含磷廢水處理方法

　　含磷廢水主要來源于工業(yè)原材料、各種洗滌劑、農(nóng)藥、化肥以及人類生活污水。目前，國內(nèi)外常用的處理方法總體上可分為化學(xué)法、生物法、吸附法、結(jié)晶法等單一工藝，高分子膜技術(shù)和復(fù)合材料也逐步運(yùn)用于含磷廢水的處理當(dāng)中。

　　1、化學(xué)法

　　化學(xué)法除磷的原理是將化學(xué)藥劑投加到含磷廢水中，試劑與廢水中的磷酸根離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶解性磷酸鹽沉淀，通過過濾，去除磷酸鹽沉淀，從而達(dá)到除磷的目的?；瘜W(xué)試劑主要是二價或者三價金屬離子。蘭吉奎和曾雪梅曾報道使用鈣鹽處理含磷廢水，去除率可達(dá)90.0%以上。謝經(jīng)良等研究了不同形態(tài)的鐵鹽，通過實(shí)驗(yàn)和研究發(fā)現(xiàn)，聚合態(tài)和凝膠態(tài)的鐵不如離子態(tài)的鐵除磷效果好。張萌使用強(qiáng)化鐵鹽除磷工藝處理高濃度含磷廢水，進(jìn)水磷濃度為93.30mg/L，去除率達(dá)到97.02%。

　　鋁鹽與磷酸根離子生成磷酸鋁沉淀，通過吸附作用可去除去污水中的磷。孫連偉等對氯化鋁除磷進(jìn)行了探究，結(jié)果表明三價鋁離子和磷酸根離子是等摩爾反應(yīng)，因此藥劑的投加量與原水TP濃度有關(guān)，pH為6.0時去除效率最高。

　　在含磷廢水中投加銨鹽、鎂鹽是目前國內(nèi)常用的處理方法。銨鹽、鎂鹽與廢水中的磷酸鹽反應(yīng)生成難溶的復(fù)鹽磷酸銨鎂，又名鳥糞石。張玉生等研究了鳥糞石法回收磷，實(shí)驗(yàn)研究明，當(dāng)pH控制在9.3，氮、磷物質(zhì)的量比控制在4.0，鎂、磷物質(zhì)的量比控制在1.1時，除磷效果最好。周莊古鎮(zhèn)地埋式污水處理廠采用化學(xué)除磷工藝，在出水總磷含量小于1mg/L的情況下，處理成本為0.645元/m3。

　　目前，全世界普遍強(qiáng)調(diào)水環(huán)境需要大規(guī)?？刂屏椎暮?。迄今為止，化學(xué)沉淀法仍是實(shí)用、有效的廢水除磷方法?；瘜W(xué)法操作簡單、除磷效果穩(wěn)定、處理效率80%以上，當(dāng)廢水中磷的濃度較大或有一定波動時，仍能保持較好的除磷效果，但用藥量較大，導(dǎo)致含磷廢水處理費(fèi)用較高，且產(chǎn)生大量難以處理的高磷污泥。

　　2、生物法

　　生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為聚磷菌的微生物完成，由于聚磷菌能在厭氧狀態(tài)下同化發(fā)酵產(chǎn)物，使得聚磷菌在生物除磷系統(tǒng)中具備競爭的優(yōu)勢。在厭氧狀態(tài)下(沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在)，兼性菌將溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化成揮發(fā)性脂肪酸;聚磷菌把細(xì)胞內(nèi)聚磷水解為正酸鹽，并從中獲得能量，吸收污水中易降解的COD，同化成細(xì)胞內(nèi)碳能源存貯物聚β-羥基丁酸或β-羥基戊酸等。在好氧或缺氧條件下，聚磷菌以分子氧或化合態(tài)氧作為電子受體，氧化代謝內(nèi)貯物質(zhì)PHB或PHV等，并產(chǎn)生能量，過量地從污水中攝取磷酸鹽，能量以高能物質(zhì)ATP的形式存貯，其中一部分轉(zhuǎn)化為聚磷，作為能量貯于胞內(nèi)，通過剩余污泥的排放實(shí)現(xiàn)高效生物除磷目的。

　　生物法除磷的主要工藝有Phostrip側(cè)流生物除磷工藝、厭氧-好氧(AO)生物除磷工藝、厭氧-缺氧-好氧(AAO)生物脫氮除磷工藝、氧化溝工藝、序批式反應(yīng)器(SBR)工藝、反硝化除磷工藝等。陳洪波實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)進(jìn)水磷濃度2~10mg/L時，SBR單級好氧生物除磷工藝去除率保持在90%以上。王然登等對強(qiáng)化生物除磷系統(tǒng)(EBPR)研究發(fā)現(xiàn)，除了聚磷菌(PAOs)對磷有去除作用外，細(xì)菌的胞外聚合物(EPS)對磷也有一定的去除效果。

　　生物法的優(yōu)點(diǎn)是：

　　(1)成本低，微生物通過自身新陳代謝進(jìn)行更新?lián)Q代;

　　(2)產(chǎn)泥量少。生物法除磷是利用聚磷菌的生理需求從水中攝取可溶性磷酸鹽，在體內(nèi)合成多聚磷酸鹽，慢慢地累積成高磷污泥;

　　(3)除磷范圍廣，在生化除磷中，除了可以將正磷酸鹽直接利用外，還可以使其它磷轉(zhuǎn)化為正磷。但是微生物對周圍生活環(huán)境要求比較苛刻，對水質(zhì)變化敏感。

　　日本滋賀縣湖南中部凈化中心，先后采用厭氧-好氧(AO)、厭氧-缺氧-好氧(AAO)生物脫氮除磷工藝和分段進(jìn)水多級缺氧-好氧/反硝化(SMAO)3種深度處理工藝，均得到較好的處理效果。

　　3、吸附法

　　吸附法除磷的原理是某些多孔或大比表面積的固體物質(zhì)對水中磷酸根離子具有吸附親和力，通過吸附親和力去除廢水中的磷。

　　磷吸附劑的選擇要求滿足以下條件：

　　(1)高吸附容量;

　　(2)高選擇性;

　　(3)吸附速度快;

　　(4)抗其他離子干擾能力強(qiáng);

　　(5)無有害物溶出;

　　(6)吸附劑再生容易、性能穩(wěn)定;

　　(7)原料易得并造價低。

　　圍繞這些標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外對吸附除磷的研究目前主要集中在提高吸附劑的效能上。

　　Yan研究了3種柱撐劑(鐵、鋁、鐵鋁)改性膨潤土吸附除磷效果，結(jié)果表明鋁柱效果最佳。近年來，不少報道表明利用廢渣處理含磷廢水效果明顯，且成本低廉，以廢治廢。很多學(xué)者對天然材料和工業(yè)爐渣的吸附脫磷性能進(jìn)行了廣泛的研究及試驗(yàn)，多項(xiàng)試驗(yàn)表明，這些材料的磷吸附容量與材料中Ca、Mg、Al和Fe等金屬元素氧化物含量成正相關(guān)，證實(shí)了金屬氧化物是對磷吸附的主要活性點(diǎn);無定形非晶態(tài)物含量、pH值、材料的比表面積和孔隙率對吸附容量起重要作用。

　　吸附法除磷不需要添加化學(xué)試劑，操作簡單靈活，不產(chǎn)生二次污染，在稀溶液的溶質(zhì)分離中效果較好，適合處理低濃度的含磷廢水?，F(xiàn)在已經(jīng)有了一些在吸附容量方面性能優(yōu)異的高效吸附劑試驗(yàn)結(jié)果，但研究還相對較少，在吸附劑的抗干擾性、溶解損失和再生等方面還存在一些問題，在吸附機(jī)理方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于實(shí)踐。從趨勢上來看，高效合成吸附劑的研究將是廢水除磷吸附劑的重要發(fā)展方向，但仍有眾多的研究課題有待解決。

　　4、結(jié)晶法

　　結(jié)晶法除磷的原理是：含磷廢水加入試劑后，溶液中離子的亞穩(wěn)態(tài)受到影響，磷酸根離子以磷酸鹽的形式在晶種表面析出，通過固液分離技術(shù)達(dá)到除磷的目的。陳小光等研究了磷酸鈣鹽結(jié)晶除磷工藝性能，結(jié)果表明，升高pH或Ca/P物質(zhì)的量比有利于提高磷去除率。張蕊采用連續(xù)運(yùn)行的流化床MAP結(jié)晶除磷工藝，磷的去除率達(dá)到96%以上。上述過程pH變化范圍為8.8~9.4。結(jié)晶產(chǎn)生的污泥量約為處理水量的(0.8~2.78)‰。60℃烘干后結(jié)晶污泥含磷量大于13%，與天然鳥糞石含磷量相當(dāng)。

　　除上述各種常規(guī)含磷廢水處理方法外，各種新型工藝也逐步運(yùn)用于含磷廢水的處理。徐小明以磁性羧甲基纖維素(CMC)-CoFe2O4復(fù)合材料為吸附劑，采用磁分離技術(shù)處理含磷廢水并加以回收，磷去除率可達(dá)95%以上。蘇陽采用浸漬法制備負(fù)載氫氧化鑭的膨脹石墨(EG-LaOH)除磷劑，相較于目前廣泛使用的活性氧化鋁等吸附劑，EG-LaOH對磷的吸附效率更高，抗干擾能力更強(qiáng)。EG-LaOH在90℃下的再生效率可達(dá)80%以上，具有較大的應(yīng)用前景。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膜技術(shù)越來越廣泛地運(yùn)用于廢水處理中。膜技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)，既能對廢水有較高的處理效率，也能高效回收物質(zhì)，其分離過程主要有微濾、超濾、納濾、反滲透和電滲析。劉佳提出膜分離技術(shù)-芬頓處理工藝，采用超濾和樹脂軟化技術(shù)對低濃度有機(jī)磷廢水進(jìn)行預(yù)處理，在其基礎(chǔ)上采用二次反滲透工藝(RO)，使廢水濃縮，接著進(jìn)行芬頓氧化處理。試驗(yàn)研究表明，這種處理工藝比單一芬頓氧化處理工藝更經(jīng)濟(jì)，磷的去除率更高。王亞宜研究了序批式生物膜技術(shù)(SBBR)的發(fā)展和應(yīng)用情況，SBBR是將SBR間歇操作模式引入到生物膜反應(yīng)器，這種技術(shù)結(jié)合了SBR和傳統(tǒng)生物膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，對水力負(fù)荷變化較大的城市生活污水具有較高的處理效率，能夠?qū)崿F(xiàn)同步脫氮除磷的深度處理。

　　5、結(jié)語

　　含磷廢水的處理方法眾多，處理效果和適用情況也不盡相同。化學(xué)沉淀法適用于含磷濃度較高的工業(yè)廢水，生物法適用于含磷濃度較低的生活廢水和畜牧業(yè)廢水。結(jié)晶法、吸附法有利于磷的回收利用，適用于水量較小的含磷廢水處理。在含磷廢水的處理工藝上，要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)思維，加強(qiáng)磷的回收和利用。實(shí)踐和研究表明，組合工藝較單一工藝在除磷效果上有顯著提高。在實(shí)際工程運(yùn)用中要根據(jù)水質(zhì)特征、處理規(guī)模、環(huán)境條件、處理成本等因素，合理選擇處理工藝。近幾年來，隨著科技的發(fā)展，高分子膜技術(shù)以及高分子多孔材料的運(yùn)用也給含磷廢水的處理提供了一個新的思路和發(fā)展方向。(來源：安徽省環(huán)境科學(xué)研究院)