很好，但是對有機物含量低的高濃度廢水處理效果不好[21-23]。電化學絮凝法處理無機含磷氟污水工藝是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產生鋁鐵等離子，經過一系列的水分解、聚合、鐵氧化，他們通過各種羥基化合物、多核羥基化合物，甚至變成了氫氧化物，溶解的金屬鹽與羥基（OH）結合形成氫氧化物，通過氫氧化物的吸附力吸附污染物。氫氧化物逐漸形成較大的網格結構后，吸附污染物。與此同時，通過反向負荷和電負荷中和作用，將污染物質集中在了極點。無機含磷氟污水中帶電的污染物顆粒在電場中流動，部分電荷在電極中和，促進穩(wěn)定和集成，膠體雜質和懸浮雜質濃縮分離。另外，兩極氧化和陰極還原可以減少廢水中的氨氮等其他污染物。電化學法對無機含磷氟處理很有效，既有絮凝作用，又有氣浮效果，具有廣泛推廣應用前景。但這種方法還成熟，傳統(tǒng)工藝的投資成本較高，運營成本較高，設備生產困難[24-26]。本次設計預選用的處理方法是改良的二次沉淀法。廢水處理采用兩級石灰中和、二級絮凝沉淀以及出水加酸反調法處理工藝去除廢水中的磷和氟。磷肥廠排出的含高濃度磷、氟廢水的中和反應[27]如下：（1）一級(段)中和(pH<5)：H2SiF6+3Ca(OH)2＝3CaF2+SiO2+4H2O（1）Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2＝2CaHPO4+2H2O（2）（2）二級(段)中和(pH＞7)：2CaHPO4+Ca(OH)2＝Ca3(PO4)2+2H2O（3）3Ca3(PO4)2+CaF2＝CaF(PO4)2（4）收集后的生產廢水經格柵攔截去除懸浮物及顆粒雜質后，進入1#pH值調節(jié)池，進行調節(jié)水量和均化水質。1#pH值調節(jié)池將pH值調節(jié)至3~5，然后進入2#pH值調節(jié)池將pH值調至6~8；依據(jù)化學反應式(1)和(2)，生成微溶于水的CaHPO4和微溶于無機酸的CaF2。廢水自流進入加有絮凝劑PAM的初次沉淀池沉淀。在中和二級階段，在中和池中加入石灰乳和堿液調節(jié)到pH>12，依據(jù)化學反應式(4)，形成難溶性物質氟磷灰石CaF(PO4)3?；旌铣刂屑尤肓蛩徜X溶液，發(fā)生如下反應：Al3++3F-→AlF3↓（5）Al3++OH-+2F-→Al(OH)F2↓（6）形成的AlF3和Al(OH)F2都難溶于水，進一步降低了水中的氟含量。PAM進入該沉淀池后形成的大量浮狀物對水中的氟離子有物理吸附、配體交換及卷掃作用[12]，在該沉淀槽沉淀后，可清除部分F－。二沉池出水外排時加酸反調pH值至6~9，多余的氫氧化鈣和酸反應形成強烈的電解質氯化鈣，引