水处理中次氯酸钠、PAC、碳源工作原理及加药量计算
1、次氯酸钠消毒原理及加药量计算:
次氯酸钠消毒杀菌最主要的作用方式是通过它的水解作用形成次氯酸,次氯酸再进一步分解形成新生态氧[O],新生态氧的极强氧化性使菌体和病毒的蛋白质变性,从而使病原微生物致死。根据化学测定,次氯酸钠的水解会受pH值的影响,当pH超过9.5时就会不利于次氯酸的生成,而对于ppm级浓度的次氯酸钠在水里几乎是完全水解成次氯酸,其效率高于99.99%。其过程可用化学方程式简单表示如下:
NaClO + H?O = HClO + NaOH HClO → HCl + [O]
次氯酸在杀菌、杀病毒过程中,不仅可作用于细胞壁、病毒外壳,而且因次氯酸分子小,不带电荷,还可渗透入菌(病毒)体内与菌(病毒)体蛋白、核酸和酶等发生氧化反应或破坏其磷酸脱氢酶,使糖代谢失调而致细胞死亡,从而杀死病原微生物。
R-NH-R + HClO → R2NCl+ H?O (细菌蛋白质)
次氯酸钠的浓度越高,杀菌作用越强。次氯酸产生出的氯离子还能显著改变细菌和病毒体的渗透压,使其细胞丧失活性而死亡。
影响次氯酸钠杀菌作用的因素:
PH:PH值对次氯酸钠杀菌作用影响最大。PH值愈高,次氯酸钠的杀菌作用愈弱,PH值降低,其杀菌作用增强。
浓度:在PH、温度、有机物等不变的情况下,有效氯浓度增加,
杀菌作用增强。
温度:在一定范围内,温度的升高能增强杀菌作用,此现象在浓度较低时较明显。
有机物:有机物能消耗有效氯,降低其杀菌效能。
水的硬度:水中的CA+、MG+等离子对次氯酸盐溶液的杀菌作用没有任何影响。
氨和氨基化合物:在含有氨和氨基化合物的水中,游离氯的杀菌作用大大降低。
碘或嗅:在氯溶液中加入少量的碘或臭可明显增强其杀菌作用。 硫化物:硫代硫酸盐和亚铁盐类可降低氯消毒剂的杀菌作用。
污水处理中一般次氯酸钠的投加量为2mg/l-6mg/l,本方案按3.5mg/l的投加量计算,日处理量为40000m3/d的市政污水,
每天需投加次氯酸钠为40000m3/d*3.5mg/l=140l/d,20%浓度的次氯酸钠每天投加量为700l,
调试期一个月时,20%浓度的次氯酸钠投加量为700l/d*1.1kg/l*30d=23.1t。 2、除磷原理及PAC加药量计算:
化学除磷是通过化学方法将废水中的溶解性含磷物质转变成不溶性含磷物质,从液相转移到固相。常用的方法是投加无机金属盐药剂如铁盐、铝盐或钙盐,与可溶性磷酸盐反应生成磷酸铁、磷酸铝、磷酸钙等溶度积小的化合物。这些细小的不溶性固体物经过投加混凝剂、絮凝剂后聚集成较大的颗粒状、非溶解性的物质沉淀下来,达到
固液分离。目前,国内常用铁盐或者铝盐作为沉淀剂,其与磷的化学反应式如下(1)、(2):
Al3++PO43-→AlPO4↓(1) Fe3++PO43-→FePO4↓(2)
与沉析反应相竞争的反应是金属离子与OH的反应,所以对于各种不同的金属盐产品应注意的是金属的离子量,反应式如式(3)、(4)。
Al3++3OH-→Al(OH)3↓(3) Fe3++3OH-→Fe(OH)3↓(4)
由式(1)和式(2)可知去除1mol的磷酸盐,需要1mol的铁离子或者铝离子,但是在实际工程中,反应并不是100%的有效进行,加之OH-会参与反应,与金属离子反应生成相应的氢氧化物,所以实际中化学沉淀药剂一般需要超量投加,以保证达到所需的出水P浓度,参考《给水排水设计手册》和德国设计规范,投加系数β取值2.5。
为方便计算,将摩尔换算成质量单位,1molFe=56gFe,1molAl=27gAl,1molP=31gP,
当PAC采用铝盐时需要投加:2.5*(27/31)=2.5*0.87=2.18Kg Al/Kg P,
PAC聚合氯化铝中有效成分为Al?O?,1g PAC中含有Al为:27*2/(27*2+16*3)=0.529g,30%纯度的PAC 1g中含有Al为:0.529*0.3=0.159g,去除2.18*1/0.159=13.71g。
1mg/l
的
P
需要
PAC
为: