如何除去廢水中的磷？

常規(guī)的生物處理法通過剩余污泥排放和處理可以從廢水中去除部分磷，一些特殊工藝或經(jīng)過調(diào)整運行方式以后具有除磷功能的普通工藝可以取得較好的除磷效果，具體方法有A/O，A2/O、SBR、氧化溝等。但生物處理法的除磷效果有限，當磷的排放標準很高時，往往需要使用化學(xué)除磷或?qū)⑸锓ㄅc化學(xué)除磷結(jié)合起來使用。

化學(xué)除磷是向水中投加化學(xué)藥劑，生成不溶性的磷酸鹽，然后再利用沉淀、氣浮或過濾等方法將磷從污水中除去。用于化學(xué)除磷的常用藥劑有石灰，鋁鹽和鐵鹽等三大類。

一、先說化學(xué)法

1、石灰除磷

石灰除磷是投加石灰與磷酸鹽反應(yīng)生成羥基磷灰石沉淀。

由于石灰進入水中后，首先與水的堿度反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后過量的鈣離子才能與磷酸鹽反應(yīng)生成羥基磷灰石沉淀，因此所需的石灰量主要取決于待處理廢水的堿度，而不是廢水的磷酸鹽含量。

另外，廢水的鎂硬度也是影響石灰除磷的因素。因為在高pH值條件下，生成的Mg（OH）2沉淀是膠體沉淀，不但消耗石灰，而且不利于污泥脫水。

pH對石灰除磷的影響很大，隨著pH升高，羥基磷灰石的溶解度急劇下降，即磷的去除率增加，pH大于9.5后，水中所有磷酸鹽都轉(zhuǎn)為不溶性的沉淀。一般控制pH在9.5~10之間除磷效果zui好。

不同廢水的石灰量投加應(yīng)該通過實驗確定。

石灰除磷的具體方法有三種。一是在污水廠初沉池之前投加，而是在污水生物處理之后的二沉池投加，三是在生物處理系統(tǒng)之后投加石灰并配有再碳酸化系統(tǒng)。

2、鋁鹽除磷

鋁鹽除磷的常用藥劑是硫酸鋁和硫酸鈉。不同的是投加硫酸鋁會降低廢水的pH，而投加硫酸鈉會提高廢水的pH。因此硫酸鋁和硫酸鈉分別適用于處理堿性和酸性廢水。

鋁鹽的投加比較靈活，可以在初沉池前投加，也可以在曝氣池中投加，或者在曝氣池和二沉池之間投加，還可以將化學(xué)除磷與生物處理系統(tǒng)分開，以二沉池出水為原水投加鋁鹽進行混凝過濾、或在濾池前投加鋁鹽進行微絮凝過濾。

在初沉池前投加，可以提高初沉池對有機物和SS的去除率，在曝氣池和二沉池之間投加，渠道或者管道的湍流有助于改善藥劑的混合效果，在生物處理系統(tǒng)之后投加，因生物處理對磷的水解作用可以使除磷效果更好。

由于受廢水堿度和有機物的影響，除磷的化學(xué)反應(yīng)是一個復(fù)雜的過程，因此鋁鹽的最佳投加量不能按計算確定，必須經(jīng)過試驗確定。

3、鐵鹽除磷

三氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等都可以用來除磷，常用的是三氯化鐵。

與鋁鹽相似，大量三氯化鐵要滿足與堿度反應(yīng)生成的Fe（OH）3，以此促進膠體磷酸鐵的沉淀分離。磷酸鐵沉淀的最佳pH范圍是4.5~5.0，實際應(yīng)用中pH值在7左右甚至超過7，仍有較好的除磷效果。

城市廢水投加大約45~90mg/L三氯化鐵，可去除磷85%~90%。和鋁鹽一樣，鐵鹽投加點可以在預(yù)處理、二級處理或三級處理階段。

但是化學(xué)除磷會產(chǎn)生一些問題：

1、化學(xué)除磷最大的問題是會使污水處理污泥量顯著增加。

因為在除磷時產(chǎn)生的金屬磷酸鹽和金屬氫氧化物以懸浮固體的形式存在于水中，最終變成污泥。在初沉池前投加金屬鹽，初沉池污泥增加60%~100%，整個污水處理廠污泥量會增加60%~70%.在二級處理過程中投加金屬鹽，剩余污泥量增加35%~45%.

2、化學(xué)除磷會使污泥濃度降低20%左右，因此污泥體積加大，從而增加了污泥處理與處置的難度。

3、使用化學(xué)除磷時，出水可溶性固體含量增加。若固液分離不好時，鐵鹽除磷會使出水呈微紅色。

二、生物除磷

1、生物除磷的原理

污水生物除磷的原理就是人為創(chuàng)造生物超量除磷過程，實現(xiàn)可控的除磷效果。整個過程必須通過創(chuàng)造厭氧環(huán)節(jié)利用厭氧微生物的作用來實現(xiàn)生物除磷過程。

1）厭氧條件下釋磷

在沒有溶解氧或硝態(tài)氮存在的條件下，兼性細菌通過發(fā)酵作用將可溶性BOD5轉(zhuǎn)化為低分子揮發(fā)性有機酸VFA。聚磷菌吸收這些發(fā)酵產(chǎn)物或來自原污水的VFA，并將其運送到細胞內(nèi)，同化成胞內(nèi)碳能源儲存物質(zhì)PHB，所需的能力來源于聚磷的水解以及細胞內(nèi)糖的酵解，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。

2）好氧條件下攝磷

好氧條件下，聚磷菌的活力得到恢復(fù)，并以聚磷的形式存儲超過生長所需的磷量，通過PHB的氧化代謝產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能鍵的形式捕集存儲，磷酸鹽從水中被去除。

3）富磷污泥的排放

產(chǎn)生的富磷污泥通過剩余污泥的形式排放，從而將磷去除。從能量角度來看，聚磷菌在無氧條件下釋放磷獲取能量以吸收廢水中溶解性有機物，在好氧狀態(tài)下降解吸收溶解性有機物獲取能量以吸收磷。

除磷的關(guān)鍵是厭氧區(qū)的設(shè)置，可以說厭氧區(qū)是聚磷菌的生物選擇器。聚磷菌能在短暫的厭氧條件下，由于非聚磷菌吸收低分子基質(zhì)并快速同化和儲存這些發(fā)酵產(chǎn)物，即厭氧區(qū)為聚磷菌提供了競爭優(yōu)勢。

這樣一來，能吸收大量磷的聚磷菌就能在處理系統(tǒng)中得到選擇性增殖，并可通過排除高含磷量的剩余污泥達到除磷的目的。這種選擇性增殖的另一好處是抑制了絲狀菌的增殖，避免了產(chǎn)生沉淀性能較差的污泥的可能，因此厭氧/好氧生物除磷工藝一般不會出現(xiàn)污泥膨脹。

2、生物除磷的影響因素：

1）溶解氧

首先必須在厭氧區(qū)嚴控制的厭氧環(huán)境，這直接關(guān)系到聚磷菌的生長狀況、釋磷能力及利用有機基質(zhì)合成PHB的能力。其次是必須在好氧區(qū)供給足夠的溶解氧，以滿足聚磷菌對儲存的PHB進行降解，釋放足夠的能量供其過量攝磷。一般厭氧段的DO要嚴格控制在0.2mg/L以下，而好氧段的DO要嚴格控制在2mg/L以上。

2）厭氧區(qū)硝態(tài)氮

硝態(tài)氮包括硝酸鹽和亞硝酸鹽，硝態(tài)氮的存在也會消耗有機基質(zhì)而抑制聚磷菌對磷的釋放，從而影響好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另外，硝態(tài)氮的存在會被部分聚磷菌作為電子受體進行反硝化，從未影響其以發(fā)酵產(chǎn)物作為電子受體進行發(fā)酵產(chǎn)酸、抑制聚磷菌的釋磷和攝磷能力及PHB的合成能力。

3）溫度

一般來說，在5~30℃范圍內(nèi)，都可以收到較好的除磷效果。

4）pH值

pH值在6~8范圍內(nèi)，磷的釋放比較穩(wěn)定。

5）BOD負荷和有機物性質(zhì)

一般認為，進水中的BOD5/TP要大于15，才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)，從而獲得理想的除磷效果。為此，可以采用部分進水和跨越初沉池的方法，獲得除磷所需的BOD5量。

6）泥齡

一般以除磷為目的的生物處理系統(tǒng)的泥齡控制在3.5~7d。

2、廢水生物除磷的方法有哪些

廢水生物除磷包括厭氧釋磷和好氧攝磷兩個過程，因此廢水生物除磷的工藝流程由厭氧和好氧兩個部分組成。按照磷的最終去除方式和構(gòu)筑物的組成，除磷工藝流程可分為主流程除磷工藝和側(cè)流程除磷工藝。

主流除磷工藝的厭氧段在處理污水的水流方向上，磷的最終去除通過剩余污泥排放，典型的方法有厭氧/好氧（A/O）工藝，其他方法有厭氧/缺氧/好氧（A/2O）工藝、Phoredox工藝、UTC工藝、VIP工藝以及SBR工藝、氧化溝工藝等。

側(cè)流工藝的厭氧段不在處理污水的水流方向上，而是在回流污泥的側(cè)流上，具體方法是將部分含磷回流污泥分流到厭氧段釋放磷，再用石灰沉淀去除富磷上清液中的磷。

3、除磷設(shè)施運行管理的注意事項

1）厭氧段是生物除磷最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其容積一般按0.5~2h的水力停留時間確定，如果進水中容易生物降解的有機物含量較高，應(yīng)當設(shè)法減少水力停留時間，以保證好氧段進水的BOD5含量。

2）如果磷的排放標準很高，而所選的除磷工藝不能滿足出水要求，可以增加化學(xué)除磷或者過濾處理去除水中殘留的低含量磷。

3）生物除磷工藝的機理是將溶解轉(zhuǎn)移到活性污泥生物細胞中，通過剩余污泥的排放從系統(tǒng)中除去。在污泥的處理過程中，如果出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，剩余污泥中的磷就睡重新釋放出來。

重力濃縮容易產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，有除磷要求的剩余污泥處理不能采用這種方法，而應(yīng)當使用氣浮濃縮、機械濃縮、帶式重力濃縮等不產(chǎn)生厭氧狀態(tài)的濃縮方法。如果只能選擇重力濃縮時，必須在工藝流程中增設(shè)化學(xué)沉淀設(shè)施去除濃縮上清液中所含的磷。

4）泥齡是影響生物脫氮除磷的主要因素，脫氮要求越高，所需泥齡越長。而泥齡越長，對除磷越不利。尤其是在進水BOD5/TP小于20時，泥齡越短越好。

但如果進水BOD5偏低，活性污泥增長緩慢，就不可能將泥齡控制的太短，此時必須進行化學(xué)除磷。