污水除磷技术的研究进展

广东化工2010年第5期●182.www.gdchem.com第37卷总第205期污水除磷技术的研究进展罗肖肖，陶禹传(广东省冶金建筑设计研究院，广东广州510080)[摘 要]水体中氮磷的累积是引起水体 窝营养化的主要原因之一。富营养化污染是目前世界各国面临的重大环境问题。造成湖泊富营养化的限制性物质主要是磷。因此，除磷技术的研究和应用就显得十分重委。除磷技术效果比较好、应用比较多的是生物除磷技术和化学除磷技术，两种技术各有优缺点，除磷技术的发展方向是生物除磷和化学除磷的联合使用。|关键词]窝背养化;除磷;化学沉淀[中国分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007.1865<2010)05-0182-02Development of Research on Phosphorus Removal form WastewaterLuo Xiaoxiao, Tao Yuchuan(Guangdong Metallurgical and Architectural Design Instiute, Guangzhou 510080, China)is an important environmental problem in the world. The rstrictive factor which resulting in europhication is phospborus. Thus it is important to study and apply thetechnology of phospborus rermoval. The biological phosphorus removal and chemical phosphorus removal have their sbortcomings respectively. The developmentaldirection of phosphons removal is simultaneous application of biological and chemical pbosphorus renoval.Keywords: eutophicatin; phosphonus removal; chemical peipiation人口集中的城市排放出大量含氮、磷营养物质的生活污水存物质，一碳两用，达到节省碳源的目的是- -种可持续的污水排入湖泊、河流和水库，引起水体的富营养化"。中国主要湖处理工艺图。2.3 生物除磷的特点泊处于氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的50%以上午。水体富营养化引起藻类以及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧国内外的实际运行经验表明,采用生物除磷方法，磷的去量下降，使鱼类或其他生物大量死亡、水质恶化,加速湖泊的衰除量一般约为BOD去除量的3.5 %~4.5 %，其中MLSS中的磷亡过程。因此，除磷技术的研究和应用就具有重要的意义。含量平均为5 %9。影响厌氧/好氧除磷工艺的主要因素有:有1除磷技术的方法机物及其可生物降解性、pH、 溶解氧浓度、厌氧区的硝酸盐污水除磷主要是通过把污水中的磷酸盐转变为固体颗粒氮、污泥停留时间以及温度等。这些因素常使生物除磷工艺过从污水中除去。这些固体颗粒可以是不溶解的磷酸盐沉淀;或程不稳定,一般单独采用生物除磷工艺很难满足出水含磷量低者是活性污泥中的微生物固体，也可以是人工湿地的植物组于0.5 mg/L的排放要求。分例。废水除磷的方法有很多种,但除磷效果较好、应用较多3化学沉淀法的原理和应用的是微生物法和化学沉淀法。化学沉淀法是最常用的除磷方法。化学除磷是指通过向污2生物除磷的原理水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的磷酸盐混合后,形2.1聚磷菌的除磷原理成颗粒状非溶解性的物质，通过固液分离从污水中去除磷。磷污水生物除磷的技术源于微生物的超量吸磷现象。生物除的化学沉淀分为4个步骤I0]:沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用磷主要包括两个过程:厌氧放磷和好氧吸磷。在厌氧条件下，和固液分离。化学除磷的药剂主要有铝盐法，铁盐法,石灰法兼性细菌通过发酵作用将溶解性化学需氧量转化为挥发性有和镁盐法。3.1铝盐除磷技术机酸(VFAs)，聚磷细菌(PAO)将VFAs 转化为聚羟基烷基酸(PHA)S,聚磷菌把细胞中的聚磷酸盐水解为正磷酸盐释放到铝盐除磷的理论反应摩尔比为1 : 1,但在实际应用中,由胞外，并从中获取能量,这就是厌氧放磷过程。在好氧的条件于铝盐的其他一系列反应,很难达到理论值。用铝盐同磷酸盐下，聚磷菌以O2作为电子受体，通过所贮藏的PHB代谢产生反应，其沉淀物为Al(OH)和AIPO,的混合物。由于磷酸盐沉的能量，过量地从污水中摄取磷酸盐,并产生新的细胞物质，淀中化学剂的水解产物可与磷酸盐发生化学吸附并进行络合这就是好氧吸磷的过程。反应形成络合物共同沉淀,在-定条件下，磷酸盐沉淀可能是普通细菌含磷址约为其重量的2.3%,而聚磷菌体内磷的化学络合起主要作用，而不是以电性中和为主。Elisabeth在其含量可达7 %~8 %l0。由于活性污泥在运行中不断增殖,为研究中指出，正磷酸盐的去除主要不是通过硫酸铝的沉淀完了系统的稳定运行，必须不断排除和增殖量相当的剩余污泥。成，而是通过羟基磷酸铝沉淀来完成"。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷荫，也就是从污水中去除的含3.2 铁盐除磷技术磷物质。这就是厌氧和好氧交替的生物处理系统除磷的本质。铁盐是使用较多的一-种除磷絮凝剂。由于在各种阴离子2.2反硝化除磷菌的除磷原理中，磷酸根对Fe'水解行为影响最为突出，它可以取代与Fe*+近年来的研究发现一种兼性厌氧反硝化除磷细荫DPB能结合中国煤化络合物，改变Fex的水.在缺氮环境下吸磷。这些细菌能以硝酸盐作为电子受体在进行解路行氢氧化铁凝股及各种反硝化的同时完成过敏吸磷7'。反硝化除磷工艺就是利用这一铁氧化C N M H Gt讲表明有双核络合物原理，将反硝化和除磷这两个过程合二为一,达到同步除磷脱存在，之间形成了桥。因此溶液中可能会有难溶络合物生成，且生成氮目的。吸磷和反硝化这两个不同的生物过程借助同一个细菌的络合物表面有很强吸附作用，通过吸附作用叮除更多的磷I51。在同一一过程完成，PHA既是反硝化除磷菌的碳源又是能敏储[收稿日期] 2010-01-11[作者简介罗肖肖(1984), 男，河南人，助理工程师，主要研究方向为水污染控制技术。2010年第5期广东化工第37卷总第205期www.gdcbem.com.183.3.3石灰除磷技术(3]uz E, de Bashanab, Yoev Bashan. Recent advances in remnoving posphons石灰法除磷由于其处理费用低，而且容易操作,比较常用。from wastewater and is future use 85 frilior (9972003)0]0 Water Research,Battistoni的研究表明，由于碳酸盐和磷酸根对钙离子有竞争作2004, 38(19): 422-4246.用，碳酸盐的存在阻止羟基磷酸钙的形成"4，在pH-8.0时，[4刘云根，江映翔，周單.污水化学除磷技术的现状和进展[).云南环堍碳酸盐严重影响了磷酸盐的沉淀速率，pH是磷酸根沉淀过程科学，2005, 24(增刊): 45-48.的一个重要影响因子。但在pH=9~1I时，碳酸根叮能与磷酸[5]Petersen B. Phosphate uptake kinetics in relation to PHB under aerobic根产生协同沉淀作用"5),从而降低溶液中的磷酸根浓度。codition[J]. Water Research, 1998, 32(1): 91-100.[6]宋晓明，杨健,王萍.废水除磷研究进展[闪.福建环境，2003, 20(6):3.4镁盐除磷技术33-35.向污水中投加镁盐，可与污水中的磷酸根和氨氮生成磷酸[7]Bortone G, Salarelli R, Alonso V, et al. Biological anoxic posphorus铵镁沉淀。磷酸铵镁沉淀的形成包括两个阶段:成核阶段和生removal -the Dephanox pocss[]. Water Scicne and Technology, 1996，长阶段。在成核阶段，组成晶体的离子形成晶胚;在成长阶段，34(1-2): 19.128.1组成晶体的离子不断结合到晶胚上,晶体不断长大，最后达到[8]Kuba T. Phosphorus and nitrogen removal with minimal COD requirement平衡。Stratful等研究了pH对磷酸铵镁沉淀的影响，在pH=7时，by integration of denitifying dephosphatation and nitifcation in a two sludge没有磷酸铵镁沉淀产生;在pH=7.5时，产生极少量的晶状沉system[刀]. Water Research, 1996, 30(7): 1702-1710.淀;在pH=8.5时，溶液中92 %镁离子形成沉淀，但是只有85 %[9]邱维，张智。城市污水化学除磷的探讨[].重庆环境科学, 2002, 24(2):的磷酸根被脱除。随着pH的升高，在pH达到10时，97 %以上81-84.的镁离子被除去(161.[10]Mogens Henze, Poul Haremoes.污水生物处理与化学处理技术[M].国3.5化学沉淀法的特点家城市给水排水工程技术研究中心译.北京:中国建筑工业出版社，199化学沉淀法的除磷效率较高，操作简单，且结果稳定,不150-152会重新放磷而导致二二次污染，当进水浓度较大或有一定波动[11]lisbeth G, Ronald G. Pbospborus removal from wastewaters :时，仍有较好的除磷效果。要求出水TP浓度越低，所需投加experimental and theoretical support for atemative mecbanisms[]. Water的药剂量也越多。金属盐的投加量需通过试验确定。化学药剂Research, 1997, 31(2): 328-338.投加所产生的磷酸盐沉淀和其他化学沉淀物,会增加污水处理[12]Roger LP, Roger J A. The mechanism of phosphate fixation by iron厂的剩余污泥量，从而导致污水处理成本的提高。Schidke测oxides[]. Soil Sci Soc Amer. Proe, 1975, 39: 837-841.出投加铁盐或铝盐到污水:二级生物处理厂,使出水磷浓度达到[13]王立立，刘焕彬，胡勇有，等.生活污水二级生物后的铁盐混凝除磷1 mg/ L,相应的污泥总量和体积将分别增加26 %和35 %"。试验研究[D].环境污染与防治，2003, 24(6): 361-364.4除磷技术的发展方向[14]attistoniP, Fava G, PavanP, et al. Phosphate removal in anacrobic目前污水处理厂目标不仅为悬浮物和COD的去除，还要liquors by struvite cysallizaion without adition of chemicals: preliminary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resuls(J]. Water Research, 1997, 31, 2925-2929.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[15]Song Y, Hahn HH, Hofmann E. The ffof of carbonate on the preipiatioan物除磷和生物脱氨很难同时达到最佳的效果。由于脱氮- -般只ofcalcium popae[]. Eniroment Tconology, 2002, 23: 207-215.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[16]Stratful 1, Scrimshaw M D, Lester 」N. Conditions infuencing the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precipitation of magnesium ammonium pbosphate[]. Water Research, 2001,学除磷，使得出水中的TN和TP同时达到要求。但在生物除磷35: 191-199.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[17郑兴灿，李亚新.污水除磷脱氰技术M.北京:中国建筑工业出版社，值得进一步研究。1998, 130-132.(本文文献格式:罗肖肖,陶禹传.污水除磷技术的研究进展参考文献[]刘培桐.环境学概论[M]第二版.北京:高等教育出版社, 1995, 89-90.[J].广东化工，2010, 37(5): 182- -183)[2]唐云梯.实用环境保护数据大会M.武汉:湖北人民出版社, 1993, 50-55.(上接第175页)[30]LiLs, Ye W Y, ZhangQY, et al. Catalytic ozonation of dimethyl[26]Hector V, Claudio A z.phthalate over cerium supported on activated carbo[]. Joumal of Hazardousozonation of benzothiazole promoted by activated carbon : KineticMaterials, 2009， 170: 411416.approach[]. Chemosphere, 2006, 65: 1131-1136.[31]Faria PCC, OrfaoJJM, Perein M F R. Anovel ceria activated carbon[27]WuCH, KuoCY, Chang c L. Decolorization ofC. I. Reactive Red2composite for the catalytic ozonation of carboxylic acids[J]. Catalysisby catalytic ozonation poess[. Jounal of Hazardous Materials, 2008,Communications, 2008, 9: 2121-2126.153: 1052-1058.[32]Faria PCC, 0OftBoJJM, Pereins MF R. 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