（市政工程专业论文）基于水热改性的除磷晶种制备及其除磷特性研究.pdf

p r e p a r a t i o na n dp e r f o r m a n c e o ft h ec r y s t a ls e e df o r p h o s p h a t er e m o v a lb yc r y s t a l l i z a t i o nb a s e d o n h y d r o t h e r m a l m o d i f i c a t i o n w a n g g u a n g - w e i u n d e rt h es u p e r v i s i o no f p r o f q i ul i - p i n g at h e s i ss u b m i t t e dt ot h eu n i v e r s i t yo fj i n a n i np a r t i a lf u l f i l l m e n to f t h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g u n i v e r s i t yo f j i n a n j i n a n ，s h a n d o n g ，p r c h i n a m a y , 2 0 1 1 一r 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：童立车 日期：堡! b 互 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许 论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 口公开d 保密(年，解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 济南大学硕士学位论文 目录 摘要v a b s t r a c t v i i 第一章绪论1 1 1 污水除磷研究1 1 1 1 水中磷的来源及存在形式l 1 1 2 水体富营养化l 1 1 3 污水除磷的方法2 1 2 磷回收研究5 1 2 1 磷资源的现状5 1 2 2 磷回收工艺一6 1 3 羟基磷酸钙结晶回收废水中磷的研究7 1 3 1 结晶过程的理论基础7 1 3 2 羟基磷酸钙( h a p ) 结晶的基本原理1 0 1 3 3 国内外地廿结晶除磷工艺研究动态1 4 1 3 4 目前结晶除磷领域存在的问题1 5 1 4 钢渣及矿渣在污水处理领域的应用l6 1 4 1 钢渣及矿渣的特性。1 6 1 4 2 钢渣及矿渣在水处理领域的应用现状1 6 1 5 课题的提出、研究目的及意义l8 第二章实验材料与方法1 9 2 1 实验设计1 9 2 1 1 研究目标19 2 1 2 研究内容19 2 2 技术路线2 0 2 3 实验材料及仪器设备2 0 2 4 分析测试方法2 1 基于水热改性的除磷晶种制各及其除磷特性研究 2 4 1 磷的测定2 l 2 4 2 钙离子的测定2 2 2 4 3 结晶产物的表征2 3 第三章除磷晶种材料的筛选2 5 3 1 钢渣、矿渣、陶粒及石英砂的除磷能力对比2 5 3 2 反应条件对四种材料结晶除磷效能的影响2 6 3 2 1 初始c a p 比的影响2 7 3 2 2 初始p h 的影响2 8 3 2 3 初始磷浓度的影响2 9 3 2 4 反应时间的影响3 0 3 3 钢渣重复使用的持续除磷效能3 l 3 3 本章小结3 3 第四章除磷晶种制各方法及其优化研究3 5 4 1 除磷晶种材料改性活化方法研究3 5 4 1 1 钢渣及矿渣的物化特性3 5 4 1 2 机械法( 物理法) 3 6 4 1 3 水热法( 化学热力复合法) 3 9 4 1 4 机械水热法( 物化热力复合法) 4 3 4 2 除磷晶种基质材料的制备4 5 4 3 除磷晶种基质材料的水热改性及其优化研究4 8 4 3 1 除磷晶种基质材料的水热改性方法4 8 4 3 2 除磷晶种基质材料改性条件的优化4 8 4 4 本章小结6 0 第五章除磷晶种的结晶除磷特性研究6 3 5 1 除磷晶种的除磷能力6 3 5 1 1 除磷晶种基质材料( 改性前) 的除磷效能6 3 5 1 2 除磷晶种的结晶除磷效能6 4 5 2 除磷晶种处理低浓度含磷废水的效能6 7 济南大学硕士学位论文 5 3 结晶除磷产物表征及除磷机理分析7 l 5 3 1x r d 表征7 l 5 3 2s e m e d s 表征7 3 5 3 3 除磷晶种结晶除磷机理分析7 5 5 4 本章小结7 6 第六章结论及建议7 9 6 1 结论7 9 6 2 建议8 1 参考文献8 3 致谢8 9 附勇乏9 l 基于水热改性的除磷晶种制备及其除磷特性研究 i v 济南大学硕士学位论文 摘要 磷是造成水体富营养化的主要元素之一，又是不可再生且面临枯竭的重要自 然资源，因此，研究高效除磷技术，开发新的磷资源迫在眉睫。利用结晶法去除 并回收废水中的磷是目前公认的既能有效防治水体富营养化，又能实现磷资源可 持续利用的有效途径，具有重要的研究价值。 本文以模拟低浓度含磷废水为处理对象，对比考察了投加石英砂、陶粒、钢 渣和矿渣材料对废水除磷的作用特性，筛选出了能够有效促进磷酸盐结晶反应的 材料；探讨了不同活化改性方法对已筛选材料诱导结晶除磷效能的影响规律，在 此基础上，利用机械活化后的粉末钢渣和矿渣分别制备了除磷晶种基质材料，进 而通过水热改性获得了具有高效吸附和碱度及离子缓释效能的除磷晶种，总结提 出了基于水热改性的新型除磷晶种制备方法；系统考察了除磷晶种处理低浓度含 磷废水的结晶除磷特性，利用x r d 和s e m e d s 等手段对除磷反应产物进行表 征、分析，初步探讨了除磷晶种的结晶除磷机理。 研究结果表明，在不调节原废水水质的条件下，投加石英砂、陶粒、钢渣和 矿渣对模拟废水中磷的去除具有不同的作用效果。其中，钢渣的除磷能力显著优 于矿渣，而陶粒和石英砂基本不具备除磷能力。 提高模拟含磷废水的初始c a p 、p n 值、磷浓度和延长反应时间，可有效提 高投加晶种材料的除磷效率。当c a p 2 0 时，除磷效率缓慢增加；当溶液p h 9 时，除磷效率显著提高；当初始磷浓度 1 0 m g l 时，除磷效率显著高于低浓度时 的除磷效率( 2 4 h 时，再延长反应时间对结晶除磷 效率无显著影响。 在本实验条件下，投加陶粒和石英砂对模拟废水除磷效能没有明显改善，而 投加钢渣可有效去除模拟废水中的磷，说明具有释放碱度和钙离子能力的材料能 够促进结晶除磷过程，是制备高效除磷晶种的良好基质材料。 通过对比考察机械法、水热法和机械水热联合法对钢渣和矿渣的除磷活化 效果，发现改性处理可有效提高钢渣和矿渣的除磷效能，其中机械一水热法活化 效果最佳。因此，首先利用机械活化法对钢渣和矿渣进行破碎、粗磨处理，经筛 分后获得粒径为3 - 5 m m 颗粒钢渣和颗粒矿渣；利用进一步研磨所得的钢渣和矿 v 基于水热改性的除磷晶种制各及其除磷特性研究 渣粉末，通过造粒、成型和养护环节，制备钢渣基复合滤料和矿渣基复合滤料， 并与颗粒钢渣和颗粒矿渣共同作为除磷晶种基质材料，进行进一步的水热改性活 化处理。 试验结果表明，水热改性活化处理可显著提高四种基质材料的除磷能力，改 性温度、改性时间、n a o h 浓度及液固比对活化效果具有重要影响。提高改性温 度、n a o h 浓度和液固比，延长改性时间，对钢渣、矿渣和矿渣基复合滤料的结 晶除磷效能有明显促进作用，其最佳改性温度、改性时间、n a o h 浓度和液固比 分别为2 0 0 、2 4 h 、6 m 和l ；而钢渣基复合滤料的改性活化条件与其他三种有 所差异，最佳改性温度、改性时间、n a o h 浓度和液固比分别为1 0 5 、6 h 、6 m 和l 。 综合考虑机械活化和水热改性的处理成本及基质材料结晶除磷效能，总结得 出基于不同基质材料的除磷晶种制备方法，获得了四种除磷晶种材料，其水热改 后的除磷能力分别为：颗粒钢渣6 8 8m g c m 3 、颗粒矿渣4 6 7m g c m 3 、钢渣基 复合滤料5 6 3m g c m 3 、矿渣基复合滤料4 1 9m g c m 3 ，较改性前分别提高了 6 0 8 、4 5 2 、5 4 8 、3 9 9 。 研究发现，除磷晶种的结晶除磷特性与其碱度及钙离子缓释能力密切相关， 当溶液初始c a p = 2 ，p h = 8 0 时，改性颗粒钢渣、颗粒矿渣及矿渣基复合滤料的 碱度及钙离子释放速度较快，其结晶除磷效能衰减速度快于改性钢渣基复合滤 料，后者具有更为持久的连续除磷能力。 x r d 和s e m e d s 表征结果表明，不同反应条件下晶种材料的结晶除磷产物 为不同形式的磷酸钙；随着反应时间的延长，磷酸钙沉淀晶化程度逐渐加强，晶 核数量逐渐增多同时晶体逐渐增大，转化为结晶度不高的球状羟基磷酸钙 ( c a 5 ( p 0 4 ) 3 0 h ) 晶体，其c a p = i 6 6 ，与理论值( 1 6 7 ) 基本一致。基于水热改 性制备的钢渣基复合滤料含有大量的水化硅酸钙c s h 和c a ( o h ) 2 ，能够释放出 结晶过程所需的碱度和钙离子，从而促进磷酸盐以磷酸钙的形式析出，并进一步 转化成为羟基磷酸钙晶体。 关键词：结晶法；晶种基质材料；水热改性：除磷晶种；羟基磷酸钙 v i 济南大学硕士学位论文 a bs t r a c t p h o s p h o r u s 口) i so n eo ft h em a j o rn u t r i e n te l e m e n t sw h i c hc o u l dc a u s ew a t e r e u t r o p h i c a t i o n ，h o w e v e r , i ti sa l s oa ni m p o r t a n tn o n r e n e w a b l en a t u r er e s o u r c ew h i c h i sf a c e dw i t he x h a u s t i o n s o ，i ti se x t r e m e l yu r g e n tt od e v e l o pe f f i c i e n tp h o s p h o r u s r e m o v a lt e c h n o l o g ya n dn e wp h o s p h o r u sr e s o u r c ef a c i n gt h es h o r t a g eo fp h o s p h a t e r o c kr e s o u r c e sa l lo v e rt h ew o r l d p h o s p h o r u sr e m o v a lb yc r y s t a l l i z a t i o ni so fg r e a t r e s e a r c hv a l u ew h i c hh a sb e e nr e c o g n i z e da sa ne f f e c t i v ew a yt op r e v e n tt h ew a t e r e u t r o p h i c a t i o na n dr e a l i z et h es u s t a i n a b l eu t i l i z a t i o no fp h o s p h a t er o c kr e s o u r c e s t h i s s t u d y w a si n v e g i g a t e dt o r e c o v e r yp h o s p h o r u sf r o m a r t i f i c i a ll o w c o n c e n t r a t i o np h o s p h a t ew a s t e w a t e r t h ec h a r a c t e ro fp h o s p h a t er e m o v a lw i t hq u a r t z s a n d ，c e r a m s i t e ，s t e e ls l a ga n db l a s tf u r n a c es l a gw e r ec o m p a r e da n dt h ef a v o r a b l e m a t e r i a l sw e r es c r e e n e do u tw h i c hc o u l db ei nf a v o ro fp h o s p h a t ec r y s t a l l i z a t i o n d i f f e r e n ta c t i v em e t h o d sf o rs c r e e n e dm a t e r i a l sw h i c hc o u l dp r o m o t et h ep h o s p h a t e c r y s t a l l i z a t i o nw e r ed i s c u s s e d a n dt h eb a s i sm a t e r i a l so fc r y s t a ls e e d sw e r ep r e p a r e d b yp o w d e r ys t e e ls l a ga n db l a s tf u r n a c es l a g t h e nt h ec r y s t a ls e e d sc o u l db eo b t a i n e d b yt h eh y d r o t h e r m a lm o d i f i c a t i o no fb a s i sm a t e r i a l s ，w h i c hh a v et h ea b i l i t yo f a d s o r p t i o na n dr e l e a s ea l k a l i n i t ya n dc a l c i u m am e t h o db a s e dh y d r o t h e r m a l m o d i f i c a t i o nt op r e p a r ea ne f f i c i e n tc r y s t a ls e e d sf o rp h o s p h a t er e m o v a lw a se x t r a c t e d t h ep e r f o r m a n c e so fc r y s t a ls e e d sf o rp h o s p h a t er e m o v a lb yc r y s t a l l i z a t i o nw e r e e v a l u a t e d t h er e a c t i o np r o d u c t so fp h o s p h a t ec r y s t a l l i z a t i o nw i t hc r y s t a ls e e d sw e r e a n a l y s e db yx r da n ds e m e d s ，a n dt h e nt h em e c h a n i s mo fc r y s t a l s e e d si n p h o s p h a t er e m o v a lw e r ea l s od i s c u s s e dp r e l i m i n a r i l y t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep e r f o r m a n c e so fp h o s p h a t e rr e m o v a lb yq u a r t zs a n d ， c e r a m s i t e ，s t e e ls l a ga n db l a s tf u r n a c es l a gw e r ed i f f e r e n t ，a n ds t e e ls l a gw a sm u c h b e t t e rt h a nb l a s tf u r n a c es l a ga n dt h a to f q u a r t zs a n da n d c e r a m s i t ew a sv e r yl i t t l e t h ep h o s p h a t er e m o v ee f f i c i e n c yo fl o wpc o n c e n t r a t i o nw a s t e w a t e rb y c r y s t a l l i z a t i o nc o u l db ei m p r o v e db yi n c r e a s i n gi n i t i a lc a p 、p h 、pc o n c e n t r a t i o na n d r e a c t i o nt i m e w h e nt h ec a p 2 0 ，t h ee f f i c i e n c yo fp h o s p h a t er e m o v a li n c r e a s e d v 基于水热改性的除磷晶种制各及其除磷特性研究 s l o w l yw i t hi n c r e a s i n gc a p w h e nt h ei n i t i a lp h 9o rpc o n c e n t r a t i o nw a sh i g h e r t h a nlo m g l ，t h ee f f i c i e n c yo fp h o s p h a t er e m o v a lw a sh i g h l yi m p r o v e d w h e nt h e c r y s t a l l i z a t i o nw a sp r o c e s s e df o rm o r et h a n2 4h o u r s ，t h ee f f i c i e n c yo fp h o s p h a t e r e m o v a lw a sa l m o s ts t e a d ye v e ni ft h er e a c t i o nt i m ew a sp r o l o n g e dc o n t i n u a l l y i nt h i se x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n ，t h eq u a r t zs a n da n dc e r a m s i t ec o u l dn o tp r o m o t e t h ep h o s p h a t ec r y s t a l l i z a t i o n b u ts t e e ls l a gc o u l dr e m o v et h ep h o s p h a t ee f f e c t i v e l y t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h em a t e r i a lw h i c hc o u l dr e l e a s ea l k a l i n i t ya n dc a l c i u mc a l l p r o m o t et h ep h o s p h a t ec r y s t a l l i z a t i o na n d a l s ot h ef a v o r a b l eb a s i sm a t e r i a lf o rp r e p a r e e f f i c i e n tc r y s t a ls e e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tp e r f o r m a n c e so fp h o s p h a t er e m o v a lb ys t e e ls l a ga n d b l a s tf u r n a c es l a gc o u l di m p r o v eb yh y d r o t h e r m a lm o d i f i c a t i o n s o ，t h es t e e ls l a ga n d b l a s tf u m a c es l a gw e r ec r u s h e da n dg r i n d e di n t os m a l l e rg r a i ns i z ef i r s t l y , a n dt h e g r a n u l a rs t e e ls l a ga n db l a s tf u m a c es l a gw i t hg r a i ns i z ea t3 m m 5 m mc o u l db e o b t a i n e dt h r o u g hs i e v e i n g t h e nt h ep o w d e r ys t e e ls l a ga n db l a s tf u r n a c es l a gc o u l d b eo b t a i n e dt h r o u g hl u t h e rg r i n d i n g ，a n dt h eh y b r i ds e e dm e d i aw i t hs t e e ls l a ga n d h y b r i ds e e dm e d i aw i t hb l a s tf u r n a c es l a gc o u l db ep r e p a r e db yp e l l e t i n g ，m o l d i n ga n d c u r i n g t h eg r a n u l a rs t e e ls l a g ，g r a n u l a rb l a s tf u r n a c es a l g ，h y b r i ds e e dm e d i aw i t h s t e e ls l a ga n dh y b r i ds e e dm e d i aw i t hb l a s tf u r n a c es l a ga st h eb a s i sm a t e r i a lw o u l db e m o d i f i e db yh y d r o t h e r m a lm e t h o d t h ea b i l i t yo fp h o s p h a t er e m o v a lb yf o u rb a s i sm a t e r i a l sc o u l db ei m p r o v e db y h y d r o t h e r m a lm e t h o d ，w h i c hw a sr e l a t e dt om o d i f i c a t i o nt e m p e r a t u r e ，m o d i c i c a i t o n t i m e ，m o d i f i c a t i o nn a o hc o n c e n t r a t i o na n dt h er a t i oo fl i q u i dt os o l i d t h e e f f i c i e n c i e so fp h o s p h a t er e m o v a lb yg r a n u l a rs t e e ls l a g ，g r a n u l a rb l a s tf u r n a c es l a g ， h y b r i ds e e dm e d i aw i t hs t e e ls l a ga n dh y b r i ds e e dm e d i aw i t hb l a s tf u r n a c es l a gw e r e i n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gm o d i f i c a t i o nt e m p e r a t u r e ，m o d i c i c a i t o nt i m e ，m o d i f i c a t i o n n a o hc o n c e n t r a t i o na n dt h er a t i oo fl i q u i dt os o l i d t h eo p t i m u mm o d i f i c a t i o n t e m p e r a t u r e ，m o d i c i c a i t o nt i m e ，m o d i f i c a t i o nn a o hc o n c e n t r a t i o na n dt h er a t i oo f l i q u i dt os o l i do fg r a n u l a rs t e e ls l a g ，g r a n u l a rb l a s tf u r n a c es l a ga n dh y b r i ds e e dm e d i a w i t hb l a s tf u r n a c es l a gw e r e2 0 0 。c ，2 4 h ，6 m ，la n dt h a to f h y b r i ds e e dm e d i aw i t h v i 济南大学硕士学位论文 s t e e ls l a gw e r e1 0 5 c ，6 h ，6 m ，1 am e t h o db a s e dh y d r o t h e r m a lm o d i f i c a t i o nt op r e p a r ea ne f f i c i e n tc r y s t a ls e e d s f o rp h o s p h a t er e m o v a lw a se x t r a c t e d t h ea b i l i t yt or e m o v ep h o s p h a t eo fm o d i f i e d g r a n u l a rs t e e ls l a g ，g r a n u l a rb l a s tf u r n a c es l a g ，h y b r i ds e e dm e d i aw i t hs t e e ls l a ga n d b y b r i ds e e dm e d i aw i t hb l a s tf u r n a c es l a gw e r e6 8 8 m g c m 3 ，4 6 7 m g c m 3 ，5 6 3 m g c m 3a n d4 19 m g c m 3 ，a n dt h ep h o s p h a t er e m o v er a t e sw e r ei n c r e a s e db y6 0 8 ， 4 5 2 ，5 4 8 ，3 9 9 ，r e s p e c t i v e l y t h ec h a r a c t e ro fp h o s p h a t er e m o v a lb yc r y s t a ls e e d sw e r eb o u n du pw i t ht h e a b i l i t yt or e l e a s ea l k a l i n i t ya n dc a l c i u m w h e nt h ei n i t i a ls o l u t i o nc a p = 2a n dp 黔8 0 ， t h ea l k a l i n i t ya n dc a l c i u mr e l e a s er a t eo fm o d i f i e dg r a n u l a rs t e e ls l a g ，g r a n u l a rb l a s t f u m a c es l a ga n dh y b r i ds e e dm e d i aw i t hb l a s tf u r n a c es l a gw a sv e r yf a s t h o w e v e r t h em o d i f i e dh y b r i ds e e dm e d i aw i t hs t e e ls l a gc o u l db er e u s e df o rl o n g e rt i m e sf o r p h o s p h a t er e m o v a l x r da n ds e m e d sp a r e m so ft h er e c o v e r e dp r o d u c t sw h i c hg e n e r a t e df r o m t h ep h o s p h a t er e m o v a lb yc r y s t a ls e e d ss h o w e dt h a tt h ed e g r e eo fc a l c i u mp h o s p h a t e c r y s t a l l i z a t i o ne n h a n c e d ，t h ea m o u n to fc r y s t a ln u c l e u si n c r e a s e da n dt h ec r y s t a lw a s g r o w i n gu pw i t ht h ei n c r e a s i n g r e a c t i o nt i m e t h e nt h ec a l c i u mp h o s p h a t e p r e c i p i t a t i o nt u r ni n t og l o b a lh y d r o x y a p a t i t ec r y s t a lw i t hp o o rc r y s t a l l i z a t i o n ，t h ec a p o fw h i c hw a s1 6 6 ，w h i c hw a sv e r yc l o s et op u r i f i e dh a pc r y s t a l t h eh y b r i ds e e d m e d i aw i t hs t e e ls l a gp r e p a r e db a s e do nh y d r o t h e r m a lm o d i f i e dh a da m o u n t so f c - s - ha n dc a ( o h ) 2 ，w h i c hc o u l dp r o v i d ea l k a l i n i t ya n dc a l c i u mt op r o m o t et h e p h o s p h a t ec r y s t a l l i z e da st h ef o r mo fc a l c i u mp h o s p h a t e ，a n dt h eh y d r o x y a p a t i t ec o u l d b eo b t a i n e db yal u t h e rc o n v e r t i o n k e yw o r d s ：c r y s t a l l i z a t i o n ；b a s i sm a t e r i a l o fc r y s t a l s e e d ；h y d r o t h e r m a l m o d i f i c a t i o n ；c r y s t a ls e e df o rp h o s p h a t er e m o v a l ；h y d r o x y a p i t i t e i x 基于水热改性的除磷晶种制各及其除磷特性研究 x 济南大学硕士学位论文 1 1 污水除磷研究 第一章绪论 1 1 1 水中磷的来源及存在形式 磷是生命活动不可缺少的重要元素，又是生产化肥、饲料、催化剂、粘结剂、 食品配料和添加剂等各种工业材料的重要原料。近年来，随着工农业及城市化进 程的迅速发展，磷的开采和使用量越来越大，排放量亦随之增长，由此引发的环 境问题，尤其是水体的磷污染控制已经成为国内外水污染防治领域的重要研究热 点。 磷的存在形式主要足无机磷和有机磷，无机磷又包括正磷酸盐( p 0 4 3 - ) 、缩 聚磷酸盐。污水中的磷主要来源于生活污水、工业和养殖业废水及农田径流，其 中生活污水中磷的污染负荷占总的磷污染的5 0 以上【1 1 。由于废水的来源不同， 总磷及各种形式磷酸盐的含量差别较大，一般说来，生活污水中总磷的含量为 3 1 5 r n g l ( 以p 计) ，各种磷酸盐含量基本为：正磷酸盐5 m g l ( 以p 计) ，缩聚磷 酸盐3 m g l ( 以p 计) ，焦磷酸盐l m g l ( 以p 计) 及有机磷 1 0 5 ) ，才能使残留 磷浓度达到较低的水平【7 l ，因此，石灰法除磷只能采用前置沉淀或后置沉淀法， 但在进入二级生物处理系统或排放至水体之前，都需要进行p h 的再调节。 铝盐和铁盐与水中的磷酸盐反应形成磷酸铝或磷酸铁沉淀，通过沉淀加以去 除。其反应式为： m “+ p 醇专脚q 山( m ：础，) 式( 1 3 ) 铝盐分散于水体中时，一方面与p 0 4 反应，另一方面形成单核络合物并进 一步形成多核络合物，这些铝的络合物通常具有较强的吸附能力，能迅速吸附水 中带负电荷的物质，促进胶体的凝聚和沉淀，除磷效果较好。铝盐的投加点可以 在初沉池前、二级生物处理系统中或者生物池与二沉池之间，也可以在二沉池后。 其最佳p h 范围为6 0 7 0 。对于铁盐同样存在类似的反应过程，其最佳的p h 范围 为5 0 5 5 t 引。 化学凝聚沉淀法除磷的优点是操作简单，除磷效率高且稳定，但化学药剂费 用较高，产生大量的化学污泥，可能造成二次污染，污泥的处置过程较复杂，其 工艺运行成本也较耐9 】。 ( 2 ) 生物法 生物除磷足利用聚磷菌( p o l y p h o s p h a t ea c c u m u l a t i n go r g a n i s m s ，p a o s ) 能 够从外部环境中过量的摄取磷，并将磷以聚磷酸盐( p o l y p ) 的形式储存在细胞 基于水热改性的除磷晶种制备及其除磷特性研究 内，形成富磷污泥，并通过污泥的排放达到磷的去除。目前p a o s 可分为两类种 群【1 2 】：一类是普遍接受和认可的p a o 除磷，p a o 是以氧气作为电子受体，在厌氧 条件下释放细胞内的储存的p o l y p 以提供能量来摄取环境中的挥发性脂肪酸 ( v f a s ) ，并以聚- p - 羟基链烷口o l y p - h y d r o x y a l k a n o a t e ，p h a ) 的形式在细胞内 储存【1 3 1 ，在好氧条件下，细胞内储存的p h a 被0 2 氧化产生能量并进行微生物的 增殖、摄磷，同时该部分磷以p o l y p 的形式被过量吸入细胞内，通过排放富磷污 泥，实现磷的去除：另一类是d p a o ( 反硝化聚磷菌d e n i t r i f y i n gp o l y p h o s p h a t e a c c u m u l a t i n go r g a n i s m ，d p a o ) ，d p a o 具有同p a o 极为相似的除磷机理b 4 1 ，而 不同之处在于，d p a o 能在缺氧条件下以n o 孓为电子受体代谢磷，实现磷的去除 1 1 5 1 。研究表明【1 们，当微生物依次经过厌氧、缺氧、好氧3 个阶段后，大约5 0 的p a o 既能利用氧气又能利用硝酸根作为电子受体，进行磷的代谢循环。相对于 传统的脱氮除磷工艺，d p a o 除磷不仅可以节省碳源，还能减少生物处理系统中 的曝气量，大大节约了工艺的运行成本，具有很好的应用前景。 近十几年来，学者们研究开发了许多基于生物除磷的废水除磷工艺，并已逐 步在工程实践中得到应用。目前国内外常用的废水生物除磷工艺有：a o 工艺、 a 2 o 工艺、b a r d e n p h o i 艺、p h o r e d o x 工艺、u c t 工艺、s b r 工艺、p h o 嘶p i 艺 以及氧化沟工艺等1 他2 1 。 o 工艺是一种与b a r d e n p h o 脱氮工艺类似的除磷工艺，是目前最简单的生物 除磷方法【1 7 】。该工艺将原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池中混合，进行厌 氧释磷，这一过程受反硝化反应抑制，因此要求控制回流污泥中的硝态氮含量。 该工艺对进水的b o d 浓度要求较高，以保证充足的污泥量来达到较高的除磷率， 因此对于低有机负荷的污水，该工艺很难达到稳定的运行效果。 为了进一步提高除磷效果，在a o i 艺基础上，发展演变出如a 2 o 工型1 8 】、 b a r d e n p h o i 斟19 1 、p h o r c d o x l 艺【2 0 1 等工艺。这些改良工艺都是先将污泥直接回 流到厌氧区，但回流污泥中硝酸盐及亚硝酸盐会对厌氧区释磷产生不利影响，因 为反硝化菌会与聚磷菌竞争有机物，因而影响系统的除磷效率。u c t 工艺将污泥 回流至缺氧斟2 1 1 ，然后再由缺氧区回流到厌氧区，从而保证了较好的除磷效果。 此外，目前基于反硝化除磷的工艺大都是对传统生物除磷工艺的改进，主要 有单级工艺和双级工艺。单级工艺主要是b c f s 工艺( b i o l o g i s c h e c h e m i s c h e 4 济南大学硕士学位论文 f o s f a a t