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    含磷廢水處理方法

    中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2022-2-8 9:35:03

    污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本

      含磷廢水主要來(lái)源于工業(yè)原材料、各種洗滌劑、農藥、化肥以及人類(lèi)生活污水。目前,國內外常用的處理方法總體上可分為化學(xué)法、生物法、吸附法、結晶法等單一工藝,高分子膜技術(shù)和復合材料也逐步運用于含磷廢水的處理當中。

      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,生成不溶解性磷酸鹽沉淀,通過(guò)過(guò)濾,去除磷酸鹽沉淀,從而達到除磷的目的;瘜W(xué)試劑主要是二價(jià)或者三價(jià)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90.0%以上。謝經(jīng)良等研究了不同形態(tài)的鐵鹽,通過(guò)實(shí)驗和研究發(fā)現,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,去除率達到97.02%。

      鋁鹽與磷酸根離子生成磷酸鋁沉淀,通過(guò)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,結果表明三價(jià)鋁離子和磷酸根離子是等摩爾反應,因此藥劑的投加量與原水TP濃度有關(guān),pH為6.0時(shí)去除效率最高。

      在含磷廢水中投加銨鹽、鎂鹽是目前國內常用的處理方法。銨鹽、鎂鹽與廢水中的磷酸鹽反應生成難溶的復鹽磷酸銨鎂,又名鳥(niǎo)糞石。張玉生等研究了鳥(niǎo)糞石法回收磷,實(shí)驗研究明,當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(shí),除磷效果最好。周莊古鎮地埋式污水處理廠(chǎng)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,全世界普遍強調水環(huán)境需要大規?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(jiǎn)單、除磷效果穩定、處理效率80%以上,當廢水中磷的濃度較大或有一定波動(dòng)時(shí),仍能保持較好的除磷效果,但用藥量較大,導致含磷廢水處理費用較高,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(lèi)統稱(chēng)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中具備競爭的優(yōu)勢。在厭氧狀態(tài)下(沒(méi)有溶解氧和硝態(tài)氮存在),兼性菌將溶解性有機物轉化成揮發(fā)性脂肪酸;聚磷菌把細胞內聚磷水解為正酸鹽,并從中獲得能量,吸收污水中易降解的COD,同化成細胞內碳能源存貯物聚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,氧化代謝內貯物質(zhì)PHB或PHV等,并產(chǎn)生能量,過(guò)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,其中一部分轉化為聚磷,作為能量貯于胞內,通過(guò)剩余污泥的排放實(shí)現高效生物除磷目的。

      生物法除磷的主要工藝有Phostrip側流生物除磷工藝、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、序批式反應器(SBR)工藝、反硝化除磷工藝等。陳洪波實(shí)驗表明,當進(jìn)水磷濃度2~10mg/L時(shí),SBR單級好氧生物除磷工藝去除率保持在90%以上。王然登等對強化生物除磷系統(EBPR)研究發(fā)現,除了聚磷菌(PAOs)對磷有去除作用外,細菌的胞外聚合物(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(guò)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,還可以使其它磷轉化為正磷。但是微生物對周?chē)瞽h(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?jì)艋行,先后采用厭?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(guò)吸附親和力去除廢水中的磷。

      磷吸附劑的選擇要求滿(mǎn)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;

      (5)無(wú)有害物溶出;

      (6)吸附劑再生容易、性能穩定;

      (7)原料易得并造價(jià)低。

      圍繞這些標準,國內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,結果表明鋁柱效果最佳。近年來(lái),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,多項試驗表明,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(wú)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(jiǎn)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結果,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(wèn)題,在吸附機理方面遠遠落后于實(shí)踐。從趨勢上來(lái)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、結晶法

      結晶法除磷的原理是: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(guò)固液分離技術(shù)達到除磷的目的。陳小光等研究了磷酸鈣鹽結晶除磷工藝性能,結果表明,升高pH或Ca/P物質(zhì)的量比有利于提高磷去除率。張蕊采用連續運行的流化床MAP結晶除磷工藝,磷的去除率達到96%以上。上述過(guò)程pH變化范圍為8.8~9.4。結晶產(chǎn)生的污泥量約為處理水量的(0.8~2.78)‰。60℃烘干后結晶污泥含磷量大于13%,與天然鳥(niǎo)糞石含磷量相當。

      除上述各種常規含磷廢水處理方法外,各種新型工藝也逐步運用于含磷廢水的處理。徐小明以磁性羧甲基纖維素(CMC)-CoFe2O4復合材料為吸附劑,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95%以上。蘇陽(yáng)采用浸漬法制備負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。EG-LaOH在90℃下的再生效率可達80%以上,具有較大的應用前景。

      隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,膜技術(shù)越來(lái)越廣泛地運用于廢水處理中。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(guò)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(shù)脂軟化技術(shù)對低濃度有機磷廢水進(jìn)行預處理,在其基礎上采用二次反滲透工藝(RO),使廢水濃縮,接著(zhù)進(jìn)行芬頓氧化處理。試驗研究表明,這種處理工藝比單一芬頓氧化處理工藝更經(jīng)濟,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)展和應用情況,SBBR是將SBR間歇操作模式引入到生物膜反應器,這種技術(shù)結合了SBR和傳統生物膜技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),對水力負荷變化較大的城市生活污水具有較高的處理效率,能夠實(shí)現同步脫氮除磷的深度處理。

      5、結語(yǔ)

      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;瘜W(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,要轉變傳統思維,加強磷的回收和利用。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(zhù)提高。在實(shí)際工程運用中要根據水質(zhì)特征、處理規模、環(huán)境條件、處理成本等因素,合理選擇處理工藝。近幾年來(lái),隨著(zhù)科技的發(fā)展,高分子膜技術(shù)以及高分子多孔材料的運用也給含磷廢水的處理提供了一個(gè)新的思路和發(fā)展方向。(來(lái)源:安徽省環(huán)境科學(xué)研究院)

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