随着社会发展,洗涤剂等磷化工产品广泛应用(yòng)于人们日常生活中,导致自然界水體(tǐ)中磷含量超标愈发普遍。众所周知,磷是生物(wù)體(tǐ)所需主要营养元素,对植物(wù)生長(cháng)繁殖起关键作用(yòng),因而磷是水體(tǐ)富营养化的一个主要因素。改革开放以来,我國(guó)地表水环境富营养化严重与磷超标密不可(kě)分(fēn),因而数十年来政府异常关注地表水及企业排水中总磷指标,且在未来相当長(cháng)一段时间内,政府对污水排放的监管也将愈发严格。磷污染与控制将是每个排水企业必须重视的问题。
污水中的磷通常以正磷酸盐、聚磷酸盐、次磷酸盐以及有(yǒu)机磷等形式存在。含磷废水的处理(lǐ)方法有(yǒu)化學(xué)法、生物(wù)法、吸附法、结晶法等。
目前,在我國(guó)大多(duō)数污水处理(lǐ)厂使用(yòng)化學(xué)除磷法和生物(wù)除磷法,下面做个简单的介绍。
化學(xué)法
化學(xué)除磷法是向污水中投加化學(xué)药剂,生成难溶性盐,形成絮凝體(tǐ)后与水分(fēn)离,从而去除污水中的磷。化學(xué)除磷法效率要高于生物(wù)除磷,出水TP可(kě)满足一级排放要求,而且运行比较稳定。
在一些发达國(guó)家和地區(qū),化學(xué)除磷法得到了广泛应用(yòng)。美國(guó)的South shore和JonesI sland污水处理(lǐ)厂、挪威的0slo west污水处理(lǐ)厂、瑞典的污水处理(lǐ)厂大多(duō)是采用(yòng)化學(xué)除磷法。香港于1997年5月建成了世界上最大规模之一的化學(xué)除磷法污水处理(lǐ)厂,处理(lǐ)能(néng)力可(kě)达3.451 6×108m3/d。上海的竹园第一污水处理(lǐ)厂和白龙港污水处理(lǐ)厂一期工程均采用(yòng)了化學(xué)除磷法。
根据废水中磷的存在形式不同,化學(xué)除磷法所投加的药剂也将不同,针对常见的正磷,一般采用(yòng)石灰沉淀法和金属盐沉淀法。石灰沉淀法主要是生成羟基磷灰石,pH对其的除磷效果影响较大,一般将pH控制在9.5~10.0之间。
長(cháng)隆的高效除磷剂中性条件即可(kě)有(yǒu)较好的处理(lǐ)效率,投资小(xiǎo),操作方便,在市政和工业除磷中有(yǒu)普遍的应用(yòng)。
電(diàn)镀、線(xiàn)路板行业的废水中含有(yǒu)大量的次磷,针对该类次磷废水石灰沉淀法和金属盐沉淀法的除磷效率较低,需采用(yòng)次磷除磷剂配合氧化剂将次磷转化為(wèi)沉淀去除。
生物(wù)法
生物(wù)除磷的基本原理(lǐ)分(fēn)為(wèi)2大类:
第1类是以聚磷菌為(wèi)主。以聚磷菌為(wèi)主的除磷过程,主要是通过聚磷菌在厌氧条件下吸收废水中溶解性的有(yǒu)机物(wù)合成β- 羟基丁酸( PHB )等,此过程所利用(yòng)的能(néng)量是通过體(tǐ)内聚磷酸盐的分(fēn)解产生的,因此会释放磷;好氧条件下,通过细胞内PHB的分(fēn)解产生能(néng)量,聚磷菌可(kě)以过量吸收废水中的磷酸盐,磷酸盐在细胞内发生一系列反应会转化為(wèi)聚磷酸盐,最后通过排放富磷污泥达到除磷目的。
第2类是以反硝化聚磷菌為(wèi)主。以反硝化聚磷菌為(wèi)主的除磷过程,厌氧阶段与聚磷菌在厌氧阶段过程一致,在缺氧阶段,反硝化聚磷菌通过反硝化除磷,它以NO3-和O2-為(wèi)電(diàn)子受體(tǐ),利用(yòng)體(tǐ)内的PHB作能(néng)源和碳源,分(fēn)解成乙酰CoA,一部分(fēn)用(yòng)于细胞合成,大部分(fēn)进入三羧酸循环和乙醛酸循环,产生氢离子和電(diàn)子;从PHB分(fēn)解过程中也产生氢离子和電(diàn)子,这2部分(fēn)氢离子和電(diàn)子经过電(diàn)子传递产生能(néng)量,产生的能(néng)量一部分(fēn)供聚磷菌正常的生長(cháng)繁殖,另一部分(fēn)供其主动吸收环境中的磷,并合成聚磷,故而反硝化聚磷菌从废水中过量摄取磷,磷同样可(kě)以通过排放富磷污泥除去。
因此,生物(wù)除磷的除磷效果关键在于厌氧區(qū)状态的好坏,通过对废水与污泥回流的混合过程,使得发酵与磷释放同时进行。相对于除磷剂除磷成本更低,但无法将磷彻底去除,所以污水处理(lǐ)厂常采用(yòng)化學(xué)除磷剂与生物(wù)除磷相结合。
吸附法
吸附法除磷是通过将具有(yǒu)一定表面活性基团的除磷剂投入废水中,除磷剂的活性基团与磷发生键合作用(yòng),从而实现将磷富集的目的,进而达到除磷效果。吸附法具有(yǒu)以下优点:① 适用(yòng)水體(tǐ)广,无论是对工业废水的处理(lǐ),还是对生活污水或者地表水的处理(lǐ)均适用(yòng);② 吸附速率快;③ 吸附剂的使用(yòng)过程对环境友好;④ 吸附剂具有(yǒu)可(kě)回收的特性。 但是吸附法受吸附剂的饱和吸附量和pH的影响。目前使用(yòng)的除磷吸附剂最多(duō)的是活性炭、生物(wù)质、金属氧化物(wù)、黏土矿物(wù)等。
结晶法
结晶法除磷技术有(yǒu)2种,一种是向已含钙的含磷废水中投加OH-形成难溶的羟基HAP (羟基磷酸钙)晶體(tǐ),另外一种是向已含NH4+ 的含磷废水中投加Mg2+形成MAP(磷酸铵镁)晶體(tǐ)。磷酸铵镁,俗名鸟粪石,呈白色晶體(tǐ)状,难溶于水,是一种品味优良的磷矿石,鸟粪石也是一种良好的农业缓释肥料,相比与其他(tā)农肥肥效更高。因此,用(yòng)结晶法除磷,可(kě)以达到磷资源化利用(yòng),是一种环境友好型的除磷方式。结晶法除磷具有(yǒu)多(duō)种影响因素,其中包括pH值、反应物(wù)之间物(wù)质的量之比、晶种类型和反应时间(HRT)。