第28卷第6期西華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)00年11月Vol 28. No 6Journal of Xihua University. Natural ScienceNov.2009文章編號(hào):1673-159X(2009)060047-04生活污水除磷工藝的研究葉春燕,谷晉川,張君(酉華大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院,四川成都610039)摘要:研究了生活污水除磷的現(xiàn)狀及污水除磷工藝的研究進(jìn)展,重點(diǎn)分析了化學(xué)沉淀法、生物法、吸附法及絮凝劑除磷的機(jī)理和研究動(dòng)向,并對(duì)這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)而提出了改進(jìn)思路和方法。結(jié)論表明:利用高效吸附劑和復(fù)合型絮凝劑強(qiáng)化生活污水除磷具有一定的可行性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞:污水;除磷工藝;絮凝;吸附中圖分類號(hào):X799.3;X703.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AResearch of Phosphorus Removal from Life WastewaterYE Chun-yan, GU Jin-chuan, ZHANG JunSchool of Energy and Environment, Xihua University, Chengdu 610039 China)Abstract: This article mainly reviews the current situation and progress conceming the removal of phosphorus from wastewater.The mechanism and research trends of phosphorus removal are discussed, at the same time, the techniques of phosphorus removal byns of chemistry precipitation, biology, flocculant and absorbent are introduced in detail. Further, the advantages and disadvantagesof each method are presented, and also the improvement ideas and methods are put forward. In the conclusion, it demonstrates that uti-lizing the highly efficient adsorbent and multi-skill flocculant to enhance the removal of phosphorus from wastewater is of feasibility andKey words: wastewater; phosphorus removal process; flocculation; adsorption隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步,在日常生活和工農(nóng)業(yè)的超量排放嚴(yán)重威脅淡水資源。水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)磷生產(chǎn)活動(dòng)中,不可避免的產(chǎn)生和排出大量的污水。的含量特別敏感,一般認(rèn)為當(dāng)水體中總磷含量達(dá)到未經(jīng)處理的污水會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境威脅人類健康,直015mg/L時(shí)就可以引起水體富營(yíng)養(yǎng)化。所以,接排放危害極大,會(huì)造成不可預(yù)知的消極后果。因污水在從污水處理廠排出之前需要除磷。此,積極地建設(shè)污水處理設(shè)施在污水被排放河流、生活污水除磷研究現(xiàn)狀湖泊和海洋等自然水體之前,對(duì)其進(jìn)行有效的凈化生活污水成分包括三類:懸浮固體(SS),有機(jī)處理是必不可少的。物(COD或BOD),營(yíng)養(yǎng)物(磷和氮)。對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)代處理工藝中,污水厭氧處理扮演著重要角廢水磷一般具有三種形態(tài),即正磷酸鹽聚磷酸鹽色。通過厭氧處理,可以有效降低污水的COD值,和有機(jī)磷。廢水中約10%為不溶性磷,一般通過初極大改善污水的可生化性顯著提高后續(xù)好氧處理次沉淀去除。另有大部分是溶解狀的無機(jī)化合物,效率。但是,在厭氧消化過程中會(huì)生成大量的磷等主要來自洗滌劑的正磷酸鹽和稠環(huán)磷酸鹽,通過化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),而磷卻是水體富營(yíng)養(yǎng)化的罪魁禍?zhǔn)?。?dāng)學(xué)混凝變成不溶性沉淀物。還有小部分是以溶解和,在全球范圍內(nèi)水體富賞養(yǎng)化現(xiàn)象越來越嚴(yán)重非溶解狀態(tài)的有機(jī)化合磷,其中稠環(huán)磷酸鹽和有機(jī)收稿日期:2000302基金項(xiàng)目:四川省教廳自然重點(diǎn)項(xiàng)日(2005416);西華大學(xué)人才引進(jìn)項(xiàng)目(0424138);四川省應(yīng)用基礎(chǔ)基金資助項(xiàng)目(2006J3012)作者簡(jiǎn)介:葉春燕(1983-),女,四川德陽人,碩土研究生,主要研究方向?yàn)閯?dòng)力工程污染與控制西華大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版2009年化合磷(核酸)在生物處理中可轉(zhuǎn)化為正磷酸2.3生物除磷法鹽2.3.1強(qiáng)化生物除磷(EBPR)法污水處理通常分為以物理去除為主的一級(jí)處理其機(jī)理主要是通過創(chuàng)造對(duì)聚磷菌(PAOs)生長(zhǎng)和以生物處理為主的二級(jí)處理近年來又引入了強(qiáng)化有利的條件使其在活性污泥的菌群中占優(yōu)勢(shì),將活處理的概念。所謂強(qiáng)化一級(jí)處理,主要是用化學(xué)方性污泥中的含磷量增加。除磷的主要途徑如下:首法,通過投加混凝劑以強(qiáng)化污水凈化效果,一般總磷先通過將污水中的磷轉(zhuǎn)化為顆粒性磷,從而降低水去除率可達(dá)85%95%。在發(fā)達(dá)國家,多選用三氯化體中溶解性磷的含量,同時(shí)分離顆粒性磷,但此方法鐵加石灰作為強(qiáng)化混凝劑,這與其價(jià)格低、沉降性好微生物除磷效率不高。有關(guān)如同時(shí)配合石灰使用,有較佳綜合應(yīng)用效果。關(guān)于活性污泥對(duì)磷過量吸收的原因,至今尚無2污水除磷工藝定論。 Bargman等人認(rèn)為主要是化學(xué)原因(在細(xì)菌對(duì)于生活污水除磷工藝國內(nèi)外曾做過大量研細(xì)胞內(nèi)形成了磷酸鈣結(jié)晶體沉淀)引起的。 Levin、究,其主要方法和工藝如下Ya等人認(rèn)為主要是生物學(xué)原因引起的,是聚磷菌(21化學(xué)沉淀法Pol y p hos p hate A cumul at i n g Organisms基本原理是通過投加化學(xué)藥劑形成不溶性磷酸PAOs)的代謝特性決定的。Yl等人用磷和鈣進(jìn)鹽沉淀物然后通過固液分離從污水中去除。行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),即使磷發(fā)生了過量吸收,細(xì)胞內(nèi)的鈣含根據(jù) moriyama等人的研究本工藝的除磷效率量也幾乎未變?cè)?5%85%之間。 Huang等人發(fā)現(xiàn),在鋁鹽沉淀除從生物學(xué)的角度來看,聚磷菌交替地處于厭氧磷中,已經(jīng)風(fēng)干的明礬污泥仍具有較強(qiáng)的吸附能力,與好氧條件時(shí)能在厭氧條件下吸收低分子的有機(jī)經(jīng)20分鐘的反應(yīng)能使污水中磷減少55%左右。在物,同時(shí)將細(xì)胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽異染粒的磷釋酶鹽沉淀除磷中,Shin等人測(cè)得磷的去除率可達(dá)放出來提供能量;在好氧條件下,所吸收的有機(jī)物被97%,這種方法操作簡(jiǎn)單除磷效果好且穩(wěn)定,但藥氧化提供能量,同時(shí)從污水中吸收超過其生長(zhǎng)所需劑費(fèi)用高,且易產(chǎn)生二次污染3的磷并以聚磷酸鹽的形式儲(chǔ)存起來。由于系統(tǒng)經(jīng)常同時(shí)1seod試驗(yàn)表明,在污水處理系統(tǒng)中添排放剩余污泥,被細(xì)菌過量攝取的磷也將隨之排除加25%硫酸鋁為沉淀劑除磷效果顯著而穩(wěn)定,且系統(tǒng)因而達(dá)到除磷效果。在實(shí)際工藝過程中簡(jiǎn)便可行。它一部分生成相應(yīng)的2.3.2顆粒污泥法硫酸鹽沉淀,另外在部分膠體狀的氧化鋁和氫氧化顆粒污泥脫氮除磷目前還處在研究階段。鋁表面上可吸附一部分硫酸鹽同時(shí)在多核的氫氧 Dulekgurgen E等試驗(yàn)表明顆粒污泥具有穩(wěn)定的生化鋁懸浮體通過凝聚作用形成不溶性的金屬聚合物物量磷的去除率為9.6%。好氧顆粒污泥具有反過程中,能將硫酸鹽濃度降低,可達(dá)到穩(wěn)定除磷效硝化除磷能力,由于顆粒污泥獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及氧擴(kuò)果。因此今后化學(xué)沉淀的研究方向應(yīng)是降低藥散梯度的存在為聚磷菌硝化菌、DPB提供了共存劑費(fèi)用及減少污泥量和運(yùn)行成本。的環(huán)境,大量DPB與硝化菌在顆粒污泥中富集。楊2.2人工濕地處理法國靖等試驗(yàn)表明在顆粒污泥中DPB占全部聚磷菌可把它看作一容器,入流廢水緩慢流動(dòng),污染物的71%質(zhì)在此過程中被截流或吸收,從而達(dá)到凈化效果。但有關(guān)實(shí)驗(yàn)表明:在污水處理流程中使用微生它具有良好的除磷能力低耗高效,但易受環(huán)境影物法除磷由于存在滯后現(xiàn)象處理后的水中磷含量響且處理難降解廢水能力差。目前在非洲已有人反而會(huì)比當(dāng)天的磷含量更高同時(shí)污水中有機(jī)物的提出新型的濕地系統(tǒng)建設(shè)模式,不僅要求有凈化能可降解性對(duì)生物除磷效果有至關(guān)重要的影響由于力,同時(shí)強(qiáng)調(diào)具有一定的景觀作用。 Komer Vermaat污水處理車間進(jìn)水的可快速降解使得有機(jī)物含量不對(duì)浮萍及其相關(guān)微生物(主要是藻類和細(xì)菌)的凈足,從而除磷效果不理想化能力進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)污水中近75%的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)2.4吸附除磷法被去除,其中浮萍去除污水總磷率大約52%它是利用某些多孔或比表面的固體物質(zhì)對(duì)水中硫酸根離子的吸附親和力來實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的除磷過第6期葉春燕等:生活污水除磷工藝的研究程。此方法高效耗能低,但目前吸附劑普遍磷吸附達(dá)98.53%,出水中磷濃度達(dá)國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),絮量不高,其周期也較短。研究顯示天然沸石本身對(duì)凝劑總磷去除率高達(dá)99%以上2)。磷就有一定吸附性,以天然沸石為載體把活化的氧3改進(jìn)思路和方法化鑭附載到沸石上其除磷的效果更佳,是一種潛在污水除磷技術(shù)隨著實(shí)踐運(yùn)行過程中種種問題的的高效廢水除磷吸附材料。結(jié)果表明,當(dāng)吸附劑用出現(xiàn),經(jīng)過相應(yīng)的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新,如今已得到相當(dāng)量為1g/L,溶液pH值為4,接觸時(shí)間為2.5h,磷的快的發(fā)展。去除效率可達(dá)9%以上。物化法由于其除磷效果好、運(yùn)行操作穩(wěn)定等特利用微波稀土改性膨潤(rùn)土制備高效吸附劑除點(diǎn),大多適用于處理流量不是很大的含磷廢水。但磷。實(shí)驗(yàn)表明制備稀土吸附劑的適宜條件為硫酸有關(guān)研究發(fā)現(xiàn),利用石灰或金屬鹽除磷水中會(huì)出現(xiàn)的濃度為15%,闡的濃度為04%沒漬的p值為陰離子濃度增加等問題,而由于活性氧化鋁的良好10微波功率為340W、輻射時(shí)間為5mn。結(jié)果表吸附性能特別適用于低濃度含磷污水(≤1mg/LP)明:當(dāng)溶液的pH值為3-6接觸時(shí)間為45min的的處理;通過投加方解石(CaCO3)直接與污水中的時(shí)候?qū)α兹コ蕿?9%,吸附量大于41mg/g,磷酸根形成磷酸鈣沉淀也能達(dá)到很好的除磷效果,具有一定的可行性21它適用于高濃度含磷污水(≥20mg/LP)的處理;由2.5絮凝劑除磷法于粉煤灰含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等,利用應(yīng)用于水處理的絮凝劑可分為無機(jī)絮凝劑、有它的強(qiáng)吸附能力,也可以用于高濃度含磷污水的處機(jī)絮凝劑微生物絮凝劑和復(fù)合型絮凝劑幾大類。理,去除效率可達(dá)99%以上(1)無機(jī)絮凝劑雖成本低、來源廣泛,但凈化效果受限制,存在著絮凝性不強(qiáng)、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)另外,物化除磷與生物除磷技術(shù)相結(jié)合也是當(dāng)今污水處理的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)一些已建成的二級(jí)生物(2)有機(jī)絮凝劑具有用量少,PH適用范圍廣污水處理廠,在生物處理的基礎(chǔ)上增加物化除磷,泛污泥量少速度快的特點(diǎn),但其毒性問題越來越大大提高出水水質(zhì)。受關(guān)注。與無機(jī)絮凝劑相比,有機(jī)高分子絮凝劑具目前,我國對(duì)生物除磷的機(jī)理有了較深入的了有用量少沉降速度快,不易受水中共存離子pH值解,隨著微生物學(xué)與生物化學(xué)的研究與進(jìn)步,以及對(duì)及溫度的影響污泥易于脫水等特點(diǎn)。但現(xiàn)有高分除磷機(jī)理更深入的了解將有助于生物除磷工藝的子絮凝劑產(chǎn)品質(zhì)量不高,速溶性差單一使用時(shí)價(jià)格優(yōu)化與控制較高,以后的發(fā)展方向?yàn)殚_發(fā)天然有機(jī)絮凝劑。加強(qiáng)對(duì)生物除磷機(jī)理的研究,尤其是對(duì)聚磷菌(3)微生物絮凝劑具有安全可靠高效無毒、易的生物特性及其分離培育的研究無疑是生物除磷技于生物降解和對(duì)環(huán)境無二次污染的優(yōu)點(diǎn),但目前國術(shù)的主要發(fā)展方向之一。實(shí)際上除了生物懸浮生內(nèi)研究還處于實(shí)驗(yàn)階段。長(zhǎng)處理工藝,像生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等附著生長(zhǎng)工藝(4)復(fù)合型絮凝劑可更好發(fā)揮單種絮凝劑的優(yōu)也有較好的除磷效果。人工濕地( Constructed Wet勢(shì),使用量少,且又能提高絮凝效果。其中無機(jī)有機(jī)land)工藝也同樣具有很好的除磷效果復(fù)合絮凝劑以其品種多樣化、性能多元化占主導(dǎo)地污水除磷可以有效防止水體富營(yíng)養(yǎng)化,提高出位。其機(jī)理為一方面顆粒為無機(jī)累凝劑所吸附,顆水水質(zhì)。實(shí)際應(yīng)用中,選擇合理有效的處理方法顯粒逐漸變大;另一方面通過有機(jī)高分子的橋連作用,得尤其重要。一方面,我們要大力開發(fā)適合于我國沉淀其它雜質(zhì)顆粒2國情的高效處理技術(shù);另一方面,要具有針對(duì)性地開試驗(yàn)表明:周世輝等人選用9種混凝劑(硫酸展更深入的基礎(chǔ)研究?jī)?yōu)化現(xiàn)有的一些處理工藝鐵,三氯化鐵硫酸鋁,聚合硫酸鋁,聚合硫酸鐵,陽3.1新型除磷劑離子型聚丙烯酰胺(PAM)等)對(duì)城市生活污水進(jìn)行(1)當(dāng)用新型除磷劑處理廢水后,由于新型除單獨(dú)和復(fù)合處理時(shí)的對(duì)比研究結(jié)果表明有機(jī)絮凝磷劑的主要成分為膨潤(rùn)土因此使用它必定給水體劑與無機(jī)絮凝劑復(fù)合使用時(shí)效果顯著提高。鄭禮達(dá)帶來大量污染試驗(yàn)應(yīng)研究如何有效處理水體中污等人采用復(fù)合絮凝劑對(duì)生活污水的除磷效果進(jìn)行了泥。研究,結(jié)果表明:出水的除磷率達(dá)98.42%,除濁率(2)為了降低成本,應(yīng)考慮如何將一次性新型西華大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版2009年除磷劑開發(fā)為可將其應(yīng)用多次的回收利用。中國科學(xué)出版社,19933.2復(fù)合絮凝劑的應(yīng)用5]鄭寧琥珀山莊污水處理廠存在的問題及改進(jìn)措施[]中(1)優(yōu)化復(fù)合型絮凝劑的合成,充分發(fā)揮各組國給水排水,2003,19(6):77-78[6]劉長(zhǎng)榮常建一. Carrousel氧化溝的脫氮除磷工藝設(shè)計(jì)[冂分的作用以滿足不同污水水質(zhì)絮凝處理的要求。中國給水排水,2002(1):67-70.(2)加強(qiáng)絮凝法與其他方法聯(lián)用,使處理效果[7]張波高廷耀生物脫氮除磷工藝厭氧/缺氧環(huán)境倒置效應(yīng)提高。[].中國給水排水,1997,13(3):710.(3)加強(qiáng)絮凝劑的復(fù)配使用,增強(qiáng)協(xié)同效應(yīng)[8]嚴(yán)煦世水和廢水技術(shù)研究[M].北京:中國建筑工業(yè)出版3.3制備吸附容量性能優(yōu)異的高效吸附劑社,[9]王寶貞,水污染控制工程[M].北京:中國建筑工業(yè)版社制備吸附容量性能優(yōu)異的高效吸附劑是吸附法除磷的發(fā)展趨勢(shì)。吸附被認(rèn)為是能夠較好適用于寬[10]曹長(zhǎng)青雷中方反硝化除磷過程中的影響因素探討[門]濃度范圍廢水除磷的方法。國給水排水,2005(7):22-25.4結(jié)論[I]趙丹,任南琪.生物除磷技術(shù)新工藝及其微生物學(xué)原理[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2004(11):1460-1462綜上所述,應(yīng)用高效吸附劑和復(fù)合型絮凝劑來[12]王立立,胡勇有,劉煥彬,等.生活污水二級(jí)生物處理后共同強(qiáng)化生活污水除磷具有一定的可行性和實(shí)用的鐵鹽混凝除磷試驗(yàn)研究[J].環(huán)境污染與防治,200,24(6):性。優(yōu)化復(fù)合型絮凝劑的合成工藝,充分發(fā)揮各組361-364分的作用以滿足不同污水水質(zhì)絮凝處理的要求。吸[13]魏復(fù)盛水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M],北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,1997:5,附法以其高效快速、無二次污染、易操作等優(yōu)點(diǎn)得到14]王曉東朱元琴黎躍東,等,中小型生活污水處理工藝綜了世人的青睞,但吸附機(jī)理的研究方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后干述與展望門新疆環(huán)境保護(hù),200,1(3):18991實(shí)踐,高效合成吸附劑的研究將是廢水除磷吸附劑[15」王東海,文湘華.低濃度生活污水強(qiáng)化一級(jí)處理的試驗(yàn)研的重要發(fā)展方向。究[門].給水排水,1999,25(9):9-12另外,通過實(shí)驗(yàn)表明:硫酸鋁作為沉淀劑去除[16]王浩卿.聚合硫酸鐵混凝劑在低濁度水凈化處理中的應(yīng)用污水中磷的效果顯著,而且很穩(wěn)定,對(duì)原有的污水處研究[,工業(yè)水處理,1994,14(3):1214.[17]張忠遠(yuǎn),張建華.活性硅酸混凝劑在有機(jī)廢水處理中的應(yīng)理工藝無需做較大的變動(dòng),無需增加污水處理的固用研究[刀.環(huán)境科學(xué)研究,199,6(3):2730.定成本,在污水處理的實(shí)際應(yīng)用中簡(jiǎn)便可行王德英,李長(zhǎng)久聚硅硫酸鋁處理低溫低濁水的研究[]因此,可以假設(shè),在實(shí)驗(yàn)中綜合硫酸鋁、稀土吸工業(yè)水處理996,16(5):1012附劑及PAC等復(fù)合絮凝劑(可以考慮助凝劑)的作[19]陳偉紅,李明玉,聚硅酸鐵混凝劑處理含油廢水的性能研用,通過一定的物化反應(yīng)將它們的性能加以組合,尋究[J].江西大學(xué)學(xué)報(bào),2000,30(4):4244[20金相燦中國湖泊富營(yíng)養(yǎng)化[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版求達(dá)到最佳的除磷效果。社,1990[21杜冬云肖文德含磷廢水的處理[J].化學(xué)工程師,1997考文獻(xiàn)1(4):3439[1]錢勇現(xiàn)代廢水處理新技術(shù)[M].北京:中國科學(xué)出版社[22]謝維民污水除磷技[J]環(huán)境科學(xué),1989,10(5):6368.[23]丁文明,黃霞廢水吸附法除磷的研究進(jìn)展[].環(huán)境污染2]并文涌采取有力措施推進(jìn)中國水環(huán)境保護(hù):水工業(yè)與可治理技術(shù)與設(shè)備2002.3(10):232持續(xù)發(fā)展[M].北京:清華大學(xué)出版社,1998[24]國想阮復(fù)昌.鐵系和鋁系無機(jī)絮凝劑的性能分析[冂.重[3]解振華完成跨世紀(jì)的環(huán)保任務(wù)[J]科技日?qǐng)?bào),99,28慶環(huán)境科學(xué),2001(3):52-5,2(1):21-23(編校:葉超)[4]曾光明利用好氧活性污泥實(shí)現(xiàn)同步除磷脫氮[M].北京