關於水體中的磷和除磷技術,你該知道的有哪些?

2020-12-07 中國水網

水體中的過量磷主要來源於肥料、農業廢棄物和城市汙水。有關資料說明，在過去的15年內地表水的磷酸鹽含量增加了25倍，在美國進入水體的磷酸鹽有60%是來自城市汙水。

在城市汙水中磷酸鹽的主要來源是洗滌劑，它除了引起水體富營養化以外，還使許多水體產生大量泡沫。水體中過量的磷，一方面來自外來的工業廢水和生活汙水;另一方面還有其內源作用，即水體中的底泥在還原狀態下會釋放磷酸鹽，從而增加磷的含量，特別是在一些因硝酸鹽引起的富營養化的湖泊中，城市汙水的排入使之更加複雜化，會使該系統迅速惡化，即使停止加入磷酸鹽，問題也不會解決。這是因為多年來在底部沉積了大量的富含磷酸鹽的沉澱物，它由於不溶性的鐵鹽保護層作用通常是不會參與混合的。

但是，當底層水含氧量低而處於還原狀態時(通常在夏季分層時出現)，保護層消失，從而使磷酸鹽釋入水中所致。

磷在汙水中存在的方式包括有機磷和無機磷。有機磷主要存在於各類微生物機體及動物排洩物中，無機磷包括磷酸鹽、聚磷酸鹽等，主要以各類磷酸根離子存在。

除磷指去除汙水中的磷。磷在汙水中具有以固體形態和溶解形態互相循環轉化的性能，汙水除磷就是以磷的這種性能為基礎而開發的。

目前主流的汙水除磷技術有：使磷成為不溶性的固體沉澱物，從汙水中分離出去的化學除磷法;使磷以溶解態為微生物所攝取，與微生物成為一體，並隨同微生物從汙水中分離出去的生物除磷法。根據磷在廢水中不同的存在方式，應採用不同的除磷技術。

化學沉澱法除磷

化學沉澱法是向汙水中投加藥劑，使水中磷酸離子生成難溶性的鹽，形成絮凝體與水分離，從而去除汙水中所含磷的一種物理化學方法。根據使用的藥劑可分為石灰沉澱法和金屬鹽沉澱法兩種。這兩種處理方法的比較如下表所示。

結晶法除磷

結晶法除磷就是使溶液呈鹼性並含有適量Ca2+的含磷廢水以一定流態通過填料結晶床。該填料結構和表面性質與羥基磷酸鈣相似，它破壞溶液中離子的亞穩態，形成羥基磷酸鈣在填料顆粒表面結晶，從而達到除磷目的。結晶床填料應具有特定的吸附與其本身結構類似成分的特性，而使水中的Ca2+、OH-、PO43。在填料顆粒表面富集，形成局部濃度增高，其離子積大於溶度積，從而產生結晶沉澱。

結晶法除磷具有處理效率好、汙泥產量少、操作簡單、適用範圍廣等優點，通常應用於深度處理城市生活汙水廠的二級出水;可以和混凝法聯用處理高濃度工業含磷廢水;可以用於去除汙泥消化池中具有較高磷濃度的上清液等。

汙水生物除磷

1.基本原理

汙水中磷的轉化過程主要是有機磷轉化為無機磷的過程。有機磷結構較複雜，但它們一般都帶有易斷裂的P≒O、P≒S雙鍵，偏聚磷酸鹽主要包括焦磷酸鹽 (Na4P2O7)、三聚磷酸鹽(Na5P3O10)等，在厭氧條件下，它們都可被生物酶水解，最終生成無機磷酸鹽。在好氧條件下，大分子有機物被氧化生成CO2，隨之，存在於其中的有機磷也會被氧化為無機磷酸鹽。這樣，通過厭氧水解和好氧氧化，汙水中的有機磷基本上已完全轉化為無機磷酸鹽，供微生物體合成自身細胞所用而被去除。

對於市政汙水而言，有機磷一般在汙水管網中已有部分轉化為無機磷酸鹽，在汙水處理廠的厭氧段，有機磷進一步轉化為無機磷。

2.生物除磷的基本過程

活性汙泥法處理汙水時，將活性汙泥交替在厭氧和好氧

狀態下運行，能使過量積聚磷酸鹽的積磷菌佔優勢生長，使活性汙泥含磷量比普通活性汙泥高。汙泥中積磷菌在厭氧狀態下釋放磷，在好氧狀態下過量地攝取磷。經過排放富磷剩餘汙泥，其結果與普通活性汙泥法相比，可去除汙水中更多的磷。

a 除磷菌的過量攝取磷

好氧條件下，除磷菌利用廢水中的BOD5或體內貯存的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷，一部分磷被用來合成ATP，另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而貯存在細胞體內。

b 除磷菌的磷釋放

在厭氧條件下，除磷菌能分解體內的聚磷酸鹽而產生ATP，並利用ATP將廢水中的有機物攝入細胞內，以聚b-羥基丁酸等有機顆粒的形式貯存於細胞內，同時還將分解聚磷酸鹽所產生的磷酸排出體外。

c 富磷汙泥的排放

在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過程，將多餘剩餘汙泥排出系統而達到除磷的目的。

編輯：徐冰冰

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