含磷废水处理设备技术

含磷废水处理设备技术

目前，水体富营养化现象备受人们关注，它所导致的水质恶化严重影响了人们的生产和生活。富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河流等缓流水体，引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其它生物大量死亡的现象。富营养化水体中磷的来源主要包括外部(农业施肥、含磷工业废水不达标排放等)进入水体的磷，以及水体内部自身底泥沉积物释放出的磷。其中，外源污染是磷的主要来源，湖泊、水库、河流中的磷80%来自于污水排放。含磷废水处理设备技术

磷通常以低浓度磷酸盐形式存在于废水中，包括有机磷酸盐、无机磷酸盐(主要是正磷酸盐)和聚磷酸盐，其中以正磷酸盐和聚磷酸盐为主要形态。当然，废水来源不同，各种形式的磷含量也不同。典型的生活污水中总磷含量在3～15 mg·L-1(以磷计);

在新鲜的原生活污水中，磷酸盐(以磷计)的分配大致如下：正磷酸盐5 mg·L-1，三聚磷酸盐3 mg·L-1，焦磷酸盐l mg·L-1 以及有机磷

研究表明，磷是多数水体富营养化的控制性因素，因此控制磷的浓度尤为重要，污水厂出水中的磷含量必须达标才能排放。我国污水综合排放标准(GB8978-1996) 的一标准为磷酸盐(以P计)≤0.5 mg·L-1，二标准磷酸盐(以P 计) ≤1.0 mg·L-1。因而，进一步深入研究废水除磷技术，控制磷的排放，已成为一个亟待解决的问题。同时由于农业化肥使用的需求，天然磷资源在不断的减少，所以，深度处理对磷的回收利用也是未来人们为关切的大问题。

含磷废水的处理方法

在含磷废水处理技术中，人们采用了各种工艺来除磷，主要包括生物法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法等以及这些方法的综合运用。所有的除磷技术都是利用磷的循环转化过程，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，或利用结晶和吸附作用，或利用细胞合成将磷吸收到污泥细胞中的过程，然后再通过沉淀、过滤等分离手段将这些固体同水体分开，从而将磷从污水中去除。

1.1 生物法

1.1.1 生物法除磷原理

生物除磷技术于80 年代在欧洲得到了广泛的使用。它是一种利用微生物的生理活动(新陈代谢)，将磷从污水中转移到污泥细胞中，从而排出处理系统的除磷技术;其除磷原理是基于聚磷菌在厌氧条件下释放磷及在好氧条件下过剩摄取磷的原理，通过好氧- 厌氧的交替运行来实现除磷的方法。其中，具体的生物除磷过程为：在厌氧条件下，兼性细菌聚磷菌受到抑制，它必须吸收污水中的有机碳源(溶解性BOD 的转化产物，即低分子挥发性有机酸(VFAs))来维持生存，并在细胞内将有机物转化为胞内碳能源储存物聚-β- 羟基丁酸酯(PHB)/聚羟基戊酸(PHV)贮存起来，该过程所需的能量正是来自于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，从而完成磷的厌氧释放。而在好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复， 它利用PHB/PHV 的氧化代谢产生的能量吸收超出自身生长所需的几倍的磷，并以聚磷酸盐的形式储存。有关资料显示，在好氧条件下吸收的磷是厌氧条件下放出磷的11 倍之多，因此水体中的磷得以大量吸收到细菌细胞中，再随剩余污泥排出系统，从而实现磷的去除。

1.1.2 生物法除磷特点

生物除磷是一种较为经济的除磷技术，该方法在合适条件下，可去除污水中90%的磷，现在多用于城市污水处理厂磷含量低的情况。其特点如下：

(1)生物法除磷对废水中有机物浓度(BOD)依赖性强。进水的BOD5/TP 比值大小，将影响除磷效果。一般认为，若要使出水中的磷含量控制在1.0mg·L-1 以下，进水中的BOD/TP 应控制在20～30。因此，生物除磷及脱氮工艺适合处理中高BOD5(≥200 mg·L-1)的污水。

(2)生物处理效果受环境温度、pH、溶解氧等因素的影响。生物除磷适于在中性和微碱性条件下进行。

(3)泥龄长短对除磷脱氮效果亦有直接影响，因而生物处理部分应及时排泥，否则厌氧菌会分解污泥中的聚磷，导致磷的二次释放。

1.1.3 生物法除磷研究现状

近年来，增强生物除磷工艺(Enhanced biologicalphosphorus removal，EBPR) 由于其持续有效的特点成为生物除磷的一个热点。一般认为EBPR 需要*佳的厌氧水力停留时间来获得稳定的磷去除率。

M Vargas 等[7]为了测试EBPR 能否在持续有氧环境中用丙酸盐作为*一的碳源，进行了持续有氧条件下的EBPR-SBR 实验。结果表明，系统处于有氧环境46 d 后，聚磷菌所占比例由70%只下降到了50%，再将系统恢复到标准的厌氧-好氧条件下，聚磷菌所占比例又上升到了72%。在研究的整个过程中，聚磷菌始终处于主导地位，能保持稳定的磷去除率。从而得出，使用丙酸盐作为碳源可以在一定的有氧条件下保持聚磷菌的存活状态。M Pijuan 等的研究表明在持续好氧作用下，污泥中聚磷菌(PAO)会增加。使用乙酸盐作为有机碳源的SBR 反应器中，也观察到了上述现象。但是，实验只在*初4 d 有较好的磷去除率，这表明了所测试的有氧SBR 条件不会提供稳定的磷去除率。由于乙酸和丙酸是污水中常见的2 种有机酸，Chen 等[9]的研究显示，适当提高污水中的丙酸含量，可以使污水中磷的去除率从72%左右提高到近90%。但是，进一步的研究表明，当污水中的丙酸含量增加时，微生物的驯化对生物处理系统中的各种物质的代谢和磷的去除率会产生明显影响。

Ahn 等提出了一种新的在有氧SBR 环境下除磷的方法，即将添加碳源同添加磷酸盐暂时分离。作者的研究结果表明，这种方法可使磷的质量浓度从*初的10～12 mg·L-1 下降到小于0.1 mg·L-1，而且这种新的操作还适用于低COD 浓度的废水。

总之，生物除磷技术能对原有废水生化处理设备进行合理利用，同时能去除有机物，运行费用较低;其缺点是工艺运行稳定性差，除磷的效率随进水水质(酸碱度、有机物浓度、磷含量)及边界条件(温度等)的变化波动性很大，不能进行磷回收，很多情况下，出水很难满足磷的排放标准，因此需要添加化学除磷技术作辅助处理。