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環境污染與治理丨含磷廢水的處理方法來源:武漢中地大環境地質研究院    發布日期:2020-07-23    瀏覽量:

目前,國內外污水除磷技術主要有生物法、化學法兩大類。生物法如A/O、A2/O、UCT工藝,主要適合處理低濃度及有機態含磷廢水?;瘜W法主要有混凝沉淀法、結晶法、離子交換吸附法、電滲析、反滲透等工藝,主要適合處理無機態含磷廢水,其中混凝沉淀與結晶綜合處理技術可以處理高濃度含磷廢水,除磷率較高,是一種可靠的高含磷廢水處理方法。
1. 生物法

20世紀70年代美國的Spector發現,微生物在好氧狀態下能攝取磷,而在有機物存在的厭氧狀態下放出磷。含磷廢水的生物處理方法便是在此基礎上逐步形成和完善起來的。目前,國外常用的生物脫磷技術主要有3種:第一,向曝氣貯水池中添加混凝劑脫磷;第二,利用土壤處理,正磷酸根離子會與土壤中的Fe和Al的氧化物反應或與粘土中的OH-或SiO22-進行置換,生成難溶性磷酸化合物;第三種方法是活性污泥法,這是目前國內外應用最為廣泛的一類生物脫磷技術。生物除磷法具有良好的處理效果,沒有化學沉淀法污泥難處理的缺點,且不需投加沉淀劑。對于二級活性污泥法工藝,不需增加大量設備,只需改變運轉流程即可達到生物除磷的效果。但要求管理較嚴格,為了形成VFA,要保證厭氧階段的厭氧條件。

張林生等采用石灰沉淀結晶法處理高濃度含磷廢水取得成功,該法結合了沉淀法與結晶法的優點,克服了兩者的缺點,具有很好的發展前景。實驗結果與工程實踐表明,該法處理含磷廢水除磷效率高,出水水質穩定,且可回用。
2.  化學沉淀法
    通過投加化學沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物,可把磷分離出去,同時形成的絮凝體對磷也有吸附去除作用。常用的混凝沉淀劑有石灰、明礬、氯化鐵,石灰與氯化鐵的混合物等。影響此類反應的主要因素是pH、濃度比、反應時間等。

為了降低廢水的處理成本,提高處理效果,學者們在研制開發新型廉價高效化學沉淀劑方面做了大量工作。王光輝發現,原水含磷10mg/L時,投加300mg/L的Al2(SO4)3或90mg/L的FeCl3,可除磷70%左右,而在初沉時加入過量石灰,一般總磷可去除80%左右。他根據化學凝聚能增加可沉淀物質的沉降速度,投加新型凈水劑堿式氯化鋁,沉降效果達80%~85%,很好地解決了生產用水的PO43-污染問題?;炷恋矸ㄊ且环N傳統的除磷方法,具有簡便易行,處理效果好的優點。但是長期的運行結果表明,化學沉淀劑的投加會引起廢水pH值上升,在池子及水管中形成堅硬的垢片,還會產生一定量的污泥。另外,研究表明:除磷效率對應沉淀劑劑量的曲線是指數型的,當化學沉淀劑超出一定量,曲線即達到停滯期。所以,試圖用沉淀法將廢水中磷的質量濃度降到0.1mg/L以下,是不太經濟的。

叢廣治等主持的大連開發區污水廠A/O改造實踐表明,系統在下列參數下可取得較好的凈化效果:BOD5負荷為0.2~0.3kg/(kgMLSS·d),TP負荷為(2.8~3.0)×10-3kg/(kgMLSS·d)。厭氧段容積∶好氧段容積=1∶2,厭氧段DO<0.6mg/L,好氧段DO為3~3.5mg/L,水溫12℃。出水含磷量穩定在10mg/L以下。厭氧好氧活性污泥除磷工藝在不增加標準活性污泥法基建投資和維護費用條件下,可以較徹底地除磷,且運行穩定。這一工藝不但繼承了傳統的標準活性污泥法的優點,又增加了生物除磷功能。
    黃理輝等主持的倒置A2/O工藝克服了A2/O工藝比較復雜以及在吸磷動力利用方面存在明顯不足的缺點,將厭氧、缺氧環境倒置,只利用一套污泥回流系統來取代原來的幾套回流系統。試驗結果表明,對于工業廢水占2/3的城市污水而言,倒置A2/O工藝在生產運行中具有較高的去除有機物和脫氮除磷能力。整個工藝具有流程簡潔、能耗低、運行穩定、抗沖擊力強的特點,適于老廠的改造。
3.  吸附法
    20世紀80年代,多孔隙物質作為吸附劑和離子交換劑就已應用在水的凈化和控制污染方面。黃巍等人以粉煤灰作為吸附劑,對含磷50~120mg/L模擬廢水脫磷的規律特征進行了研究。研究表明粉煤灰中含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等,具有相當大的吸附作用,粉煤灰對無機磷酸根不是單純吸附,其中CaO、FeO、Al2O3等可以和磷酸根生成不溶或直溶性沉淀現象,因而在廢水處理方面具有廣闊的應用前景。試驗結果表明,粉煤灰是一種有效的吸附劑,在含P質量濃度為50~120mg/L,粉煤灰用量每50mg為2~2.5g,粒徑范圍140~160目,pH中性的實驗條件下,磷的去除率最高可達99%以上。丁文明、黃霞等合成的鐵鈰復合除磷劑除磷效果也比較好。它是通過鐵鹽與鈰鹽的混合溶液與堿液反應合成的,對水溶液中的磷酸鹽具有高效吸附作用。經正交試驗發現,鹽溶液中鐵、鈰離子的含量是影響除磷效果的最重要因素,此外合成溫度、干燥溫度也對吸附性能有一定影響。各種測試證明,結晶破碎是復合除磷劑比表面積增大的主要原因,而比表面積增大又是高效吸附除磷的主要原因。預計以后會出現更多吸附除磷的吸附劑。
4. 其他的除磷方法
    鄒偉國等研究的新型雙污泥脫氮除磷工藝系統處理生活污水取得成功。傳統的脫氮除磷工藝多采用單污泥系統,因此存在著硝化和除磷泥齡之間的矛盾,將活性污泥法與生物膜法相結合,可解決這個問題。實驗結果表明,該工藝對PO43-的去除率達到了90%,處理效果穩定,對水質的適應能力很強。陳瀅等進行了低溶解氧SBR除磷工藝的研究。實驗結果表明,在全程低氧曝氣的SBR系統內聚磷菌可得到富集,并出現了明顯的放磷、過量吸磷現象。該方法要注意的是污泥負荷對COD去除率和除磷效果的影響較大,因此要選擇合適的污泥負荷。污泥負荷過高時會導致非絲菌污泥膨脹。方茜等利用SBR法處理低碳城市污水取得進展,解決了處理碳、氮、磷比例失調(碳量偏低)城市污水如何保證氮磷高效去除的難點。結果表明,利用此法處理廣州地區低碳城市污水,出水有機物、氨氮及總磷均達標,且磷的釋放量越大則出水磷總濃度就越低。實踐證明,SBR法具有流程簡單,不需要污泥回流,脫氮除磷效果好的特點。

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