北極星水處理網訊: 摘 要：磷是引起水體富營養化的關鍵物質，含磷廢水進入自然水體後，導致水質惡化，生態環境破壞，甚至 威脅人類和水生生物的生存。廢水中磷的去除是控制水體富營養化的關鍵，也是回收磷的重要途徑之一。 該文總結了國內外對含磷廢水的處理方法，對比傳統工藝與新型工藝的優缺點，結合磷的回收和再利用探討 了含磷廢水處理技術的發展方向。
關鍵詞：含磷廢水；處理方法；新型工藝
人類的活動導致大量氮、磷等物質進入自然水體，引 起各種浮遊生物和藻類迅速繁殖，從而導致水質惡化，影 響水生植物正常的光合作用，魚類等各種水生生物大量 死亡。近年來，水體富營養化越來越受到人們的重視，水 質惡化已經嚴重影響到了人們正常生活。
含磷廢水主要來源於工業原材料、各種洗滌劑、農 藥、化肥以及人類生活汙水。目前，國內外常用的處理方 法總體上可分為化學法、生物法、吸附法、結晶法等單一 工藝，高分子膜技術和複合材料也逐步運用於含磷廢水 的處理當中。
1 化學法
化學法除磷的原理是將化學藥劑投加到含磷廢水 中，試劑與廢水中的磷酸根離子發生化學反應，生成不溶 解性磷酸鹽沉澱，通過過濾，去除磷酸鹽沉澱，從而達到 除磷的目的。化學試劑主要是二價或者三價金屬離子。 蘭吉奎［1］ 和曾雪梅［2］ 曾報導使用鈣鹽處理含磷廢水，去除 率可達90.0％以上。謝經良等［3］ 研究了不同形態的鐵鹽， 通過實驗和研究發現，聚合態和凝膠態的鐵不如離子態 的鐵除磷效果好。張萌［4］ 使用強化鐵鹽除磷工藝處理高濃度含磷廢水，進水磷濃度為 93.30mg/L，去除率達到 97.02％。
鋁鹽與磷酸根離子生成磷酸鋁沉澱，通過吸附作用 可去除去汙水中的磷。孫連偉［5］ 等對氯化鋁除磷進行了 探究，結果表明三價鋁離子和磷酸根離子是等摩爾反應， 因此藥劑的投加量與原水TP濃度有關，pH為6.0時去除 效率最高。
在含磷廢水中投加銨鹽、鎂鹽是目前國內常用的處理方法。銨鹽、鎂鹽與廢水中的磷酸鹽反應生成難溶的 復鹽磷酸銨鎂，又名鳥糞石。張玉生［6］ 等研究了鳥糞石 法回收磷，實驗研究明，當 pH 控制在 9.3，氮、磷物質的 量比控制在4.0，鎂、磷物質的量比控制在1.1時，除磷效 果最好。周莊古鎮地埋式汙水處理廠採用化學除磷工 藝，在出水總磷含量小於 1mg/L 的情況下，處理成本為 0.645元/m3。
目前，全世界普遍強調水環境需要大規模控制磷的 含量。迄今為止，化學沉澱法仍是實用、有效的廢水除磷 方法。化學法操作簡單、除磷效果穩定、處理效率80%以 上，當廢水中磷的濃度較大或有一定波動時，仍能保持較好的除磷效果，但用藥量較大，導致含磷廢水處理費用較 高，且產生大量難以處理的高磷汙泥。
2 生物法
生物除磷主要由一類統稱為聚磷菌的微生物完成， 由於聚磷菌能在厭氧狀態下同化發酵產物，使得聚磷菌 在生物除磷系統中具備競爭的優勢。在厭氧狀態下（沒 有溶解氧和硝態氮存在），兼性菌將溶解性有機物轉化成 揮發性脂肪酸；聚磷菌把細胞內聚磷水解為正酸鹽，並從 中獲得能量，吸收汙水中易降解的COD，同化成細胞內碳 能源存貯物聚β-羥基丁酸或β-羥基戊酸等。在好氧或 缺氧條件下，聚磷菌以分子氧或化合態氧作為電子受體， 氧化代謝內貯物質 PHB 或 PHV 等，並產生能量，過量地 從汙水中攝取磷酸鹽，能量以高能物質ATP的形式存貯， 其中一部分轉化為聚磷，作為能量貯於胞內，通過剩餘汙 泥的排放實現高效生物除磷目的。
生物法除磷的主要工藝有Phostrip 側流生物除磷工 藝、厭氧-好氧（AO）生物除磷工藝、厭氧-缺氧-好氧 （AAO）生物脫氮除磷工藝、氧化溝工藝、序批式反應器 （SBR）工藝、反硝化除磷工藝等。陳洪波［7］ 實驗表明，當 進水磷濃度2~10mg/L時，SBR單級好氧生物除磷工藝去 除率保持在90％以上。王然登［8］ 等對強化生物除磷系統 （EBPR）研究發現，除了聚磷菌（PAOs）對磷有去除作用 外，細菌的胞外聚合物（EPS）對磷也有一定的去除效果。 生物法的優點是：（1）成本低，微生物通過自身新陳代謝 進行更新換代；（2）產泥量少。生物法除磷是利用聚磷菌 的生理需求從水中攝取可溶性磷酸鹽，在體內合成多聚 磷酸鹽，慢慢地累積成高磷汙泥；（3）除磷範圍廣，在生化 除磷中，除了可以將正磷酸鹽直接利用外，還可以使其它 磷轉化為正磷。但是微生物對周圍生活環境要求比較苛 刻，對水質變化敏感。日本滋賀縣湖南中部淨化中心，先 後採用厭氧-好氧（AO）、厭氧-缺氧-好氧（AAO）生物脫 氮除磷工藝和分段進水多級缺氧-好氧/反硝化（SMAO）3 種深度處理工藝，均得到較好的處理效果。
3 吸附法
吸附法除磷的原理是某些多孔或大比表面積的固體 物質對水中磷酸根離子具有吸附親和力，通過吸附親和 力去除廢水中的磷。磷吸附劑的選擇要求滿足以下條 件：（1）高吸附容量；（2）高選擇性；（3）吸附速度快；（4）抗 其他離子幹擾能力強；（5）無有害物溶出；（6）吸附劑再生 容易、性能穩定；（7）原料易得並造價低。圍繞這些標準， 國內外對吸附除磷的研究目前主要集中在提高吸附劑的 效能上。
Yan［11］ 研究了3種柱撐劑（鐵、鋁、鐵鋁）改性膨潤土 吸附除磷效果，結果表明鋁柱效果最佳。近年來，不少報 道［9，10］ 表明利用廢渣處理含磷廢水效果明顯，且成本低v> 廉，以廢治廢。很多學者對天然材料和工業爐渣的吸附 脫磷性能進行了廣泛的研究及試驗，多項試驗表明，這些 材料的磷吸附容量與材料中Ca、Mg、Al和Fe等金屬元素 氧化物含量成正相關，證實了金屬氧化物是對磷吸附的 主要活性點；無定形非晶態物含量、pH值、材料的比表面 積和孔隙率對吸附容量起重要作用。
吸附法除磷不需要添加化學試劑，操作簡單靈活，不 產生二次汙染，在稀溶液的溶質分離中效果較好，適合處 理低濃度的含磷廢水。現在已經有了一些在吸附容量方 面性能優異的高效吸附劑試驗結果，但研究還相對較少， 在吸附劑的抗幹擾性、溶解損失和再生等方面還存在一 些問題，在吸附機理方面遠遠落後於實踐。從趨勢上來 看，高效合成吸附劑的研究將是廢水除磷吸附劑的重要 發展方向，但仍有眾多的研究課題有待解決。
4 結晶法
結晶法除磷的原理是：含磷廢水加入試劑後，溶液中 離子的亞穩態受到影響，磷酸根離子以磷酸鹽的形式在 晶種表面析出，通過固液分離技術達到除磷的目的。陳 小光［12］ 等研究了磷酸鈣鹽結晶除磷工藝性能，結果表明， 升高 pH 或 Ca/P 物質的量比有利於提高磷去除率。張 蕊［13］ 採用連續運行的流化床MAP結晶除磷工藝，磷的去 除率達到 96％以上。上述過程 pH 變化範圍為 8.8~9.4。 結晶產生的汙泥量約為處理水量的（0.8~2.78）‰。60℃ 烘乾後結晶汙泥含磷量大於13％，與天然鳥糞石含磷量 相當。
除上述各種常規含磷廢水處理方法外，各種新型工 藝也逐步運用於含磷廢水的處理。徐小明［15］ 以磁性羧甲 基纖維素（CMC）-CoFe2O4複合材料為吸附劑，採用磁分 離技術處理含磷廢水並加以回收，磷去除率可達95％以 上。蘇陽［19］ 採用浸漬法製備負載氫氧化鑭的膨脹石墨 （EG-LaOH）除磷劑，相較於目前廣泛使用的活性氧化鋁 等吸附劑，EG-LaOH 對磷的吸附效率更高，抗幹擾能力 更強。EG-LaOH在90℃下的再生效率可達80％以上，具 有較大的應用前景。
隨著科學技術的發展，膜技術越來越廣泛地運用於 廢水處理中。膜技術作為一種新型的分離技術，既能對 廢水有較高的處理效率，也能高效回收物質，其分離過程 主要有微濾、超濾、納濾、反滲透和電滲析。劉佳［14］ 提出 膜分離技術-芬頓處理工藝，採用超濾和樹脂軟化技術對 低濃度有機磷廢水進行預處理，在其基礎上採用二次反 滲透工藝（RO），使廢水濃縮，接著進行芬頓氧化處理。 試驗研究表明，這種處理工藝比單一芬頓氧化處理工藝 更經濟，磷的去除率更高。王亞宜［20］ 研究了序批式生物 膜技術（SBBR）的發展和應用情況，SBBR 是將 SBR 間歇 操作模式引入到生物膜反應器，這種技術結合了 SBR 和傳統生物膜技術的優點，對水 力負荷變化較大的城市生活汙水具有較高的處理效率， 能夠實現同步脫氮除磷的深度處理。
5 結語
含磷廢水的處理方法眾多，處理效果和適用情況也 不盡相同。化學沉澱法適用於含磷濃度較高的工業廢水，生物法適用於含磷濃度較低的生活廢水和畜牧業廢 水。結晶法、吸附法有利於磷的回收利用，適用於水量較 小的含磷廢水處理。在含磷廢水的處理工藝上，要轉變 傳統思維，加強磷的回收和利用。實踐和研究表明，組合 工藝較單一工藝在除磷效果上有顯著提高。在實際工程 運用中要根據水質特徵、處理規模、環境條件、處理成本 等因素，合理選擇處理工藝。近幾年來，隨著科技的發 展，高分子膜技術以及高分子多孔材料的運用也給含磷 廢水的處理提供了一個新的思路和發展方向。
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