淺談污水除磷技術

何家好

【摘要】水體富營養(yǎng)化的主要因素是氮、磷的累積，減少氮、磷進入水體是預防富營養(yǎng)化的主要手段。文章闡述了應用最多的化學除磷法和生物除磷法，分析各種方法的優(yōu)缺點，并指出生物除磷和化學除磷聯(lián)合應用是今后的主要發(fā)展方向。

【關鍵詞】除磷；生物；化學；聯(lián)合

人類在生產(chǎn)和生活中，會產(chǎn)生大量含磷污水，如不經(jīng)處理直接進入水體，會使水中的藻類及浮游生物大量生長，溶解氧含量降低，魚類大量死亡，水質(zhì)惡化，從而影響人類的正常生活。我國主要湖泊因磷污染而引起富營養(yǎng)化的占統(tǒng)計總數(shù)的60 %以上。所以降低污水中磷的含量具有重要意義。目前，污水處理除磷方法用的最多的是化學法、生物法。

1、 除磷的原理

污水中磷酸鹽的去除主要是通過將水中的磷酸鹽轉化成固體顆粒。這些固體顆?？梢允遣蝗苡谒牧姿猁}沉淀；可以是活性污泥中的微生物組分。污水除磷方法很多，用的最多是化學法和生物法。

2 、化學法的原理和應用

化學沉淀法是最常用的除磷工藝，化學除磷是在污水中添加無機金屬鹽與溶解性磷酸鹽反應，生成不溶于水的磷酸鹽沉淀物，再通過固液分離得以去除?；瘜W除磷藥劑主要是鋁鹽、鐵鹽、石灰、鎂鹽。

2.1 鋁鹽法

鋁鹽和磷的理論反應摩爾比為1：1，但在實際應用中，由于鋁鹽存在其它一系列反應，其理論值很難達到。鋁鹽與磷酸鹽反應產(chǎn)物為Al（OH）3和AlPO4混合物。因磷酸鹽沉淀中藥劑的水解產(chǎn)物可以和磷酸鹽發(fā)生化學吸附和絡合反應生成絡合物沉淀，在一定條件下，磷酸鹽沉淀可能是化學絡合起主要作用，而不是占主導地位的電荷中和。有關學者研究后，指出了正磷酸鹽的去除主要通過羥基磷酸鋁沉淀作用，而非硫酸鋁沉淀。

2.2 鐵鹽法

鐵鹽是常用除磷藥劑，磷酸根對Fe3+的水解作用影響尤為突出，主要表現(xiàn)為它可取代與鐵離子結合的部分羥基，形成絡合物，改變Fe3+的水解過程。有關學者通過紅外光譜發(fā)現(xiàn)氫氧化鐵凝膠和各種鐵氧化物都可吸附大量的磷酸根，還發(fā)現(xiàn)有雙核絡合物存在，并推斷PO43-置換了相鄰的兩個OH-，在兩個Fe3+之間形成了橋。因此，該溶液可能有難溶的絡合物產(chǎn)生，且產(chǎn)物表面具有很強的吸附力，可以吸附去除更多的磷。

2.3 石灰法

因成本較低，而且容易操作，所以使用較為普遍。通過實驗發(fā)現(xiàn)，因碳酸根和磷酸根會與鈣離子存在競爭作用，會影響羥基磷酸鈣的形成，在pH值為8時，影響最為嚴重。PH值為10時，可能有一個協(xié)同效應：碳酸鹽、磷酸鹽沉淀同時產(chǎn)生，從而減少了溶液中磷酸鹽的濃度。石灰長時間使用會在反應器壁、管壁產(chǎn)生水垢，堵塞管路，而且石灰粉末會到處飄揚，操作環(huán)境不是很樂觀。

2.4鎂鹽法

在污水中加入鎂鹽，可于污水中磷酸根和氨氮發(fā)生反應，生成磷酸銨鎂沉淀。磷酸銨鎂沉淀的形成分為成核階段和生長階段。在成核階段，主要是晶胚的形成；在生長階段，晶體離子的組合物繼續(xù)結合到晶胚上，晶胚體積不斷增大，最終達到平衡。國外專家就pH值對磷酸銨鎂沉淀的影響進行了研究，發(fā)現(xiàn)pH值為中性時，無磷酸銨鎂沉淀生成；PH值為7.6時，產(chǎn)生極少量的結晶析出物；在PH值為8.4時，溶液中90%的鎂離子析出，但只有86%的磷酸根被去除。當PH值為9.5時，溶液中95%的磷酸根被去除。

2.5化學沉淀法的特點

化學沉淀法除磷見效快，易操作，產(chǎn)物穩(wěn)定，不存在二次污染，當進水濃度波動大時，仍有較好的除磷效果。出水總磷濃度降低越多，所需藥劑的用量越大?；瘜W藥劑的投加量需通過小試確定?；瘜W藥劑與水中物質(zhì)產(chǎn)生的沉淀物，會增加污水廠的污泥產(chǎn)生量，這將導致污水處理成本的增加。

3、生物除磷的原理

3.1聚磷菌除磷

在厭氧/好氧條件下培養(yǎng)出的聚磷微生物，在經(jīng)過厭氧段的釋磷后，能夠在好氧段超其生理需要的吸收磷，并將其以聚合磷的形式儲存在體內(nèi)，形成聚磷污泥，最終通過污泥的排放達到從污水中除磷的目的，其除磷過程的具體表述為如下幾個部分：

厭氧釋磷：在厭氧段，有機物通過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生揮發(fā)性脂肪酸（VFAs），聚磷菌（PAO）通過分解體內(nèi)的聚磷和糖原產(chǎn)生能量，將VFAs攝入細胞，轉化為內(nèi)貯物（PHB）。其所需的能量來自聚磷酸鹽的水解，并將磷以正磷酸鹽的形式釋放到污水中。

好氧吸磷：在好氧段，以PHB形式貯存的的碳源物質(zhì)氧化，同時釋放的能量被聚磷微生物利用從污水中吸收過量的正磷酸鹽，以合成新的細胞，形成富磷污泥。最終通過污泥的排放達到從污水中除磷的目的。

3.2反硝化除磷

1993年荷蘭代爾夫特大學的庫巴在實驗中發(fā)現(xiàn)：在厭氧/缺氧交替運行條件下，易富集一類既有反硝化作用又有除磷作用的厭氧微生物。微生物可以利用O2或NO3-作為電子受體，它與傳統(tǒng)A/O法中的聚磷菌相似。后來，人們對反硝化除磷理論的研究越來越多。反硝化除磷菌（DPB）可以把氧氣、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮作為電子受體，從而減少需氧量，節(jié)省了曝氣成本。同時，反硝化除磷菌（DPB）以體內(nèi)的有機物PHA作為電子供體，從而在很大程度上減少了所需的碳源。由此可見，反硝化除磷是一種經(jīng)濟高效的生物處理技術。

3.3生物除磷的特點

實踐表明，磷的去除率約為BOD去除率的4%左右， MLSS中平均磷含量為5%。影響厭氧/好氧除磷工藝的主要因素有：有機物及其可生物降解性、PH值、DO濃度、厭氧區(qū)硝態(tài)氮濃度、泥齡、溫度等。這些因素往往使生物除磷過程不穩(wěn)定，一般僅用于生物除磷工藝很難滿足出水含磷量低于0.5mg/L的要求。反硝化除磷工藝流程較復雜，運行管理不方便，還待進一步研究。

4、除磷技術的發(fā)展方向

綜上所述，目前污水處理廠的目標不僅要去除懸浮物和化學需氧量，還要脫氮除磷。但因生物脫氮和生物除磷，存在泥齡等方面的矛盾，兩者不能達到最佳效果。一般情況下，生物脫氮較為經(jīng)濟，而且無二次污染，而除磷工藝可以利用生物除磷，也可以用化學除磷。因此，為了保證優(yōu)先有效去除氮磷的前提下，再通過化學除磷，使出水的TN和TP同時滿足要求。為了保證污水處理廠出水總磷指標，穩(wěn)定達標排放。生物除磷和化學除磷聯(lián)合應用是今后的主要發(fā)展方向。

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