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含磷废水处理工艺

含磷废水处理工艺

    含磷废水是污染极为严重的典型工业废水之一,其废水含量有大量磷酸盐、有机物及重金属污染物,一旦处理不当而排入河道将严重污染自然环境。因此,对工业废水进行有效处理的现实意义重大,运用专门的工艺对工业废水进行处理,使其在排放前能控制在排放标准上。

在含磷废水处理技术中,人们采用了各种工艺来除磷,主要包括生物法、化学沉淀法、吸附法、离子交换法等以及这些方法的综合运用。所有的除磷技术都是利用磷的循环转化过程,使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀,或利用结晶和吸附作用,或利用细胞合成将磷吸收到污泥细胞中的过程,然后再通过沉淀、过滤等分离手段将这些固体同水体分开,从而将磷从污水中去除。

 

    目前,国内外污水除磷技术主要有生物法、化学法两大类。生物法如A/OA2/OUCT工艺,主要适合处理低浓度及有机态含磷废水。化学法主要有混凝沉淀法、结晶法、离子交换吸附法、电渗析、反渗透等工艺,主要适合处理无机态含磷废水,其中混凝沉淀与结晶综合处理技术可以处理高浓度含磷废水,除磷率较高,是一种可靠的高含磷废水处理方法。

 

1. 化学法

 

    化学法除磷的原理是将化学药剂投加到含磷废水 中,试剂与废水中的磷酸根离子发生化学反应,生成不溶 解性磷酸盐沉淀,通过过滤,去除磷酸盐沉淀,从而达到 除磷的目的。化学试剂主要是二价或者三价金属离子,目前,全世界普遍强调水环境需要大规模控制磷的 含量。迄今为止,化学沉淀法仍是实用、有效的废水除磷 方法。化学法操作简单、除磷效果稳定、处理效率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,但用药量较大,导致含磷废水处理费用较 高,且产生大量难以处理的高磷污泥。

 

2. 生物法

 

    生物除磷主要由一类统称为聚磷菌的微生物完成, 由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物,使得聚磷菌 在生物除磷系统中具备竞争的优势。在厌氧状态下(没 有溶解氧和硝态氮存在),兼性菌将溶解性有机物转化成 挥发性脂肪酸;聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐,并从 中获得能量,吸收污水中易降解的COD,同化成细胞内碳 能源存贮物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等。在好氧或 缺氧条件下,聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体, 氧化代谢内贮物质 PHB PHV 等,并产生能量,过量地 从污水中摄取磷酸盐,能量以高能物质ATP的形式存贮, 其中一部分转化为聚磷,作为能量贮于胞内,通过剩余污 泥的排放实现高效生物除磷目的。

 

3. 吸附法

 

    吸附法除磷的原理是某些多孔或大比表面积的固体 物质对水中磷酸根离子具有吸附亲和力,通过吸附亲和 力去除废水中的磷。磷吸附剂的选择要求满足以下条 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)无有害物溶出;(6)吸附剂再生 容易、性能稳定;(7)原料易得并造价低。围绕这些标准, 国内外对吸附除磷的研究目前主要集中在提高吸附剂的 效能上。吸附法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较好,适合处 理低浓度的含磷废水。现在已经有了一些在吸附容量方 面性能优异的高效吸附剂试验结果,但研究还相对较少, 在吸附剂的抗干扰性、溶解损失和再生等方面还存在一 些问题,在吸附机理方面远远落后于实践。从趋势上来 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,仍有众多的研究课题有待解决。

 

4. 结晶法

 

    结晶法除磷的原理是:含磷废水加入试剂后,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在 晶种表面析出,通过固液分离技术达到除磷的目的。

 

5.离子交换法

 

    离子交换法是利用多孔性的阴离子交换树脂来除磷的一种方法,反应的一般形式可总结为:

H2PO4-+RNH2·Cl RNH2·H2PO4+Cl-用离子交换法去除磷存在着树脂药物易中毒、树脂难再生、只能选择性的除去污水中的某种离子、交换容量低和选择性差等问题,因而这种方法难以得到实际应用。

 

6.电渗析除磷

 

    电渗析除磷是一种膜分离技术。电渗析室的进水通过多对阴阳离子渗透膜,在阴阳膜之间施加直流电压,含磷和含氮离子以及其他溶解离子在施加电压的影响下,体积小的离子会通过膜而进到另一侧的溶液中去,从而实现分离。在利用电渗析去除磷时,预处理和离子选择性显得特别重要。在处理时必须对浓度大的废水进行预处理,而高度选择性的防污膜仍在发展中。事实上,电渗析除磷只是浓缩磷的一种方法,它自身无法从根本上除去磷。