污水除磷的方法化学除磷 中小城市污水化学除磷技术的实践操作

　　摘要：水体的富营养化现象已成为人类所面临的严重的水环境问题之一，降低城市污水中磷含量是防止水体富营养化的主要途径之一，该文作者主要介绍几种化学除磷技术，以供城市污水处理厂予以考虑参考。
　　关键词：污水；化学除磷；技术
　　在静止的或流动缓慢的水体中，如果磷的浓度过高，会造成水体的富营养化，其危害已众所周知，水体的富营养化现象已成为人类所面临的严重的水环境问题之一。国际上的经验表明，城市污水磷含量约占流入地表水体总磷负荷的34%，因此降低城市污水中磷含量是防止水体富营养化的主要途径之一。
　　磷有着不同于氮、硫的性质，无论它的氧化态还是还原态都不可能成为气态而被排放到空气中。因此，各种除磷方法，其实原理都是通过把污水中的磷转化为固体物（或原固体物的一部分）而将磷除去。目前污水除磷主要有化学除磷和生物除磷两大类方法，本文主要介绍各种化学除磷技术。
　　一、化学凝聚沉淀除磷技术
　　化学凝聚沉淀法是采用最早、使用最广泛的一种除磷方法。化学凝聚沉淀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物，然后通过固液分离从污水中去除。磷的化学沉淀通常分为4个步骤：沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离。沉淀反应和凝聚过程在一个混合单元内进行，目的是使沉淀剂在污水中快速有效地混合。常用的沉淀剂主要有钙盐（石灰）、铝盐（硫酸铝、聚合氯化铝）、铁盐（氯化亚铁、氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁）以及现在发展较快的无机有机复合型絮凝剂等。一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性中和沉淀。钙盐除磷是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，形成沉淀。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。
　　铝盐除磷的原理一般认为是当铝盐分散于水中时，这些铝的多核络合物往往具有较高的正电荷和比表面积，能迅速吸附水体中带负电荷的杂质，中和胶体电荷、压缩双电层及降低胶体电位，促进了胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀，表现出良好的除磷效果。铝盐除磷处理适用pH为5.0-8.0，理想pH为5.8-6.9，最佳pH为6.3。铁盐除磷的投加量取决于溶解氧、pH值、生物酶、硫和碳酸盐含量等。传统的铁盐混凝剂有硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁等，新型的铁盐混凝剂主要有聚合硫酸铁、聚氯硫酸铁、聚合氯化铝铁等，是近年来发展较快的水处理混凝剂。用聚合氯化铝铁混凝剂对城镇生活污水进行处理，处理后磷含量低于0.5nag/L，达到生活污水国家一级排放标准。
　　采用镁盐作沉淀剂，处理含磷和氨氮的污水，可同时去除污水中的氨氮和磷酸盐，生成可用作肥料的沉淀物一磷酸铵镁，当ph值提高到10.5时，氮和磷的去除率分别可以达到83%和97%锁磷剂是一种新型水体除磷固磷剂，其主要是由改性黏土和稀土镧的化合物组成的混合物。改进生黏土的主要成份是氧化硅和氧化铝为主的膨润土，其中含有少量的氧化钙、氧化镁、氧化铁等。锁磷剂的主要作用原理是，由锁磷剂中的化学活性成分镧化物与水体中的磷酸根反应，生成溶解度极低的难溶磷酸镧沉淀，并附着在改性黏土颗粒载体上，而后随黏土颗粒缓慢沉降到水体底部。由于其形成的难溶磷酸盐性能十分稳定，因而可使所处理的磷长期固化在沉淀底泥中，不产生二次释放污染。同时，这也有利于底泥的清理和回收利用“磁种-高梯度磁分离”。
　　二、结晶除磷技术
　　结晶法除磷是向已投加钙盐的含磷污水中添加一种结构和表面性质与难溶磷酸盐相似的固体颗粒，破坏溶液的亚稳态，使磷酸盐以实用的速度结晶沉淀，从而达到除磷目的。磷离子在水中与钙离子发生反应生成各种形式的磷酸钙，当存在上述离子污水的pH值呈碱性时，则以碱式磷酸钙（羟基磷灰石）的形式存在。由于磷灰石的溶解度随碱度的升高而降低，因此升高污水的PH值，使处于亚稳态的范围内的磷离子与晶种接触，在晶种表面产生磷灰石而析出，从而使污水中的磷浓度下降，达到除磷的目的。
　　影响结晶法除磷的主要因素为污水PH值、反应器的除碳酸效果及晶种的好坏。动态运行时，水力负荷是一个重要因素。对于生活污水的二级处理出水，利用曝气吹脱二氧化碳。提高污水PH值至8左右，可防止结晶床的氧化钙的结垢，并能使出水磷浓度达到一级处理出水标准。对于固定结晶床，磷去除率随水力负荷的增加而下降，但在一定范围内仍能保持较高的去除率。
　　三、吸附除磷技术
　　吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力来实现的污水除磷工艺。磷通过在吸附剂表面的物理吸附、离子交换或表面沉淀过程，实现磷从污水中的分离，并可进一步通过解吸处理回收磷资源。吸附法除磷工艺简单，运行可靠，可以作为生物除磷法的补充，也可以作为单独的除磷手段。除磷吸附剂一般分为天然吸附剂和合成吸附剂两类。天然吸附剂有：粉煤灰、钢渣、沸石、凹凸棒石、海泡石、活性氧化铝等；另一类是合成吸附剂，合成除磷吸附剂扩大了吸附材料的选择范围，现在已有Al、Mg、Fe、Ca、Ti、za和la等多种金属的氧化物及其盐类作为选择材料受到研究。
　　海泡石是一种多孔状富镁硅酸盐黏土矿物，具有平行纤维隧道孔隙，其孔隙体积占纤维体积的二分之一上。将酸化后的海泡石通过热处理制得的海泡石复合吸附剂，在pH值1～6之间对模拟污水中磷的去除率达到98%，对洗涤污水中磷的吸附容量大。
　　沸石复合吸附剂是将无机铝盐、镁盐等与沸石混合，经过一系列物理化学方法处理，使沸石表面形成水合镁。含有水合镁的沸石对磷酸根具有良好吸附性能，沸石复合吸附剂对磷有良好的吸附能力，用其处理含磷污水时，去除率可达90%以上，但对多聚磷酸盐的处理效果欠佳。
　　活性氧化铝是一种研究较多并得到实际应用的除磷吸附剂。对活性氧化铝处理磷酸盐进行研究后发现，活性氧化铝对磷的吸附容量可以达到10mg/g，是活性炭的3～9倍。海绵铁是一种新型水处理材料，它是由精矿粉和氧化铁经过研磨、磁选后再经过高温烧结、冷却、冲洗、破碎和筛选而得到的多孔状颗粒物质，其主要成分为铁氧化物。与传统的铁屑滤料相比，海绵铁具有比表面积大、比表面能高以及较强的电化学富集、物理吸附以及絮凝沉淀等优点。
　　污水除磷可有效防止水体富营养化，在众多污水化学除磷技术中，结晶法因需要增加处理设备，在资金不宽裕的情况下不易被采用。化学凝聚沉淀法易于在现有条件下实施，在我国目前状况下是值得推广和应用的方法之一。吸附法的关键是吸附剂性能，大多数吸附剂的研制集中在对天然材料进行表面改性，但材料改性工艺复杂，不太适合大规模生产和应用，因此，吸附除磷技术需要进一步开发类似沉降泥渣这样经济、技术两方面都满意的吸附材料。
　　（编辑：ZK）

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