城市污水的除磷技术分析

随着经济的快速发展和工业化程度的不断提高，富含氮磷的生活污水以及含有农药化肥残留的农业污水量越来越高，导致含有大量营养成分的废水排入封闭性水域，给受纳水体造成危害。目前，我国水体特别是内陆湖泊的富营养化现象日趋严重。所以，加强污水中磷的处理，严格控制排放出水中磷的含量，就显得尤为重要。国内外对废水中磷的去除研究不是太多，已有的除磷工艺各有优劣。本文通过对各种除磷技术进行分析，比较各种技术的优缺点，提出今后除磷技术的发展趋势。

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1物化除磷法

物化除磷方法主要利用沉淀、结晶、吸附等物理化学反应，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀从而去除。

1.1化学凝聚沉淀法

化学凝聚沉淀法主要是将易溶于水的某些金属盐投入水中，金属离子与磷反应生成一种难溶性盐与水体分离，以此除去水中的磷。磷的去除率在75%左右[1-3]，处理效果稳定，系统操作简便，易于自动化，抗冲击性强，对管理人员的要求不是很高。因此，它成为目前应用普遍的除磷方法。但由于人为投加了化学药剂，造成水处理费用的增高，并产生大量的污泥，且难于处理;如果填埋，则需要较大场地;如果焚烧则费用很高。上海的白龙港污水处理厂一期工程(旱季120万m3˙d-1，雨季188.8万m3˙d-1)[4]和竹园第一污水处理厂(旱季170万m3˙d-1，雨季426.1万m3˙d-1)[5]即采用化学凝聚沉淀除磷作为强化一级处理。

1.2离子交换法

离子交换法是利用多孔性的阴离子交换树脂，选择性地吸收去除污水中的磷去除磷[6]。但是存在着一系列问题，比如树脂药物易中毒、交换容量低和选择性差等，因而这种方法难以得到实际应用。

1.3吸附法除磷

吸附法主要是利用某些多孔或大比表面的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力来实现对废水的除磷过程。制备适用的高效吸附剂是吸附法除磷的关键，已经有很多学者对天然材料和炉渣的吸附脱磷性能进行了研究[7]。赵桂瑜等[8]利用天然沸石复合吸附剂处理含磷废水，效果较好。吸附法除磷作为一种从低浓度溶液中去除特定溶质的高效低耗方法，特别适用于废水中有害物质的去除。在利用药品进行饱和吸附剂再生过程中，可能会造成污水，不能直接排放，在应用上存在困难。

1.4结晶法除磷

主要是利用污水中磷酸根离子与钙离子以及氢氧根离子反应生成碱式磷酸钙(羟基钙磷灰石)[Ca5(OH)(PO4)3]的晶析现象。在作为晶核的除磷剂上析出羟基钙磷灰石，从而达到除磷目的[9-10]。一般采用磷矿石作为除磷剂，也有研究采用多孔材料作为载体，在其表面培养羟基钙磷灰石作为晶核[11]。该法处理过程中产生的污泥量比化学沉淀法少得多，且析出的羟基钙磷灰石可用于磷的回收，占地面积小，易于控制;但结晶法要求进水呈碱性(pH>8)，且需一定的钙离子浓度，而且当污水中存在大量有机物时，易造成除磷剂的失效。所以该方法作为含磷废水的深度处理方法是可行的。

综上所述，物化除磷的几种方法的系统操作较为简单，易于控制，但是均存在着各种问题，导致单独使用物化法除磷的应用上有困难。但是物化除磷法作为初级处理或是深度处理是可行的，可以与生物除磷技术相结合。

2生物除磷技术

生物除磷技术主要是利用微生物的作用，使废水中磷转化到微生物体内，通过污泥的排放完成磷的去除。

2.1污水生物除磷机理

污水生物除磷是利用聚磷菌的超量磷吸收现象。聚磷菌一旦处于厌氧条件下，它会释放出在好氧条件下吸收的磷。然后进入好氧区后，聚磷菌即可将积贮的PHB好氧分解，释放出的大量能量可供聚磷菌生长繁殖。当环境中有溶解磷存在时，一部分能量可供聚磷菌主动吸收磷酸盐，并以聚磷的形式积贮在体内。此时对磷的积累作用超过微生物正常生长所需的磷量，可见微生物在好氧条件下吸收的磷大大超过了在厌氧条件下释放的磷。由于系统经常排放剩余污泥，被细菌过量摄取的磷也将随之排出系统，因而可获得较好的除磷效果。

2.2污水生物除磷工艺

生物除磷技术经过几十年的发展，已经成为一项非常成熟的技术，并已逐步在污水除磷处理工艺中得到应用，目前常用于工程实践的工艺有：A/O、A2/O、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT、改良型UCT、SBR、Phostrip工艺以及氧化沟工艺。生物除磷工艺表现出除磷效果好，并能改进污泥沉降性能，减少活性污泥膨胀现象等突出的优点。

2.2.1A/O工艺

A/O工艺是最基本的生物除磷工艺，微生物先进入A/O法的A段，处于厌氧或兼氧环境中，积存于体内的多聚磷酸盐就会释放到水体中去。然后进入A/O法的O段，处于好氧环境，此时微生物吸收污水中大量可溶性磷酸盐，并在体内合成多聚磷酸盐而积累起来。含磷污泥一部分就以剩余污泥的形式排出，另一部分则回流至A段重新进入放磷与聚磷的循环过程。

A/O法除磷工艺流程简单，不需要投加化学药品，建设费用和运行费用均较低。存在的问题是脱磷效果决定于剩余污泥排放量，而且要求进水中磷与BOD之比较低。否则由于BOD负荷较低，剩余污泥量较少，因而较难以达到稳定的运行效果。用该工艺磷的去除率在75%左右，出水含磷约1mg˙L-1或略低，很难进一步提高[12-14]。