含磷废水的处理方法

含磷废水主要来源于工业原料、各种洗涤剂、农药、化肥和人类生活污水。目前国内外常用的处理方法一般可分为化学法、生物法、吸附法、结晶法等单一工艺。聚合物膜技术和复合材料也逐渐应用于含磷废水的处理。

1.化学方法

化学除磷的原理是在含磷废水中加入化学药剂，药剂与废水中的磷酸根离子反应生成不溶性的磷酸盐沉淀，通过过滤去除，从而达到除磷的目的。化学物质主要是二价或三价金属离子。兰魁和曾报道用钙盐处理含磷废水，去除率可达90.0%以上。谢等人研究了不同形式的铁盐。通过实验研究发现，聚合和凝胶铁的除磷效果不如离子铁。采用强化铁盐除磷工艺处理张萌高浓度含磷废水。进水磷浓度为93.30mg/L，去除率达到97.02%。

铝和磷酸根离子生成磷酸铝沉淀，净化水中的磷可以通过吸附去除。孙伟等人对氯化铝除磷进行了探索，结果表明三价铝离子与磷酸根离子是等摩尔反应，因此药剂的投加量与原水中TP浓度有关，pH为6.0时去除效率最高。

在含磷废水中加入铵盐和镁盐是目前国内常用的处理方法。铵盐和镁盐与废水中的磷酸盐反应生成不溶性复盐磷酸铵镁，又称鸟粪石。张雨生等人研究了用鸟粪石法回收磷，实验研究表明，当pH控制在9.3，氮磷摩尔比控制在4.0，镁磷摩尔比控制在1.1时，除磷效果最好。周庄镇地埋污水处理厂采用化学除磷工艺，当出水总磷含量小于1 mg/L时，处理成本为0.645元/m3。

目前全世界普遍强调水环境需要大规模控制磷含量。迄今为止，化学沉淀法仍然是一种实用有效的废水除磷方法。化学法简单，除磷效果稳定，处理效率在80%以上。当废水中磷的浓度较大或有一定波动时，仍能保持较好的除磷效果，但磷的投加量较大，导致含磷废水处理成本较高，并产生大量难降解高磷污泥。

2.生物学方法

生物除磷主要通过一类统称为聚磷菌的微生物来完成。由于聚磷菌能够在厌氧条件下同化发酵产物，聚磷菌在生物除磷系统中具有竞争优势。在厌氧状态下(不存在溶解氧和硝态氮)，兼性细菌将溶解的有机物转化为挥发性脂肪酸；聚磷菌将细胞内的内聚磷水解成正盐，并从中获取能量，吸收污水中易降解的COD，同化为细胞内的碳储能聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等。在好氧或缺氧条件下，聚磷菌利用分子氧或化合氧作为电子受体，氧化代谢储存物质PHB或PHV等。，并产生能量。从污水中吸收过量的磷酸盐，能量以高能物质ATP的形式储存，部分转化为聚磷细胞作为能量，通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷的目的。

生物除磷的主要工艺有Phostrip侧流生物除磷工艺、厌氧-好氧(AO)生物除磷工艺、厌氧-缺氧-好氧(AAO)生物脱氮除磷工艺、氧化沟工艺、序批式反应器(SBR)工艺、反硝化除磷工艺等。陈红波试验表明，当进水磷浓度为2～10mg/L时，SBR单级好氧生物除磷工艺的去除率保持在90%以上。王然邓等对强化生物除磷系统的研究()发现，除了聚磷菌(PAOs)外，细菌胞外聚合物(EPS)也有一定的除磷效果。

生物法的优点是:

(1)成本低，微生物通过自身代谢进行更新；

(2)污泥产量少。生物除磷是利用聚磷菌的生理需求，从水中吸收可溶性磷酸盐，在体内合成聚磷酸盐，逐渐积累成高磷污泥。

(3)除磷范围广。在生化除磷中，除了正磷酸盐，其他磷也可以转化为正磷酸盐。但微生物对周围生活环境要求严格，对水质变化敏感。

日本滋贺县湘中净化中心先后采用厌氧-好氧(AO)、厌氧-缺氧-好氧(AAO)生物脱氮除磷工艺和多级缺氧-好氧反硝化(SMAO)三种深度处理工艺，取得了良好的处理效果。

3.吸附法

吸附除磷的原理是一些多孔或大比表面积的固体物质对水中的磷酸根离子具有吸附亲和力，废水中的磷可以通过吸附亲和力被去除。

磷吸附剂的选择应满足以下条件:

(1)高吸附容量；

(2)高选择性；

(3)吸附速度快；

(4)抗其他离子干扰能力强；

(5)没有有害物质溶出；

(6)吸附剂易于再生，性能稳定；

(7)原料易得，成本低。

围绕这些标准，国内外对吸附除磷的研究主要集中在提高吸附剂的效率上。

严研究了三种支撑剂(铁、铝、铁、铝)改性膨润土的吸附除磷效果，结果表明铝柱的效果最好。近年来，许多报道表明，用废渣处理含磷废水效果明显，成本低廉。许多学者对天然材料和工业废渣的吸附除磷性能进行了广泛的研究和实验。许多实验表明，这些材料的磷吸附量与材料中Ca、Mg、al、Fe等金属氧化物的含量呈正相关，证明金属氧化物是磷吸附的主要活性位。无定形无定形物含量、pH值、材料的比表面积和孔隙率对吸附能力起重要作用。

吸附除磷不需要添加化学试剂，操作简单灵活，不产生二次污染，在稀溶液的溶质分离中效果良好，适用于处理低浓度含磷废水。目前，已经有了一些具有优良吸附能力的高效吸附剂的实验结果，但研究还比较少。吸附剂在抗干扰、溶解损失、再生等方面还存在一些问题，吸附机理远远落后于实践。从趋势上看，高效合成吸附剂的研究将是废水除磷吸附剂的重要发展方向，但仍有许多研究课题有待解决。

4.结晶法

结晶法除磷的原理是在含磷废水中加入试剂后，溶液中离子的亚稳态受到影响，磷酸根离子以磷酸盐的形式沉淀在晶种表面，通过固液分离技术达到除磷的目的。陈等研究了磷酸钙结晶除磷的工艺性能。结果表明，提高pH值或钙磷摩尔比有利于提高除磷率。张睿采用连续流化床MAP结晶除磷工艺，除磷率达到96%以上。上述过程的pH范围为8.8~9.4。结晶产生的污泥量约为处理水量的(0.8~2.78)‰60℃干燥后，结晶污泥磷含量大于13%，与天然鸟粪石相当。

除了上述常规的含磷废水处理方法外，各种新工艺也逐渐应用于含磷废水的处理。以徐小明磁性羧甲基纤维素(CMC)-CoFe2O4复合材料为吸附剂，采用磁分离技术处理回收含磷废水，磷去除率可达95%以上。采用杨栗浸渍法制备了负载氢氧化镧的膨胀石墨脱磷剂。与目前广泛使用的活性氧化铝等吸附剂相比，EG-LaOH具有更高的磷吸附效率和更强的抗干扰能力。EG-LaOH在90℃时的再生效率可达80%以上，具有很大的应用前景。

随着科学技术的发展，膜技术在废水处理中的应用越来越广泛。膜技术作为一种新型分离技术，不仅能高效处理废水，还能高效回收物质。其分离过程主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析。刘佳提出了膜分离技术——Fenton法，利用超滤和树脂软化技术预处理低浓度有机磷废水。在此基础上，采用二级反渗透工艺(RO)对废水进行浓缩，然后进行Fenton氧化处理。实验结果表明，该处理工艺比单一的Fenton氧化处理工艺更经济、除磷率更高。王雅仪研究序批式生物膜技术的发展和应用(SBBR)。SBBR将SBR的间歇运行模式引入生物膜反应器。该技术结合了SBR和传统生物膜技术的优点，对水力负荷变化较大的城市生活污水处理效率高，可实现同步脱氮除磷的深度处理。

5.结论

含磷废水的处理方法很多，处理效果和应用也不尽相同。化学沉淀法适用于磷浓度高的工业废水，生物法适用于磷浓度低的生活废水和畜牧废水。结晶和吸附有利于磷的回收利用，适用于水量较小的含磷废水的处理。在含磷废水的处理过程中，必须改变传统思维，加强磷的回收利用。实践表明，与单一工艺相比，组合工艺的除磷效果明显提高。在实际工程应用中，应根据水质特性、处理规模、环境条件、处理成本等因素合理选择处理工艺。近年来，随着科学技术的发展，高分子膜技术和高分子多孔材料的应用也为含磷废水的处理提供了新的思路和发展方向。(来源:安徽省环境科学研究院)

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