蕪湖市廢水除磷污水一體化設(shè)備處理方案
磷是一種生物體內(nèi)十分重要的營養(yǎng)元素，它在生物圈的循環(huán)過程較為特殊，與碳和氮的循環(huán)過程有較大的不同。磷主要是由巖石經(jīng)過風化等作用產(chǎn)生，它的循環(huán)類型屬于沉積型。大部分的磷在生物圈的循環(huán)過程中是單向流動的，不會構(gòu)成循環(huán)狀態(tài)，因此磷酸鹽屬于一種的資源。在廢水中，磷通常以正磷酸鹽、聚磷酸鹽以及有機磷等形式存在，并且由于廢水來源的差異，磷的形式及含量也會有較大的差別。目前，大多數(shù)污水處理廠使用以下2種除磷方法：生物除磷法和化學除磷法。生物除磷是通過聚磷菌在好氧條件下能過量的攝取磷，而厭氧條件下又會將磷釋放出來，最后通過排放富含磷的剩余污泥，達到除磷效果。化學除磷法則是通過向污水中添加一定的化學藥劑，使之與磷酸鹽發(fā)生反應(yīng)從而達到除磷的目的。文中著重介紹了廢水化學除磷法中化學混凝沉淀法、結(jié)晶法及吸附法的特點及應(yīng)用現(xiàn)狀。
1、磷污染的來源及危害
1.1磷污染的來源
磷的來源及磷在自然界的循環(huán)過程如圖1所示。水體中磷的來源主要是點源污染，點源主要包括生活污水及工業(yè)廢水，非點源主要包括降雨、降雪、地表徑流及養(yǎng)殖業(yè)的牲畜糞便等，磷污染貢獻率的高低為：農(nóng)業(yè)排水、生活排水、工業(yè)排水。農(nóng)業(yè)磷污染主要來源于磷肥的過度使用；生活污水中的磷主要來源于含磷洗滌劑的使用；磷化工的生產(chǎn)及金屬表面處理過程中產(chǎn)生的磷酸鹽廢水是工業(yè)廢水中磷的來源。人類活動是造成水體中磷含量超標的主要因素，水體中含有過量的磷就會導(dǎo)致水體發(fā)生富營養(yǎng)化，產(chǎn)生多種危害。
磷是水生生物生長的必要因素，水體中適當?shù)牧缀繉χ参锏纳L有一定的促進作用。但水體中的磷過量積累，會產(chǎn)生水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象表現(xiàn)為：藻類的大量不可控繁殖，DO下降導(dǎo)致魚蝦類大量死亡，進而水質(zhì)惡化。在自然條件下，一個湖泊從貧營養(yǎng)湖轉(zhuǎn)變?yōu)楦粻I養(yǎng)湖是一個很緩慢的過程，但在人類活動的干擾下，對湖泊中排放大量的氮磷，會大大加速湖泊富營養(yǎng)化的進程。
1.2.2 對動物及人類的危害
湖泊中排入大量的氮、磷等營養(yǎng)元素，并在合適的溫度下，就會導(dǎo)致藻類的大量繁殖，水面上形成很厚的藍綠色水華，影響美觀，并且散發(fā)出大量的令人不愉悅的氣味。并且，有些藻類含有藻毒素，藻毒素在水體中會影響到人類的飲水安全。藻毒素是一種具有多器官毒性、遺傳毒性甚至致癌性的物質(zhì)，輕則會引發(fā)人類過敏反應(yīng)、腸胃疾病等，重則會導(dǎo)致人類發(fā)生急性肝衰竭、誘發(fā)急性肝炎等。
蕪湖市廢水除磷污水一體化設(shè)備處理方案
生物除磷的基本原理可以分為2大類：第1類是以聚磷菌為主；第2類是以反硝化聚磷菌為主。以聚磷菌為主的除磷過程，主要是通過聚磷菌在厭氧條件下，通過吸收廢水中溶解性的有機物合成β-羥基丁酸（PHB）等，此過程所利用的能量是通過體內(nèi)聚磷酸鹽的分解產(chǎn)生的，因此會釋放磷；好氧條件下，通過細胞內(nèi)PHB的分解產(chǎn)生能量，聚磷菌可以過量吸收廢水中的磷酸鹽，磷酸鹽在細胞內(nèi)發(fā)生一系列反應(yīng)會轉(zhuǎn)化為聚磷酸鹽，最后通過排放富磷污泥達到除磷目的。如圖2所示為聚磷菌除磷原理圖。以反硝化聚磷菌為主的除磷過程，厭氧階段與聚磷菌在厭氧階段過程一致，在缺氧階段，反硝化聚磷菌通過反硝化除磷，它以NO3-和O2-為電子受體，利用體內(nèi)的PHB作能源和碳源，分解成乙酰CoA，一部分用于細胞合成，大部分進入三羧酸循環(huán)和乙醛酸循環(huán)，產(chǎn)生氫離子和電子；從PHB分解過程中也產(chǎn)生氫離子和電子，這2部分氫離子和電子經(jīng)過電子傳遞產(chǎn)生能量，產(chǎn)生的能量一部分供聚磷菌正常的生長繁殖，另一部分供其主動吸收環(huán)境中的磷，并合成聚磷，故而反硝化聚磷菌從廢水中過量攝取磷，磷同樣可以通過排放富磷污泥除去。如圖3所示為反硝化聚磷菌除磷原理圖。
方振東等在研究生物除磷的過程中發(fā)現(xiàn)，相較于細菌細胞，胞外聚合物（EPS）對生物除磷的影響明顯更大，并證明了EPS既是生物除磷的中轉(zhuǎn)站，還參與了除磷的過程。王冬波等研究了利用序批式反應(yīng)器（SBR）對模擬生活廢水除磷的效果，研究表明，即使在無厭氧段、無PHB合成階段，直接進行好氧曝氣，廢水中的磷仍能被聚磷菌富集去除，并且磷的去除效果十分可觀。Wang等也做了類似研究得出了一致結(jié)論。利用生物法除磷的研究已有幾十年，但生物法除磷仍有其局限性，在低磷濃度的廢水方面效果較好，濃度較高時需要輔助以化學除磷方法。劉鈺等在研究生物除磷與化學除磷的關(guān)系的時候，通過在生物除磷的厭氧階段添加一定量的氯化鐵，發(fā)現(xiàn)生物除磷效應(yīng)與化學除磷效應(yīng)產(chǎn)生了協(xié)同作用，除磷效率大大提高。李子富等在生物除磷工藝（A2O）后增加化學藥劑深度除磷，研究表明PAC（聚合氯化鋁）的投加使出水含磷濃度遠低于0.5mg/L，達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》的一級A類標準。由此可見，在未來污水除磷技術(shù)的研究中，生物除磷與化學除磷的聯(lián)用將是具有前景的發(fā)展方向。
3、化學除磷技術(shù)
3.1 化學混凝沉淀法
廢水中的磷大部分以溶解性無機磷的形式存在，少部分以有機磷溶解或非溶解狀態(tài)存在。利用化學混凝法除磷，即通過加入化學藥劑，使之與廢水中溶解性的磷反應(yīng)生成懸浮態(tài)的磷，并將其滯留。目前用于化學混凝沉淀法除磷的三大除磷劑分別為：鈣鹽、鋁鹽及鐵鹽。而石灰、硫酸鋁、聚合氯化鋁鐵等是最常使用的化學除磷劑。
