【磷肥生產(chǎn)污水處理工藝概述2900字】

磷肥生產(chǎn)污水處理工藝概述磷肥是以磷為主要營(yíng)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(zhì)、施肥方法、作物種類(lèi)等[1-2]。磷肥的種類(lèi)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(guò)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(duì)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(jiàn)的是骨粉，磷礦粉，它的主要成分是磷酸三鈣。適用于強(qiáng)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(zhǎng)，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(gè)方面。一是能促進(jìn)作物的呼吸作用，以及對(duì)養(yǎng)分和水分的吸收，從而可提高對(duì)水分的利用效率以及短暫的抗旱能力。二是可促進(jìn)作物蛋白質(zhì)，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(jìn)細(xì)胞分裂，從而可加速根系生長(zhǎng)。四是能增強(qiáng)作物的抗逆性，尤其是抗旱，抗寒，抗病能力[4-5]。磷肥產(chǎn)業(yè)是支撐國(guó)家農(nóng)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。目前，全球磷肥總產(chǎn)量維持在4300萬(wàn)～4500萬(wàn)t/a（折P2O5，下同)，主要由中國(guó)、美國(guó)、摩洛哥、俄羅斯、印度、巴西、沙特等國(guó)家生產(chǎn)。2005年，我國(guó)的磷肥產(chǎn)量超過(guò)美國(guó)位居世界第一，占全球磷肥總產(chǎn)量的40%。2014年我國(guó)磷肥產(chǎn)能2350萬(wàn)噸，產(chǎn)量170.8億噸，年均增長(zhǎng)3%，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)自給率128%。產(chǎn)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(fù)合肥、過(guò)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(fù)肥產(chǎn)量1551.7萬(wàn)噸、占磷肥總產(chǎn)量的90.8%，比2005年增加141.7%；磷酸二銨（DAP)實(shí)物產(chǎn)量1554萬(wàn)噸，磷酸一銨（MAP)實(shí)物產(chǎn)量1303.3萬(wàn)噸、綜合產(chǎn)量占磷肥總產(chǎn)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(guò)多的磷會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化、使水體出現(xiàn)水華和赤潮現(xiàn)象，引起藻類(lèi)和霉菌等微生物繁殖導(dǎo)致管道結(jié)垢，設(shè)備效率下降；水中氟的積累會(huì)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(shí)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(xué)沉淀法、吸附法、離子交換法、生物法和電化學(xué)法是磷、氟廢水的主要處理方法。[11]?；瘜W(xué)沉淀法除磷主要是指利用鈣、鐵、鋁鹽產(chǎn)生的金屬離子和磷酸鹽反應(yīng)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?yàn)椴粌H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(jié)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(shí)際工程中，我們通常選用鈣法化學(xué)混凝處理高濃度含磷廢水的問(wèn)題。鈣法化學(xué)混凝處理技術(shù)主要利用磷酸鈣沉淀來(lái)達(dá)到廢水處理的目的[5]。但是在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，碳酸鈣作為增重劑，氫氧化鈣作為混凝劑，對(duì)反應(yīng)中所產(chǎn)生的物質(zhì)有凝聚作用，從而使廢水的處理達(dá)到期待的效果?；瘜W(xué)沉淀法技術(shù)相對(duì)成熟，水質(zhì)要求較低，高濃度對(duì)氟廢水處理效果較好，但由于投資成本較高，需要大量化學(xué)物質(zhì)，運(yùn)營(yíng)成本高，廢水水質(zhì)不穩(wěn)定[14-16]。吸附法達(dá)到清除廢水中污染成分的目的是吸附劑的強(qiáng)吸附性?，F(xiàn)在常用的吸附劑有天然材料（如天然沸石、溫石棉和膨潤(rùn)土等）、廢澄（如高爐爐澄和電廠灰、活性氧化培及其改性物質(zhì)、多孔材料和人工合成吸附劑等，都對(duì)水中磷酸根離子具有一定的吸附作用）。吸附法對(duì)有機(jī)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(duì)較高，運(yùn)營(yíng)成本較高，需要定時(shí)對(duì)填料進(jìn)行反沖洗，吸附飽和后須對(duì)填料進(jìn)行再生或更換[17-19]。離子交換法是樹(shù)脂中離子和廢水中的重金屬離子間所進(jìn)行的一種可逆性化學(xué)反應(yīng)。離子交換樹(shù)脂可分類(lèi)為：陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、陰離子交換樹(shù)脂、腐植酸樹(shù)脂和螯合樹(shù)脂等。樹(shù)脂型號(hào)很多，用于Cd２＋、Zn２＋、Ｃr3＋、Cu3＋、Pb２＋等重金屬陽(yáng)離子廢水處理的樹(shù)脂較多，如中國(guó)的710、001X7型；美國(guó)AmberlitemIR-120、IR-118型；日本的W10、WK11型。離子交換法對(duì)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(yùn)營(yíng)成本高，離子交換樹(shù)脂很容易飽和，工業(yè)化應(yīng)用難以實(shí)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(yīng)器除磷等。傳統(tǒng)生物法除磷的本質(zhì)是通過(guò)聚磷菌（PAO）的過(guò)量地?cái)z取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式聚集于細(xì)胞內(nèi)，然后通過(guò)剩余污泥排出以達(dá)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(chǔ)，需要?jiǎng)恿ο纳?，運(yùn)營(yíng)成本低，雖然對(duì)去除有機(jī)磷的效果很好，但是對(duì)去除無(wú)機(jī)磷的效果不穩(wěn)定;由于水質(zhì)的限制，當(dāng)水中含有大量的有機(jī)物時(shí)除磷效果會(huì)很好，但是對(duì)有機(jī)物含量低的高濃度廢水處理效果不好[21-23]。電化學(xué)絮凝法處理無(wú)機(jī)含磷氟污水工藝是以鋁、鐵等金屬為陽(yáng)極，在直流電的作用下，陽(yáng)極被溶蝕，產(chǎn)生鋁鐵等離子，經(jīng)過(guò)一系列的水分解、聚合、鐵氧化，他們通過(guò)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(jié)合形成氫氧化物，通過(guò)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)后，吸附污染物。與此同時(shí)，通過(guò)反向負(fù)荷和電負(fù)荷中和作用，將污染物質(zhì)集中在了極點(diǎn)。無(wú)機(jī)含磷氟污水中帶電的污染物顆粒在電場(chǎng)中流動(dòng)，部分電荷在電極中和，促進(jìn)穩(wěn)定和集成，膠體雜質(zhì)和懸浮雜質(zhì)濃縮分離。另外，兩極氧化和陰極還原可以減少?gòu)U水中的氨氮等其他污染物。電化學(xué)法對(duì)無(wú)機(jī)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(yīng)用前景。但這種方法還成熟，傳統(tǒng)工藝的投資成本較高，運(yùn)營(yíng)成本較高，設(shè)備生產(chǎn)困難[24-26]。本次設(shè)計(jì)預(yù)選用的處理方法是改良的二次沉淀法。廢水處理采用兩級(jí)石灰中和、二級(jí)絮凝沉淀以及出水加酸反調(diào)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(yīng)[27]如下：（1）一級(jí)(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(jí)(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(chǎn)廢水經(jīng)格柵攔截去除懸浮物及顆粒雜質(zhì)后，進(jìn)入1#pH值調(diào)節(jié)池，進(jìn)行調(diào)節(jié)水量和均化水質(zhì)。1#pH值調(diào)節(jié)池將pH值調(diào)節(jié)至3~5，然后進(jìn)入2#pH值調(diào)節(jié)池將pH值調(diào)至6~8；依據(jù)化學(xué)反應(yīng)式(1)和(2)，生成微溶于水的CaHPO4和微溶于無(wú)機(jī)酸的CaF2。廢水自流進(jìn)入加有絮凝劑PAM的初次沉淀池沉淀。在中和二級(jí)階段，在中和池中加入石灰乳和堿液調(diào)節(jié)到pH>12，依據(jù)化學(xué)反應(yīng)式(4)，形成難溶性物質(zhì)氟磷灰石CaF(PO4)3。混合池中加入硫酸鋁溶液，發(fā)生如下反應(yīng)：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(jìn)一步降低了水中的氟含量。PAM進(jìn)入該沉淀池后形成的大量浮狀物對(duì)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(shí)加酸反調(diào)pH值至6~9，多余的氫氧化鈣和酸反應(yīng)形成強(qiáng)烈的電解質(zhì)氯化鈣，引