生活污水除磷工藝的研究

第28卷第6期西華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)2009年11月Vol. 28 ,Na.6.Joumal of Xihua University●Natural ScienceNov. 2009文章編號:1673-159X(2009 )06-0047-04生活污水除磷工藝的研究葉春燕,谷晉川,張君(西華大學(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理和研究動(dòng)向，并對這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比,進(jìn)而提出了改進(jìn)思路和方法。結論表明:利用高效吸附劑和復合型絮凝劑強化生活污水除磷具有- -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(lèi)號:X799.3;X703.1文獻標識碼:AResearch of Phosphorus Removal from Life W astewaterYE Chun-yan, GU Jin-chuan, ZHANG Jun(School of Energy and Enironment, Xihua University , Chengdu 610039 China)Abstract:This article mainly reviews the current situation and progress conceming the removal of phosphorus from waslewater.The mechanism and research trends of phosphorus removal are discussed，at the same time . the techniques of phosphonus removal bymeans of chemistry precipitation, biology , focculant and absorbent are introduced in detail. Further , the advantages and disadvanlagesof each method are presented ,and also the improvement ideas and methods are put forward. In the conclusion, it demonstrates that uti-lizing the highly fficient adsorbent and multi -skill flocculant to enhance the removal of phosphorus from wastewater is of feasbility andpracticability.Key words : wastewaler ;pbosphorus removal process ;focclation; adsorption隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展與進(jìn)步,在日常生活和工農業(yè)的超量排放嚴重威脅淡水資源。水體富營(yíng)養化對磷生產(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,一般認為當水體中總磷含量達到未經(jīng)處理的污水會(huì )破壞生態(tài)環(huán)境.威脅人類(lèi)健康,直0.015mg/L時(shí)就可以引起水體富營(yíng)養化”。所以, .接排放危害極大,會(huì )造成不可預知的消極后果。因污水 在從污水處理廠(chǎng)排出之前需要除磷。此,積極地建設污水處理設施,在污水被排放河流、1 生 活污水除磷研究現狀湖泊和海洋等自然水體之前,對其進(jìn)行有效的凈化生活污水成分包括三類(lèi):懸浮固體(SS),有機處理是必不可少的。物(COD或BOD),營(yíng)養物(磷和氮)。對于大多數現代處理工藝中,污水厭氧處理扮演著(zhù)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(guò)厭氧處理,可以有效降低污水的COD值,和有機磷。廢水中約10%為不溶性磷,一般通過(guò)初極大改善污水的可生化性,顯著(zhù)提高后續好氧處理次沉淀去除。另有大部分是溶解狀的無(wú)機化合物，效率。但是,在厭氧消化過(guò)程中會(huì )生成大量的磷等主要來(lái)自洗滌劑的正磷酸鹽和稠環(huán)磷酸鹽,通過(guò)化營(yíng)養物質(zhì),而磷卻是水體富營(yíng)養化的罪魁禍首。當學(xué)混凝變成不溶性沉淀物。還有小部分是以溶解和前,在全球范圍內水體富營(yíng)養化現象越來(lái)越嚴重,磷非溶解狀大的右切化會(huì )礎甘中理環(huán)磷酸鹽和有機中國煤化工收稿日期:00903-02IYHCNMHG基金項目:四川省教廳自然重點(diǎn)項日(2005A116) ;西華大學(xué)人才引進(jìn)項目(0424138 );四川省風(fēng)用基隅基金資助項2(00113-0012)作者簡(jiǎn)介:葉春燕( 1983-) ,女.四川德陽(yáng)人,碩士研究生.主要研究方向為動(dòng)力工程污染與控制。48西華大學(xué)學(xué)報.自然科學(xué)版2009年化合磷(核酸)在生物處理中可轉化為正磷酸2.3生物除磷法鹽[23]。2.3.1強化 生物除磷( EBPR)法污水處理通常分為以物理去除為主的一級處理其機理主要是通過(guò)創(chuàng )造對聚磷菌( PAOS)生長(cháng)和以生物處理為主的二級處理,近年來(lái)又引入了強化有利的條件使其在活性污泥的菌群中占優(yōu)勢,將活處理的概念。所謂強化一級處理,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(guò)投加混凝劑以強化污水凈化效果,-般總磷先通過(guò)將污水中的磷轉化為顆粒性磷,從而降低水去除率可達85% 95%。在發(fā)達國家,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化混凝劑,這與其價(jià)格低、沉降性好微生物除磷效率不高[9]。有關(guān)，如同時(shí)配合石灰使用,有較佳綜合應用效果”"。關(guān)于活性污泥對磷過(guò)量吸收的原因,至今尚無(wú)2污水除磷工藝定論。Bargman 等人認為主要是化學(xué)原因(在細菌對于生活污水除磷工藝,國內外曾做過(guò)大量研細胞內形成了磷酸鈣結晶體沉淀)引起的。Levin、究,其主要方法和工藝如下:Yall 等人認為主要是生物學(xué)原因引起的,是聚磷菌(2.1化學(xué)沉淀法Poly P hos P hate A ccumul at i n g Organisms基本原理是通過(guò)投加化學(xué)藥劑形成不溶性磷酸PAOs)的代謝特性決定的。Yall 等人用磷和鈣進(jìn)鹽沉淀物,然后通過(guò)固液分離從污水中去除(1。行實(shí)驗發(fā)現，即使磷發(fā)生了過(guò)量吸收,細胞內的鈣含根據Moriyama等人的研究,本工藝的除磷效率量也幾乎未變101。在75% -85%之間。Huang 等人發(fā)現,在鋁鹽沉淀除從生物學(xué)的角度來(lái)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經(jīng)20分鐘的反應能使污水中磷減少55%左右。在物，同時(shí)將細胞原生質(zhì)中聚合磷酸鹽異染粒的磷釋酶鹽沉淀除磷中,Shin等人測得磷的去除率可達放出來(lái)提供能量;在好氧條件下,所吸收的有機物被97% ,這種方法操作簡(jiǎn)單,除磷效果好且穩定,但藥氧化提供能量,同時(shí)從污水中吸收超過(guò)其生長(cháng)所需劑費用高,且易產(chǎn)生二次污染(34)。的磷并以聚磷酸鹽的形式儲存起來(lái)。由于系統經(jīng)常同時(shí)Isherwood試驗表明,在污水處理系統中添排放剩余污泥，被細菌過(guò)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(zhù)而穩定,且.系統,因而達到除磷效果(2)。在實(shí)際工藝過(guò)程中簡(jiǎn)便可行。它-部分生成相應的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.等試驗表明顆粒污泥具有穩定的生化鋁懸浮體通過(guò)凝聚作用形成不溶性的金屬聚合物物量,磷的去除率為99.6%。好氧顆粒污泥具有反過(guò)程中,能將硫酸鹽濃度降低,可達到穩定除磷效硝化除磷能力,由于顆粒污泥獨特的結構以及氧擴果[$。因此今后化學(xué)沉淀的研究方向應是降低藥散梯度的存在為聚磷菌、硝化菌DPB提供了共存劑費用及減少污泥敏和運行成本。的環(huán)境,大量DPB與硝化菌在顆粒污泥中富集。楊2.2 人工濕地處理法國靖等試驗表明在顆粒污泥中DPB占全部聚磷菌可把它看作一容 器,人流廢水緩慢流動(dòng),污染物的73.1%/1819。質(zhì)在此過(guò)程中被截流或吸收,從而達到凈化效果。但有關(guān)實(shí)驗表明:在污水處理流程中使用微生它具有良好的除磷能力,低耗高效,但易受環(huán)境影物法除磷,由于存在滯后現象,處理后的水中磷含量響，且處理難降解廢水能力差。目前在非洲已有人反而會(huì )比當天的磷含量更高,同時(shí)污水中有機物的提出新型的濕地系統建設模式,不僅要求有凈化能可降解性對生物除磷效果有至關(guān)重要的影響,由于力,同時(shí)強調具有一定的景觀(guān)作用。Komer Vemat污水處理$間進(jìn)水的可快速降解使得有機物含量不對浮萍及其相關(guān)微生物(主要是藻類(lèi)和細菌)的凈中國煤化工化能力進(jìn)行了研究,發(fā)現污水中近75%的營(yíng)養物質(zhì)2.TYH被去除,其中浮萍去除污水總磷率大約52%(6)。CN M H G固體物質(zhì)對水中硫酸根離子的吸附親和力來(lái)實(shí)現對廢水的除磷過(guò)49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98. 53% ,出水中磷濃度達國家-級排放標準,絮量不高,其周期也較短。研究顯示,天然沸石本身對凝劑總磷去除率高達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(zhù)實(shí)踐運行過(guò)程中種種問(wèn)題的的高效廢水除磷吸附材料。結果表明，當吸附劑用出現,經(jīng)過(guò)相應的技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng )新,如今已得到相當量為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95%以上!”)。物化法由于其除磷效果好、運行操作穩定等特利用微波稀土改性膨潤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,利用石灰或金屬鹽除磷水中會(huì )出現的濃度為15%斕的依度為0.4%、浸漬的pH值為陰離子濃度增加等問(wèn)題，而由于活性氧化鋁的良好10、微波功率為340 w、輻射時(shí)間為5 min。結果表吸附性能,特別適用于低濃度含磷污水(≤lmg/LP)明:當溶液的pH值為3-6、接觸時(shí)間為45 min 的的處理;通過(guò)投加方解石( CaCO3)直接與污水中的時(shí)候對磷去除率為99. 97% , 吸附量大于41 mg/B,磷酸根形成磷酸鈣沉淀也能達到很好的除磷效果，具有一定的可行性(11。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,利用應用于水處理的絮凝劑可分為無(wú)機絮凝劑、有它的強吸附能力，也可以用于高濃度含磷污水的處機絮凝劑、微生物絮凝劑和復合型絮凝劑幾大類(lèi)。理,去除效率可達99%以上2)。(1)無(wú)機絮凝劑雖成本低.來(lái)源廣泛,但凈化效另外,物化除磷與生物除磷技術(shù)相結合也是當果受限制,存在著(zhù)絮凝性不強穩定性差等缺點(diǎn)。今污水處理的發(fā)展趨勢。對一些已建成的二級生物(2)有機絮凝劑具有用量少，PH適用范圍廣污水處理廠(chǎng),在生物處理的基礎上增加物化除磷,可泛污泥量少、速度快的特點(diǎn),但其毒性問(wèn)題越來(lái)越大大提高出水水質(zhì)。受關(guān)注。與無(wú)機絮凝劑相比,有機高分子絮凝劑具目前，我國對生物除磷的機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(zhù)微生物學(xué)與生物化學(xué)的研究與進(jìn)步,以及對及溫度的影響,污泥易于脫水等特點(diǎn)。但現有高分除磷機理更深人的了解,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- -使用時(shí)價(jià)格優(yōu)化與控制。較高,以后的發(fā)展方向為開(kāi)發(fā)天然有機絮凝劑。加強對生物除磷機理的研究,尤其是對聚磷菌(3)微生物絮凝劑具有安全可靠、高效無(wú)毒、易的生物特性及其分離培育的研究無(wú)疑是生物除磷技于生物降解和對環(huán)境無(wú)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,除了生物懸浮生內研究還處于實(shí)驗階段。長(cháng)處理工藝,像生物濾池生物轉盤(pán)等附著(zhù)生長(cháng)工藝(4)復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,使用量少,且又能提高絮凝效果。其中無(wú)機有機land)工藝也同樣 具有很好的除磷效果。復合絮凝劑以其品種多樣化性能多元化占主導地污水除磷可以有效防止水體富營(yíng)養化,提高出位。其機理為:一方面顆粒為無(wú)機絮凝劑所吸附,顆水水質(zhì)。實(shí)際應用中,選擇合理有效的處理方法顯粒逐漸變大;另一方面通過(guò)有機高分子的橋連作用，得尤其重要。一方面,我們要大力開(kāi)發(fā)適合于我國沉淀其它雜質(zhì)顆?！?。國情的高效處理技術(shù);另一方面,要具有針對性地開(kāi)試驗表明:周世輝等人選用9種混凝劑(硫酸展更深入的基礎研究,優(yōu)化現有的一些處理工藝。鐵,三氯化鐵，硫酸鋁,聚合硫酸鋁,聚合硫酸鐵,陽(yáng)3.1新型除磷劑離子型聚丙烯酰胺( PAM)等)對城市生活污水進(jìn)行(1)當用新型除磷劑處理廢水后，由于新型除單獨和復合處理時(shí)的對比研究,結果表明有機絮凝磷劑中國煤化工用它必定給水體劑與無(wú)機絮凝劑復合使用時(shí)效果顯著(zhù)提高。鄭禮達帶來(lái)YHCNMH G效處理水體中污等人采用復合絮凝劑對生活污水的除磷效果進(jìn)行了泥。研究,結果表明:出水的除磷率達98. 42% ,除濁率(2)為了降低成本,應考慮如何將一次性新型5(西華大學(xué)學(xué)報.自然科學(xué)版2009年除磷劑開(kāi)發(fā)為可將其應用多次的回收利用。中國科學(xué)出版社1993.[5]鄭寧.琥珀山莊污水處理廠(chǎng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施[].中3.2 復合絮凝劑的應用(1)優(yōu)化復合型絮凝劑的合成，充分發(fā)揮各組國給水排水,003.19(6):77-78.[6]劉長(cháng)榮,常建-一. Crousel氧化溝的脫氟除磷工藝設計[J].分的作用以滿(mǎn)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)境倒置效應提高[].中國給水排水1997,13(3):7-10.(3)加強絮凝劑的復配使用,增強協(xié)同效應。[8]嚴煦世.水和廢水技術(shù)研究[ M].北京:中國建筑工業(yè)出版社t,1991.3.3制備 吸附容量性能優(yōu)異的高效吸附劑[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1990.除磷的發(fā)展趨勢。吸附被認為是能夠較好適用于寬[10]曹長(cháng)青,雷中方，反硝化除磷過(guò)程中的影響因素探討[J] .濃度范圍廢水除磷的方法。中國給水排水20(<)225.[11]趙丹，任南琪.生物除磷技術(shù)新工藝及其微生物學(xué)原理4結論綜上所述,應用高效吸附劑和復合型絮凝劑來(lái)[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報20(11):1460-1462.[12]王立立，胡勇有，劉煥彬,等.生活污水二級生物處理后共同強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研究[ J].環(huán)境污染與防治，2002, 24( 6) :性。優(yōu)化復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(mǎn)足不同污水水質(zhì)絮凝處理的要求。叨[13]魏復盛水和廢水監測分析方法[M] .北京:中國環(huán)境科附法以其高效快速、無(wú)二次污染、易操作等優(yōu)點(diǎn)得到學(xué)出版社, 1997:5.[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,但吸附機理的研究方面遠遠落后干述與展望[J].新疆環(huán)境保護.0000 ,22 (3) :189-191.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.低濃度生活污水強化-級處理的試驗研的重要發(fā)展方向。究[J].給水排水,1999 .25 (9) :9-12.另外,通過(guò)實(shí)驗表明: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用污水中磷的效果顯著(zhù),而且很穩定,對原有的污水處研究[J].工業(yè)水處理,1994 ,14 (3) :12-14. .[17]張忠遠,張建華?；钚怨杷峄炷齽┰谟袡C廢水處理中的應理工藝無(wú)需做較大的變動(dòng),無(wú)需增加污水處理的固用研究[J].環(huán)境科學(xué)研究,1993 .6(3) :27-30.定成本,在污水處理的實(shí)際應用中簡(jiǎn)便可行。[18]王德英,李長(cháng)久聚硅硫酸鋁處理低溫低濁水的研究[J].因此,可以假設,在實(shí)驗中綜合硫酸鋁、稀土吸.工業(yè)水處理,1996 ,16 (5) :10-12.附劑及PAC等復合絮凝劑(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(guò)一定的物化反應將它們的性能加以組合,尋究[J].江西大學(xué)學(xué)報,0000 ,30(4) :4244.[20 ]金相燦.中國湖泊富營(yíng)蕎化[ M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版求達到最佳的除磷效果。社.,1990.[21]杜冬云.肖文德.含磷廢水的處理[J].化學(xué)工程師,1997,參考文獻61(4) :34-39.[1]錢(qián)勇現代廢水處理新技術(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) :63-68.1993.[23]丁文明，黃霞.廢水吸附法除磷的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染[2]井文涌.采取有力措施.推進(jìn)中國水環(huán)境保護:水工業(yè)軻治理技術(shù)與設備,2002 ,3(10) :23-27.持續發(fā)展[ M].北京:清華大學(xué)出版杜1998[24]國想.阮復昌.鐵系和鋁系無(wú)機絮凝劑的性能分析[J].重[3]解振華,完成跨世紀的環(huán)保任務(wù)[J].科技日報,1999, 28慶環(huán)境科學(xué),2001(3) :52.55,72.(1):21_23.(編校:葉超)[4]曾光明.利用好氧活性污泥實(shí)現同步除磷脫氣[M].北京:中國煤化工MYHCNMHG