科技論文-污水除磷技術(shù).doc

污水除磷技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢摘要：磷是水體富營養(yǎng)化的一個主要限制因素，控制出水中磷的濃度尤其重要。現(xiàn)如今，開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的污水除磷技術(shù)已成為當(dāng)今污染控制工程領(lǐng)域的研究重點和熱點。討論污水的各種除磷技術(shù)，為不同條件下的污水除磷提供參考與選擇的依據(jù)，并探討了除磷技術(shù)的發(fā)展趨勢。磷的回收利用是除磷技術(shù)發(fā)展的必然趨勢以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的除磷技術(shù)為目的，并對今后的研究方向作出展望。關(guān)鍵詞：富營養(yǎng)化；物化除磷；生物除磷；化學(xué)輔助生物除磷中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AThe present situation and development tendency of wastewater phosphorus removal technologyWenran CHENAnhui science and technology college Abstract: Phosphorus is a major limiting factor of eutrophication, control the concentration of phosphorus in produced water is particularly important. Nowadays, the development of the economic and efficient wastewater phosphorus removal technology has become the research focus and hotspot in the field of pollution control engineering. Discuss various wastewater phosphorus removal technology, provide a reference for wastewater phosphorus removal under different conditions and selection of the basis, and the development trend of phosphorus removal technology are discussed. Phosphorus recycle is the inevitable trend of dephosphorization technology development in order to realize the sustainable development of phosphorus removal technology for the purpose, and prospected the future research.Key words: eutrophication； Physical and chemical phosphorus removal；Biological phosphorus removal；Chemical auxiliary biological phosphorus removal磷作為一種營養(yǎng)物質(zhì)，它是生物圈的重要元素之一。在水中可以有多種形式存在(如正磷酸鹽、偏磷酸鹽、有機(jī)磷)，水中含磷量過高會引起水體富營養(yǎng)化問題。隨著城市人口的增加、工農(nóng)業(yè)的增長和污水排放總量的不斷增加，以及各種含磷洗滌劑和化肥農(nóng)藥的大量使用，含有大量營養(yǎng)成分的污水流人湖泊等封閉性水域，加速了水域的富營養(yǎng)化。這種現(xiàn)象在世界各地，包括我國都不斷發(fā)生，給工農(nóng)業(yè)、生活用水、水產(chǎn)業(yè)以及旅游業(yè)都帶來了極大的危害。因此，除磷技術(shù)的研究和應(yīng)用就具有重要的意義。1 物化除磷技術(shù)污水的物化除磷是通過向水體中投加陽離子絮凝劑，它們與污水中的磷酸根(P043-)形成不溶性化合物。同時由于污水中氫氧根存在，會產(chǎn)生氫氧化物絮體，使非溶解性可沉淀固體越聚越大，然后通過固液分離從污水中分離出來，達(dá)到除磷的目的。用于物化除磷的絮凝劑有石灰和金屬鹽兩大類，最常用的是石灰Ca(OH)2、硫酸鋁、鋁酸鈉、氯化鐵、硫酸鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵等。1.1 石灰混凝法向含磷污水中投加石灰，由于形成氫氧根離子，污水pH值上升，與此同時，污水中的磷與石灰中的鈣產(chǎn)生反應(yīng)。形成Cas(OH) (P043一)，其反應(yīng)式如下:3HP042+一+SCa2+40H-Ca5 (OH)PO43-+3H20 該法實際上是水的軟化過程，所需的石灰投加量僅與污水的堿度有關(guān)，而與污水的含磷量無關(guān)1。其原因是:根據(jù)磷酸鈣沉淀的溶解度曲線可知，使用石灰法時，pH值必須調(diào)到較高值才能使殘留的溶解磷濃度降到較低的水平，而污水堿度所消耗的石灰量通常比形成磷酸鈣沉淀所需的石灰量大好幾個數(shù)量級，因此，石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取決于水的堿度，而不是污水的含磷量。石灰法主要用于要求出水濃度在0. lmg/1左右的情形，但其產(chǎn)泥量大，除磷的投藥設(shè)施設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)高，使該工藝與其他常規(guī)污水除磷工藝相比缺乏經(jīng)濟(jì)性2。1.2 金屬鹽混凝法金屬鹽除磷有鋁鹽除磷、鐵鹽除磷等。這里我們?nèi)′X鹽除磷作為一個例子。鋁離子與正磷酸根離子化合，形成難溶的磷酸鋁，通過沉淀加以去除。A13+十PO43-A1P04當(dāng)使用硫酸鋁作為混凝劑時，其產(chǎn)生的反應(yīng)是:A12（S04）3+ 十2P03一42A1P04+3SO42-此外，硫酸鋁還和污水中的堿度產(chǎn)生如下的反應(yīng):A12( S04)3+6HC032A1(OH)3+6C02+3SO42-這樣，由于硫酸鋁對堿度的中和，pH值下降，游離出CO2，形成氫氧化鋁絮凝體。膠體粒子為絮凝體吸附而去除，在這一過程中磷化合物也得到去除。2 生物除磷技術(shù)生物除磷工藝是一種經(jīng)濟(jì)的除磷方法，可以有效的去除磷，而不影響總氮的去除，運(yùn)行費(fèi)用低，且可避免化學(xué)除磷法產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥。其中反硝化除磷工藝是當(dāng)前研究的熱點。反硝化細(xì)菌的生物攝N放磷作用被代爾夫特工業(yè)大學(xué)和東京大學(xué)研究人員合作研究確認(rèn)，命名為“反硝化除磷”3。反硝化除磷菌DPB可以利用或者O2或者NO3作為電子受體，在厭氧條件下，COD可被降解為醋酸(HAC）等低分子脂肪酸，供DPB吸收繁殖，同時水解細(xì)胞內(nèi)的Poly-P，并以無機(jī)磷酸鹽的形式釋放出來在缺氧條件下，DPB利用硝酸氮為電子受體發(fā)生生物攝磷作用，同時硝酸氮被還原為氮氣被 DPB合并后的反硝化除磷過程能夠節(jié)省相當(dāng)COD的與曝氣量，同時也意味著較少的細(xì)胞合成量4。2.1 污水生物除磷工藝近十多年來，各國研究者研究開發(fā)了許多生物除磷工藝，并已逐步在污水除磷處理工藝中得到應(yīng)用，目前常用于工程實踐的工藝有:A/O工藝、A2/O工藝、P hostrip工藝、Bar-denpho I藝、UCT工藝、SBR工藝以及氧化溝工藝。A/O(Anaerobic/Oxic的簡稱)工藝是最基本的生物除磷工藝，微生物首先通過厭氧條件，將細(xì)胞中的磷釋放，然后進(jìn)入好氧狀態(tài)，攝取比在厭氧條件下釋放的更多的磷，既利用其對磷的過重攝取能力將高含磷污泥以剩余污泥的方式排除系統(tǒng)之外，從而降低處理出水中磷的含量。該工藝的使用前提是進(jìn)水中有較高的易降解有機(jī)基質(zhì)的含量，即要求進(jìn)水中磷與BOD之比較低，BOD之比較低，若磷與BOD之比較高，由于BOD負(fù)荷較少，余污泥量較少，因而難以達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)行效果。用該工藝處理城市污水時磷的去除率在75%左右，出水含磷約1 mg/ 1或略低，很難進(jìn)一步提高。A2/O(Anaerobic/Anoxic/ O xic的簡稱)工藝同時具有除磷和脫氮的功能，它是在A/O工藝的基礎(chǔ)上增加了一個缺氧區(qū)，使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)使之反硝化脫氮。它要求在高速率條件下運(yùn)行，即水力停留時間較短，污泥齡較短。一般缺氧區(qū)的H RT為0. 5一1. Oh，污泥齡為3一5d0Phostrip工藝作為側(cè)流除磷工藝的代表，結(jié)合生物除磷和化學(xué)除磷，將部分回流污泥分流到厭氧池除磷并用石灰沉淀，厭氧池不在污水主流方向上，而在回流污泥的側(cè)流中。它處理出水含磷量低，對進(jìn)水水質(zhì)波動的適應(yīng)性較強(qiáng)，比較適合于對現(xiàn)有工藝的改造，只需在污泥回避管線上增設(shè)小規(guī)模的處理單元，且在改造過程中不必中斷處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行。氧化溝的特有技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，產(chǎn)生了一系列的除磷脫氮技術(shù)與氧化溝技術(shù)相結(jié)合的污水處理工藝，根據(jù)SBR處理技術(shù)及其操作的靈活性，通過調(diào)整控制運(yùn)行過程中的部分參數(shù)，也可實現(xiàn)對氮磷的高效去除。另外，其它幾種工藝也都經(jīng)過一定的技術(shù)改進(jìn)，能達(dá)到較好的除磷效果。在實際應(yīng)用過程中，我們還應(yīng)根據(jù)具體的水質(zhì)情況、去除要求以及其它配套設(shè)施等選擇經(jīng)濟(jì)合理的工藝。3 化學(xué)輔助生物除磷由于生物除磷的穩(wěn)定性和靈活性較差，易受碳源,pH值等因素的影響5，出水的磷含量往往達(dá)不到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，生物除磷的工藝穩(wěn)定性可通過附加化學(xué)沉淀來改善。目前化學(xué)結(jié)合生物除磷技術(shù)的研究比較熱點6。其中側(cè)流除磷（Ph-sostri p)工藝的研究深受關(guān)注，該工藝可保證磷出水值在lm/L以下，雖然尚不能達(dá)到國家一級A標(biāo)準(zhǔn)，但從除磷工藝的穩(wěn)定性、磷去除效率、污泥最終處置的便利和間接節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)方面來看，有其它除磷工藝都不可比擬的優(yōu)勢。所以在除磷工藝中得到了很好的應(yīng)用研究。周希安等7在A2/O工藝的基礎(chǔ)上增加了惻流化學(xué)除磷，桑德集團(tuán)結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢，改進(jìn)了工藝流程設(shè)計、優(yōu)化了運(yùn)行管理，使出水TP完全達(dá)標(biāo)，平均為0.154 mg/L，去除率達(dá)97%。吉芳英等在水解酸化A2/O污泥減量工藝的運(yùn)行性能研究生物處理單元中采用水解酸化、多級串聯(lián)接觸曝氣、連續(xù)流的除磷脫氮A2/O工藝，并輔以外排厭氧富磷污水側(cè)流除磷，用該工藝處理校園生活污水，具有良好的除磷效果，TP0.44 m/L。4 除磷技術(shù)的發(fā)展方向目前污水處理廠目標(biāo)不僅為懸浮物和COD的去除，還要求脫氮除磷。但由于除磷和脫氮之間在碳源、泥齡等方面存在著矛盾，而且硝酸鹽的存在對生物除磷工藝有一定的影響，生物除磷和生物脫氮很難同時達(dá)到最佳的效果。由于脫氮一般只能靠生物去除，而除磷工藝既可以采用生物除磷，也可以采用化學(xué)除磷。因此可以在優(yōu)先保證脫氮效果的前提下，輔助以化學(xué)除磷，使得出水中的TN和TP同時達(dá)到要求8。但在生物除磷和化學(xué)除磷聯(lián)合作用下，化學(xué)藥劑對活性污泥生物活性的影響值得進(jìn)一步研究。5 結(jié)論污水除磷可以有效防止水體富營養(yǎng)化，提高出水水質(zhì)。實際應(yīng)用中，選擇合理有效的處理方法顯得尤其重要。一方面，我們要大力開發(fā)適合于我國國情的高效處理技術(shù)；另一方面，要具有針對性地開展更深入的基礎(chǔ)研究，優(yōu)化現(xiàn)有的一些處理工藝。參考文獻(xiàn)：1李京雄，孫水裕，苑星海.城市生活污水化學(xué)除磷試劑的應(yīng)用比較J.廣東微量元素科學(xué)，2006, 13(1):19-22.2雷樂成.水處理新技術(shù)及工程設(shè)計M.北京:化學(xué)工業(yè)出版杜，20013 Mino T. 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