科技论文-污水除磷技术 陈文然.doc

污水除磷技术的现状及发展趋势陈文然安徽科技学院 城建与环境学院 233100摘要：磷是水体富营养化的一个主要限制因素，控制出水中磷的浓度尤其重要。现如今，开发经济、高效的污水除磷技术已成为当今污染控制工程领域的研究重点和热点。讨论污水的各种除磷技术，为不同条件下的污水除磷提供参考与选择的依据，并探讨了除磷技术的发展趋势。磷的回收利用是除磷技术发展的必然趋势以实现可持续发展的除磷技术为目的，并对今后的研究方向作出展望。关键词：富营养化；物化除磷；生物除磷；化学辅助生物除磷中图分类号：X703 文献标志码：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磷作为一种营养物质，它是生物圈的重要元素之一。在水中可以有多种形式存在(如正磷酸盐、偏磷酸盐、有机磷)，水中含磷量过高会引起水体富营养化问题。随着城市人口的增加、工农业的增长和污水排放总量的不断增加，以及各种含磷洗涤剂和化肥农药的大量使用，含有大量营养成分的污水流人湖泊等封闭性水域，加速了水域的富营养化。这种现象在世界各地，包括我国都不断发生，给工农业、生活用水、水产业以及旅游业都带来了极大的危害。因此，除磷技术的研究和应用就具有重要的意义。1 物化除磷技术污水的物化除磷是通过向水体中投加阳离子絮凝剂，它们与污水中的磷酸根(P043-)形成不溶性化合物。同时由于污水中氢氧根存在，会产生氢氧化物絮体，使非溶解性可沉淀固体越聚越大，然后通过固液分离从污水中分离出来，达到除磷的目的。用于物化除磷的絮凝剂有石灰和金属盐两大类，最常用的是石灰Ca(OH)2、硫酸铝、铝酸钠、氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硫酸亚铁等。1.1 石灰混凝法向含磷污水中投加石灰，由于形成氢氧根离子，污水pH值上升，与此同时，污水中的磷与石灰中的钙产生反应。形成Cas(OH) (P043一)，其反应式如下:3HP042+一+SCa2+40H-Ca5 (OH)PO43-+3H20 该法实际上是水的软化过程，所需的石灰投加量仅与污水的碱度有关，而与污水的含磷量无关1。其原因是:根据磷酸钙沉淀的溶解度曲线可知，使用石灰法时，pH值必须调到较高值才能使残留的溶解磷浓度降到较低的水平，而污水碱度所消耗的石灰量通常比形成磷酸钙沉淀所需的石灰量大好几个数量级，因此，石灰法除磷所需的石灰投加量基本上取决于水的碱度，而不是污水的含磷量。石灰法主要用于要求出水浓度在0. lmg/1左右的情形，但其产泥量大，除磷的投药设施设备投资和运行费用相当高，使该工艺与其他常规污水除磷工艺相比缺乏经济性2。1.2 金属盐混凝法金属盐除磷有铝盐除磷、铁盐除磷等。这里我们取铝盐除磷作为一个例子。铝离子与正磷酸根离子化合，形成难溶的磷酸铝，通过沉淀加以去除。A13+十PO43-A1P04当使用硫酸铝作为混凝剂时，其产生的反应是:A12（S04）3+ 十2P03一42A1P04+3SO42-此外，硫酸铝还和污水中的碱度产生如下的反应:A12( S04)3+6HC032A1(OH)3+6C02+3SO42-这样，由于硫酸铝对碱度的中和，pH值下降，游离出CO2，形成氢氧化铝絮凝体。胶体粒子为絮凝体吸附而去除，在这一过程中磷化合物也得到去除。2 生物除磷技术生物除磷工艺是一种经济的除磷方法，可以有效的去除磷，而不影响总氮的去除，运行费用低，且可避免化学除磷法产生大量的化学污泥。其中反硝化除磷工艺是当前研究的热点。反硝化细菌的生物摄N放磷作用被代尔夫特工业大学和东京大学研究人员合作研究确认，命名为“反硝化除磷”3。反硝化除磷菌DPB可以利用或者O2或者NO3作为电子受体，在厌氧条件下，COD可被降解为醋酸(HAC）等低分子脂肪酸，供DPB吸收繁殖，同时水解细胞内的Poly-P，并以无机磷酸盐的形式释放出来在缺氧条件下，DPB利用硝酸氮为电子受体发生生物摄磷作用，同时硝酸氮被还原为氮气被 DPB合并后的反硝化除磷过程能够节省相当COD的与曝气量，同时也意味着较少的细胞合成量4。2.1 污水生物除磷工艺近十多年来，各国研究者研究开发了许多生物除磷工艺，并已逐步在污水除磷处理工艺中得到应用，目前常用于工程实践的工艺有:A/O工艺、A2/O工艺、P hostrip工艺、Bar-denpho I艺、UCT工艺、SBR工艺以及氧化沟工艺。A/O(Anaerobic/Oxic的简称)工艺是最基本的生物除磷工艺，微生物首先通过厌氧条件，将细胞中的磷释放，然后进入好氧状态，摄取比在厌氧条件下释放的更多的磷，既利用其对磷的过重摄取能力将高含磷污泥以剩余污泥的方式排除系统之外，从而降低处理出水中磷的含量。该工艺的使用前提是进水中有较高的易降解有机基质的含量，即要求进水中磷与BOD之比较低，BOD之比较低，若磷与BOD之比较高，由于BOD负荷较少，余污泥量较少，因而难以达到稳定的运行效果。用该工艺处理城市污水时磷的去除率在75%左右，出水含磷约1 mg/ 1或略低，很难进一步提高。A2/O(Anaerobic/Anoxic/ O xic的简称)工艺同时具有除磷和脱氮的功能，它是在A/O工艺的基础上增加了一个缺氧区，使好氧区中的混合液回流至缺氧区使之反硝化脱氮。它要求在高速率条件下运行，即水力停留时间较短，污泥龄较短。一般缺氧区的H RT为0. 5一1. Oh，污泥龄为3一5d0Phostrip工艺作为侧流除磷工艺的代表，结合生物除磷和化学除磷，将部分回流污泥分流到厌氧池除磷并用石灰沉淀，厌氧池不在污水主流方向上，而在回流污泥的侧流中。它处理出水含磷量低，对进水水质波动的适应性较强，比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回避管线上增设小规模的处理单元，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。氧化沟的特有技术经济优势，产生了一系列的除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺，根据SBR处理技术及其操作的灵活性，通过调整控制运行过程中的部分参数，也可实现对氮磷的高效去除。另外，其它几种工艺也都经过一定的技术改进，能达到较好的除磷效果。在实际应用过程中，我们还应根据具体的水质情况、去除要求以及其它配套设施等选择经济合理的工艺。3 化学辅助生物除磷由于生物除磷的稳定性和灵活性较差，易受碳源,pH值等因素的影响5，出水的磷含量往往达不到国家排放标准要求，生物除磷的工艺稳定性可通过附加化学沉淀来改善。目前化学结合生物除磷技术的研究比较热点6。其中侧流除磷（Ph-sostri p)工艺的研究深受关注，该工艺可保证磷出水值在lm/L以下，虽然尚不能达到国家一级A标准，但从除磷工艺的稳定性、磷去除效率、污泥最终处置的便利和间接节省的运行费方面来看，有其它除磷工艺都不可比拟的优势。所以在除磷工艺中得到了很好的应用研究。周希安等7在A2/O工艺的基础上增加了恻流化学除磷，桑德集团结合自身技术优势，改进了工艺流程设计、优化了运行管理，使出水TP完全达标，平均为0.154 mg/L，去除率达97%。吉芳英等在水解酸化A2/O污泥减量工艺的运行性能研究生物处理单元中采用水解酸化、多级串联接触曝气、连续流的除磷脱氮A2/O工艺，并辅以外排厌氧富磷污水侧流除磷，用该工艺处理校园生活污水，具有良好的除磷效果，TP0.44 m/L。4 除磷技术的发展方向目前污水处理厂目标不仅为悬浮物和COD的去除，还要求脱氮除磷。但由于除磷和脱氮之间在碳源、泥龄等方面存在着矛盾，而且硝酸盐的存在对生物除磷工艺有一定的影响，生物除磷和生物脱氮很难同时达到最佳的效果。由于脱氮一般只能靠生物去除，而除磷工艺既可以采用生物除磷，也可以采用化学除磷。因此可以在优先保证脱氮效果的前提下，辅助以化学除磷，使得出水中的TN和TP同时达到要求8。但在生物除磷和化学除磷联合作用下，化学药剂对活性污泥生物活性的影响值得进一步研究。5 结论污水除磷可以有效防止水体富营养化，提高出水水质。实际应用中，选择合理有效的处理方法显得尤其重要。一方面，我们要大力开发适合于我国国情的高效处理技术；另一方面，要具有针对性地开展更深入的基础研究，优化现有的一些处理工艺。参考文献：1李京雄，孙水裕，苑星海.城市生活污水化学除磷试剂的应用比较J.广东微量元素科学，2006, 13(1):19-22.2雷乐成.水处理新技术及工程设计M.北京:化学工业出版杜，20013 Mino T. IVficrobiology and Biochemistry of the Enhanced Biological Phosphate Removal ProcessJ. Water Res, 1997, 32:3193-3207.4赵丹，任南琪，陈坚，等.生物除磷技术新工艺及其微生物学原理J.哈尔滨工业大学学报，2004, 36(11): 1460- 14625 Chen Yinguang,Randall A A, McCue T. The Efficiency of Enhanced Biolgical Phosphorus Rernwal from Reel Wastenrter Affected by Different Ratio of Acetic to Propionic AcidJ.Water Research,2004, 38(1):27-366 Liu Yan, Chen Yinguang Zhou Qi, et al. Effect of Initial pH Con