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污水处 理厂除磷法包括化学沉淀法、结晶法、吸附法、生物除磷法、人工湿地法

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污水处 理厂除磷法包括化学沉淀法、结晶法、吸附法、生物除磷法、人工湿地法
 磷来源 于不可再生的磷矿石,通过化肥、农作物、人和动物,最终经 填埋处理回到土壤中。磷是一 种不可再生的资源,如果不对磷进行回收,百年之 后将会影响到人类正常的生产和生活。污水中 的磷主要来自生活污水中的含磷有机物、合成洗涤剂、工业废液、化肥农 药以及各类动物的排泄物。如污水没有完全处理,磷还会 流失到江河湖海中,造成这 些水体的富营养化。除磷方 法可分为物化除磷法和生物除磷法及人工湿地除磷法。物化除 磷法包括化学沉淀法、结晶法、吸附法。根据磷 在污水中不同的存在方式,应采用 不同的除磷技术。
  1 污水除磷方法
  1. 1 化学沉淀法
  化学沉 淀法除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀,然后通 过固液分离将磷从污水中除去,根据使 用的药剂可分为石灰沉淀法和金属盐沉淀法。化学沉 淀法具有管理方便、占地面积小、投资省、处理效率高等优点,但化学 沉淀法投加药剂费用太贵,且产生 的化学污泥含水量大,脱水困难,难以处理,容易产生二次污染。
  根据加药点的不同,化学沉 淀法除磷工艺可分为预沉淀、同步沉淀、后沉淀 及两点加药工艺。这几种 工艺可以结合应用,但要注 意混合与反应条件,通过紊 流扩散与混合作用会出现良好的沉淀效果。
  1. 2 结晶法
  在污水中,特别是 城市污水厂剩余污泥处理后的上清液及养殖废水中,含有浓 度较高的磷酸盐,氨氮、钙离子、镁离子 及重碳酸盐碱度,通过人为改变条件(提高pH 值或同 时加入药剂增加金属离子浓度) ,使不溶 性晶体物质析出,主要是 磷酸铵镁晶体与羟基磷酸钙。
  结晶法除磷效率高,出水水质好,当其他 水质指标达到规定值时,出水可 满足中水回用的要求;结晶法 除磷使水中的磷在晶种上以晶体的形式析出,理论上不产生污泥,不会造成二次污染;结晶法除磷操作简单,使用范围广,可用于 城市生活污水厂二级出水的深度处理、去除污 泥消化池中具有较高磷浓度的上清液等。
  1. 3 吸附法
  吸附法 除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质,通过磷 在吸附剂表面的附着吸附、离子交 换或表面沉淀来实现污水的除磷过程。吸附除 磷的过程既有物理吸附,又有化学吸附。对于天 然吸附剂主要依靠巨大的比表面积,以物理吸附为主,而人工 吸附剂较之天然吸附剂孔隙率及表面活性明显提高,以化学吸附为主。天然的 吸附剂有粉煤灰、钢渣、沸石、膨润土、蒙托石、凹凸棒石、海泡石、活性氧化铝、海棉铁等;人工合 成吸附剂在低磷浓度下仍有较高的吸附容量,有着巨大的优越性。
  1. 4 生物除磷法
  在厌氧区(无分子氧和硝酸盐) ,兼性厌 氧菌将污水中可生物降解的有机物转化为VFAs(挥发性脂肪酸类) ,在厌氧条件下,聚磷菌 吸收了这些以及来自原污水的VFAs(VFAs 主要来 自于污水中可生物降解的组分,生活污水中的VFAs 大约为总有机物的40 %~50 %左右) ,将其运送到细胞内,同化成 细胞内碳能源储存物(PHB) ,所需能 量来源于聚磷的水解及细胞内糖的酵解,并导致磷酸盐的释放。进入好氧状态后, 这些专 性好氧的聚磷菌(PAOs) 活力得到恢复,并以聚 磷的形式摄取超过生长需要的磷量,通过PHB 的氧化分解产生能量,用于磷 的吸收和聚磷的合成,磷酸盐从液相中去除,产生的富磷污泥,通过剩余污泥排放,磷从系统中得以去除。
  反硝化聚磷菌(DPB) 能在缺氧(无分子氧有硝酸盐) 环境下摄磷,反硝化除磷细菌DPB 利用硝 酸盐为电子受体,产生生物摄磷作用。在生物摄磷的同时,硝酸盐被还原为氮气,这使得 摄磷和反硝化脱氮这两个不同的生物过程能够利用同一类细菌、同一个环境中完成。
  1. 5 人工湿地法
  湿地对 磷有很好的去除效果,理论上 人工湿地对磷的去除是植物吸收、基质的 吸附过滤和微生物转化三者的共同作用,各种附 着生长和悬浮在水中的微生物,在生长 繁殖过程中可以吸收和利用污水中的无机磷酸盐。部分研究发现:人工湿 地植物根区磷酸酶活性与总磷的去除率相关性不是十分显著。也有研究表明,湿地生 态系统中的磷主要被截留在土壤中,而在植 物体内和落叶中很少,而且仅 有少数的水生植物可以吸收磷 ,大多数 种类植物的根部对磷的吸收能力较弱,所以植 物和微生物对磷的去除起得作用不大,不是除磷的主要过程。所以最 主要的是基质对磷的吸附和沉淀作用。
  一般湿 地的除磷效率不是很高,在40 %~60 %之间。为了提高除磷效果,基质的 选取有着重要的作用。目前常 有的基质主要有:浮石、砂、活性多孔介质(L ECA) 、硅灰石 和工业废弃物的高炉渣和石灰等。
  2 磷回收
  从磷的可持续发展、回收磷 潜在的市场价值的角度来看,磷的回收势在必行。在目前 对污水回收磷的研究与应用中,以鸟粪 石形式回收磷的实例居多,其次是 磷酸钙和磷酸铝。鸟粪石(磷酸铵镁) 含有氮、磷元素,所以其 回收必然会降低剩余污泥中的氮、磷含量,特别是 对于磷元素的影响将非常明显。污水中氮磷比通常为8∶1 ,而鸟粪 石中二者比例为1∶1 ,所以理 论上回收鸟粪石可以使污水中的氮降低12. 5 %。
  3 - 浓度较低,
  且都以离子状态存在,不产生沉淀;不稳定区内Mg2 + ,NH+4 以及PO43 - 浓度较高,其离子积大于溶度积,极易生 成颗粒微小的晶体(即化学沉淀) ,沉淀法 形成的化学污泥含水率高,磷酸盐 也难以达到太高的纯度,回收困难;两曲线 之间的这个区称为亚稳区,这时Mg2 + ,NH+4 以及PO4
  3 - 离子积小于浓度积,通常不会产生沉
  淀。若在反 应器中投加晶种,则可以 加快晶体成核速度,使其结晶于晶体表面,同时有 利于晶体与水的分离,减少因 晶粒微细所造成的随出水流失,以提高 除磷效率与回收率。所要做 的就是将反应控制在亚稳定区,这时磷 酸铵镁反应处在结晶过程,晶体可 以自发的析出到晶种上,以此实现磷的回收。
  另外,对污泥 进行加热是一种实现磷回收的简单有效的方法,在70 ℃对污泥加热1 h ,能使生 物固体中的聚磷酸盐大量分解释放,再加入 氯化钙进行沉淀,能获得污泥中总磷的75 %左右;还可以 利用具有高吸附能力的物质对磷吸附截留实现磷回收,反应所 得混合物可以用来作肥料。
  3 结语
  随着时代的发展,污水除 磷技术也在不断地进步,可以根据不同的条件,合理选 择不同的除磷方法,以期达到最好的效果。当前,为了实 现磷的可持续发展,有必要 从现在起研发从污水或污泥中分离磷的技术,最大限 度地实现污水磷回收。无论是 应用广泛的化学沉淀法、生物处理法,还是日 益受到重视的吸附法和结晶法,都存在各自的弊端,因此,还需进 一步加强对除磷技术的基础研究,研制开 发适合我国国情的新型除磷工艺。
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