污水化学除磷处理技术

污水化学除磷处理技术

摘要：本文将针对污水化学除磷的方法展开讨论，主要介绍化学凝聚沉淀法、吸附法、结晶法、以及化学辅助除磷各种不同方法的原理及其实施过程中各自的特点。对目前的研究状况应用实况作简要介绍，有针对性的提出新的技术、开发新的材料，介绍污水化学除磷的新的发展趋势。

关键词：污水除磷、化学除磷、处理技术

一、前言

水体富营养化大多由于水体中磷的含量过高，水中藻类与浮游植物会在水体富营养化的环境下迅速繁殖，从而导致水体中的溶解氧的含量大幅降低，水质严重受到影响，水体中鱼类及其它的的生物的因生长环境发生改变而大量死亡。水体中的营养会在水体富营养化产生时被水生生物吸收，然而当这些水生生物死亡后其尸体腐烂过程中又会产生新的营养素被微生物利用，以此循环往复，水体富营养化会不断恶化，因此必须重视水污染后的治理。

二、污水除磷技术的现状

磷的浓度越高水体富营养化的恶化程度就越严重，无论是在静止的还是在流动的水体中都表现得非常明显。众所周知，水体富营养化的的危害是当前人类面临的一大环境问题。要解决水体富营养化的问题关键是找到问题产生的原因，据国际经验，城市污水中磷的含量过高占流入地表总的含磷量的34%。因此降低城市污水中磷的含量是防止水体富营养化加剧的关键。磷的性质与氮、硫不同，因此磷多数以化合物的形式被排放，因此，目前污水除磷的方法主要是化学除磷、物理除磷、生物除磷。

除磷技术从上世纪60开始发展，出现了规模较大的污水处理厂，其中一些相应的技术在国际和国内都取得了一些成果，并有效的应用于城市污水处理。除磷的方法根据其工作原理的不同可分为以下三种：化学除磷、物理除磷、生物除磷。

化学除磷或化学辅助生物除磷在国外得到了较为广泛的应用。其中，美国五大湖地区对磷的排放有非常严格的要求。污水处理厂在该地区主要采用化学除磷和生物辅助化学除磷，这两种措施在该地区广泛应用；而在丹麦则是以生物除磷为主化学除磷为辅；也有以化学除磷为主的地区，如瑞典。生物除磷没有被污水处理厂广泛采用。

三、化学除磷处理技术

化学除磷具有较多的优点，主要包括：除磷效率高，技术资料和文献较为完整，进水磷浓度和出水要求决定着药剂投入量，除磷控制操作过程简单易行，铁盐的来源可以是钢铁厂酸洗废液，从而很大程度上降低了药剂费用，与此同时除磷过程中还可以有效除去各种重金属，采用石灰作混凝剂时，石灰投量取决于进水碱度，通过pH控制，而不取决于磷浓度，初沉池为投药点，能够有效降低二级处理过程中的有机物负荷，污水处理厂投资较少，改造过程也相对简单。

1、结晶除磷技术

结晶法除磷技术是一种实用的结晶沉淀法，主要通过向已投加钙盐的污水中添加一种结构和表面性质与难容磷酸盐的固体颗粒，破坏溶液的亚稳态。通过结晶沉淀过程实现除磷目的。磷离子与水中的钙离子结合形成磷酸钙，当水体成碱性时，磷石灰随碱性的升高而降低，因此，升高污水的pH值，使处于亚稳态的磷离子与晶体接触，在晶体表面析出磷石灰，从而减低污水中磷的浓度。综上污水中的pH值是结晶法除磷的主要影响因素。除此之外反应器的除磷效果与结晶好坏也对除磷效果有影响。水力负荷是动态运行时的主要因素。生活污水二级处理时，采用曝气吹脱C02，使污水pH值到8左右，防止结晶床的CaC03的结垢，使出水磷浓度可以达到一级处理出水的标准。

2、化学凝聚沉淀除磷技术

化学凝聚沉淀法是最早使用且目前使用最广泛的一种除磷方法。化学凝聚沉淀除磷的基本原理是利用化学药剂的加入，使其生成不溶性磷酸盐沉淀物，接着经固液分离操作将沉淀物从污水中除去。磷的化学沉淀一般可以分为4步：沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离。在一个混合单元内进行沉淀和凝聚反应，为了使沉淀剂在污水中能够进行快速有效地混合。目前被经常使用的沉淀剂有铁盐（硫酸铁、硫酸亚铁硫酸铁、氯化亚铁、氯化铁）、钙盐（石灰）、铝盐（聚合氯化铝、硫酸铝）以及当前发展速度比较快的无机有机复合型絮凝剂等。磷酸盐沉淀通常被认为是有配位基参加竞争的电性中和沉淀，也就是通过磷酸根与铝离子、铁离子或钙离子的化学反应使之产生沉淀，并将其加以去除。如：钙盐除磷是在含有磷的污水中加入石灰，由于石灰的加入，污水中形成了氢氧根离子，污水pH值进而升高，此外，污水中的磷和石灰中的钙也发生化学反应，形成沉淀并将其除去。这种方法就是将水进行了软化，石灰的加入量只和污水的碱度有关，与污水中的磷含量并无关系。其原因是：石灰法在使用的时候，必须将pH调到较高值时才可以将残留的溶解磷浓度降低到一个较低的水平，然而污水碱度所使用的石灰量一般比生成磷酸钙沉淀所使用的石灰量大好几个数量级。石灰法除磷的投药设施设备投资和运行费用较高，这一不足让这种工艺在与其他常规污水除磷工艺比较时缺少了经济实用性。

3、吸附除磷技术

吸附法是物理除磷常用的方法，该方法主要是利用某些多孔或者较大比表面积的固体物质对水体中磷酸根离子的亲和力不同，从而实现污水除磷过程的方法。实现磷从污水中分离的过程，主要通过磷在吸附剂表面的物理吸附、表面沉淀、离子交换。采用吸附法还可以通过解离对磷进行回收再利用。吸附法是除磷方法中工艺较为简单且能够有效运行的方法。吸附法能单独使用也可以作为生物除磷法的补充。

天然吸附剂和合成吸附剂是除磷吸附剂的两大种类。其中天然吸附剂主要包括：活性炭、粉煤灰、沸石、活性氧化铝、钢渣等等；合成吸附剂的推广很大程度上扩大了吸附材料的选择范围，多种金属盐化物及其盐类都作为选择材料被研究应用于新型吸附剂。

4、化学辅助生物除磷技术

生物除磷是目前城市污水处理中应用最多、最经济的除磷方式，然而生物除磷对进水水质及其他工艺参数敏感，工艺中除磷与脱氮也存在碳源、污泥龄等诸多矛盾，导致除磷的稳定性较差。随着国家对污水排放要求的提高，投加化学药剂铁盐、铝盐辅助除磷被广泛采用。南非、美国的一些污水厂也采取了生物为主化学为辅的除磷措施。化学辅助除磷根据投加点的不同，分为前置除磷（生物处理之前投药）、同步除磷（生物池投药）、后置除磷。以生活污水为处理对象，考察同步除磷系统中，化学药剂的投加对生物除磷的强化效果，以及化学药剂对反应过程和出水水质的影响，初步探讨化学辅助生物除磷的机理。在硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝中进行生活污水化学除磷药剂优选，采用SBR反应器进行生活污水化学辅助生物除磷的实验。结果表明，三种化学除磷药剂中，硫酸亚铁的除磷效果最好，曝气3h末按Fe/TP摩尔比1.5投加，可以使出水磷小于0.5mg几，增强了出水磷达标的稳定性。投加硫酸亚铁后，出水的电导率上升，pH略微下降，MLSS增加了5%，污泥的絮凝沉降性能更好，污泥的颜色偏黑。

四、结语

水体富营养化可通过污水除磷得到有效防止，结晶法作为众多污水化学除磷方法之一，该方法处理设备较为繁多，在资金不充足的境况下一般不易被使用。现有条件下化学凝聚沉淀法比较容易实施，针对我国目前的状况，这是值得推广和应用的方法之一。吸附剂性能是吸。附法的关键，很多吸附剂的研制主要体现在对天然材料进行表面改性，但是对材料表面改性的工艺较为复杂，不适合大规模生产和应用，所以，化学除磷技术需要进一步研发与沉降泥渣这样类似的在经济、技术这两个方面都满意的除磷技术。

参考文献：