1含磷廢水的主要來源

含磷廢水的主要來源如下:①根據(jù)來源分類主要來自于各種洗滌劑、工業(yè)原料、農(nóng)業(yè)肥料的生產(chǎn)過程以及人體的排泄等;②根據(jù)磷的存在形態(tài)可分為無機(jī)磷廢水(磷酸鹽、聚磷酸鹽)和有機(jī)磷廢水(含磷有機(jī)化合物混于水)。含磷洗衣粉是含磷廢水的主要來源之一。20世紀(jì)60年代中期日本的“琵琶湖事件”引起人們對磷的富營養(yǎng)化的關(guān)注,于是洗滌劑的無磷化問題便成為研究的熱點(diǎn)。人們通過重組產(chǎn)品配方和使用4A沸石替代磷酸鹽作為主要助劑來合成無磷洗衣粉取代原來的含磷洗衣粉取得了不錯(cuò)的效果;對于農(nóng)業(yè)肥料,一部分磷被植物吸收,一部分被土壤吸附,還有一部分隨水土流失,所以在使用肥料時(shí)應(yīng)考慮到盡量減少土壤流失,可以通過綠化荒山荒漠、因地制宜科學(xué)種田、建立農(nóng)田防護(hù)林以及在江河湖泊流域建立綠化帶等手段最大限度地降低水土流失,這也是降低廢水含磷量的一個(gè)重要方面;對于人體的排泄,可以對其進(jìn)行特殊處理后用于農(nóng)業(yè)肥料。

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2 含磷廢水的處理方法

目前,國內(nèi)外污水除磷技術(shù)主要有生物法、化學(xué)法兩大類。生物法如A/O、A2/O、UCT工藝,主要適合處理低濃度及有機(jī)態(tài)含磷廢水。化學(xué)法主要有混凝沉淀法、結(jié)晶法、離子交換吸附法、電滲析、反滲透等工藝,主要適合處理無機(jī)態(tài)含磷廢水,其中混凝沉淀與結(jié)晶綜合處理技術(shù)可以處理高濃度含磷廢水,除磷率較高,是一種可靠的高含磷廢水處理方法。

2.1生物法

20世紀(jì)70年代美國的Spector發(fā)現(xiàn),微生物在好氧狀態(tài)下能攝取磷,而在有機(jī)物存在的厭氧狀態(tài)下放出磷。含磷廢水的生物處理方法便是在此基礎(chǔ)上逐步形成和完善起來的。目前,國外常用的生物脫磷技術(shù)主要有3種:第一,向曝氣貯水池中添加混凝劑脫磷;第二,利用土壤處理,正磷酸根離子會與土壤中的Fe和Al的氧化物反應(yīng)或與粘土中的OH-或SiO22-進(jìn)行置換,生成難溶性磷酸化合物;第三種方法是活性污泥法,這是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一類生物脫磷技術(shù)。生物除磷法具有良好的處理效果,沒有化學(xué)沉淀法污泥難處理的缺點(diǎn),且不需投加沉淀劑。對于二級活性污泥法工藝,不需增加大量設(shè)備,只需改變運(yùn)轉(zhuǎn)流程即可達(dá)到生物除磷的效果。但要求管理較嚴(yán)格,為了形成VFA,要保證厭氧階段的厭氧條件。

張林生等采用石灰沉淀結(jié)晶法處理高濃度含磷廢水取得成功,該法結(jié)合了沉淀法與結(jié)晶法的優(yōu)點(diǎn),克服了兩者的缺點(diǎn),具有很好的發(fā)展前景。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與工程實(shí)踐表明,該法處理含磷廢水除磷效率高,出水水質(zhì)穩(wěn)定,且可回用。

2.2 化學(xué)沉淀法

通過投加化學(xué)沉淀劑與廢水中的磷酸鹽生成難溶沉淀物,可把磷分離出去,同時(shí)形成的絮凝體對磷也有吸附去除作用。常用的混凝沉淀劑有石灰、明礬、氯化鐵,石灰與氯化鐵的混合物等。影響此類反應(yīng)的主要因素是pH、濃度比、反應(yīng)時(shí)間等。

為了降低廢水的處理成本,提高處理效果,學(xué)者們在研制開發(fā)新型廉價(jià)高效化學(xué)沉淀劑方面做了大量工作。王光輝發(fā)現(xiàn),原水含磷10mg/L時(shí),投加300mg/L的Al2(SO4)3或90mg/L的FeCl3,可除磷70%左右,而在初沉?xí)r加入過量石灰,一般總磷可去除80%左右。他根據(jù)化學(xué)凝聚能增加可沉淀物質(zhì)的沉降速度,投加新型凈水劑堿式氯化鋁,沉降效果達(dá)80%～85%,很好地解決了生產(chǎn)用水的PO43-污染問題?；炷恋矸ㄊ且环N傳統(tǒng)的除磷方法,具有簡便易行,處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。但是長期的運(yùn)行結(jié)果表明,化學(xué)沉淀劑的投加會引起廢水pH值上升,在池子及水管中形成堅(jiān)硬的垢片,還會產(chǎn)生一定量的污泥。另外,研究表明:除磷效率對應(yīng)沉淀劑劑量的曲線是指數(shù)型的,當(dāng)化學(xué)沉淀劑超出一定量,曲線即達(dá)到停滯期。所以,試圖用沉淀法將廢水中磷的質(zhì)量濃度降到0.1mg/L以下,是不太經(jīng)濟(jì)的。

叢廣治等主持的大連開發(fā)區(qū)污水廠A/O改造實(shí)踐表明,系統(tǒng)在下列參數(shù)下可取得較好的凈化效果:BOD5負(fù)荷為0.2～0.3kg/(kgMLSS˙d),TP負(fù)荷為(2.8～3.0)×10-3kg/(kgMLSS˙d)。厭氧段容積∶好氧段容積=1∶2,厭氧段DO<0.6mg/L,好氧段DO為3～3.5mg/L,水溫12℃。出水含磷量穩(wěn)定在10mg/L以下。厭氧好氧活性污泥除磷工藝在不增加標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法基建投資和維護(hù)費(fèi)用條件下,可以較徹底地除磷,且運(yùn)行穩(wěn)定。這一工藝不但繼承了傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn),又增加了生物除磷功能。

黃理輝等主持的倒置A2/O工藝克服了A2/O工藝比較復(fù)雜以及在吸磷動力利用方面存在明顯不足的缺點(diǎn),將厭氧、缺氧環(huán)境倒置,只利用一套污泥回流系統(tǒng)來取代原來的幾套回流系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,對于工業(yè)廢水占2/3的城市污水而言,倒置A2/O工藝在生產(chǎn)運(yùn)行中具有較高的去除有機(jī)物和脫氮除磷能力。整個(gè)工藝具有流程簡潔、能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊力強(qiáng)的特點(diǎn),適于老廠的改造。

2.3吸附法

20世紀(jì)80年代,多孔隙物質(zhì)作為吸附劑和離子交換劑就已應(yīng)用在水的凈化和控制污染方面。黃巍等人以粉煤灰作為吸附劑,對含磷50～120mg/L模擬廢水脫磷的規(guī)律特征進(jìn)行了研究。研究表明粉煤灰中含有較多的活性氧化鋁和氧化硅等,具有相當(dāng)大的吸附作用,粉煤灰對無機(jī)磷酸根不是單純吸附,其中CaO、FeO、Al2O3等可以和磷酸根生成不溶或直溶性沉淀現(xiàn)象,因而在廢水處理方面具有廣闊的應(yīng)用前景。試驗(yàn)結(jié)果表明,粉煤灰是一種有效的吸附劑,在含P質(zhì)量濃度為50～120mg/L,粉煤灰用量每50mg為2～2.5g,粒徑范圍140～160目,pH中性的實(shí)驗(yàn)條件下,磷的去除率最高可達(dá)99%以上。丁文明、黃霞等合成的鐵鈰復(fù)合除磷劑除磷效果也比較好。它是通過鐵鹽與鈰鹽的混合溶液與堿液反應(yīng)合成的,對水溶液中的磷酸鹽具有高效吸附作用。經(jīng)正交試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),鹽溶液中鐵、鈰離子的含量是影響除磷效果的最重要因素,此外合成溫度、干燥溫度也對吸附性能有一定影響。各種測試證明,結(jié)晶破碎是復(fù)合除磷劑比表面積增大的主要原因,而比表面積增大又是高效吸附除磷的主要原因。預(yù)計(jì)以后會出現(xiàn)更多吸附除磷的吸附劑。

2.4 其他的除磷方法

鄒偉國等研究的新型雙污泥脫氮除磷工藝系統(tǒng)處理生活污水取得成功。傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝多采用單污泥系統(tǒng),因此存在著硝化和除磷泥齡之間的矛盾,將活性污泥法與生物膜法相結(jié)合,可解決這個(gè)問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該工藝對PO43-的去除率達(dá)到了90%,處理效果穩(wěn)定,對水質(zhì)的適應(yīng)能力很強(qiáng)。陳瀅等進(jìn)行了低溶解氧SBR除磷工藝的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在全程低氧曝氣的SBR系統(tǒng)內(nèi)聚磷菌可得到富集,并出現(xiàn)了明顯的放磷、過量吸磷現(xiàn)象。該方法要注意的是污泥負(fù)荷對COD去除率和除磷效果的影響較大,因此要選擇合適的污泥負(fù)荷。污泥負(fù)荷過高時(shí)會導(dǎo)致非絲菌污泥膨脹。方茜等利用SBR法處理低碳城市污水取得進(jìn)展,解決了處理碳、氮、磷比例失調(diào)(碳量偏低)城市污水如何保證氮磷高效去除的難點(diǎn)。結(jié)果表明,利用此法處理廣州地區(qū)低碳城市污水,出水有機(jī)物、氨氮及總磷均達(dá)標(biāo),且磷的釋放量越大則出水磷總濃度就越低。實(shí)踐證明,SBR法具有流程簡單,不需要污泥回流,脫氮除磷效果好的特點(diǎn)。

3 排放廢水污染的控制

對于已排放的含磷廢水,決不能放任自流,應(yīng)采取必要的手段與措施加以控制和恢復(fù)。首先,對于已經(jīng)排放的廢水應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視其動向,把其控制在一定范圍之內(nèi),這樣可以避免更多的區(qū)域遭受污染;然后,要對正在排放和將要排放的含磷廢水采取嚴(yán)格的措施使其禁排,這樣可以把排放的廢水總量控制在一定范圍之內(nèi),為后面的廢水處理提供方便;最后,對于已經(jīng)排放的含磷廢水還應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的治理。由于已經(jīng)排放的廢水不容易收集進(jìn)行系統(tǒng)的處理,我們可采用化學(xué)沉淀的方法進(jìn)行凈化。對于已遭受污染的區(qū)域,原有生態(tài)系統(tǒng)的功能已經(jīng)遭到破壞,自我恢復(fù)調(diào)節(jié)的能力變得比較脆弱,因此讓其免遭再次污染尤為關(guān)鍵。

4 污染水域的恢復(fù)

廢水處理的最終目的是恢復(fù)其本來面目,使其對人及周圍的環(huán)境保持一種良性的狀態(tài)。因此,對污染水域的恢復(fù)就變得極為重要。當(dāng)前應(yīng)用的主要方法有:物理措施、化學(xué)措施、生物措施等。物理措施主要是減少進(jìn)入水體營養(yǎng)物的數(shù)量;采用機(jī)械攪動和曝氣破壞水體分層,增加水體流動性;機(jī)械收獲藍(lán)綠藻等,但效果不甚理想。化學(xué)措施就是采用殺藻劑、除藻劑作為應(yīng)急措施,實(shí)踐證明不能有效控制水質(zhì)富營養(yǎng)化,還造成了新的公害。生物措施就是培育食磷細(xì)菌、動物或植物來吸收水體中的氮磷物質(zhì)。云南的滇池治理就是其中比較典型的例子。近年來大量城市污水排入滇池,使水質(zhì)迅速惡化,藍(lán)藻水華嚴(yán)重?？茖W(xué)家選定了一塊區(qū)域進(jìn)行示范性生物試驗(yàn)。在此區(qū)域投放各種蟲子180多種,并種植了水草。針對白鰱魚、花鰱魚的主食是藍(lán)藻,科研人員在示范區(qū)內(nèi)投放進(jìn)大量的白鰱魚與花鰱魚。研究表明,每條鰱魚每年平均能長3～4kg,而其每長1kg,需要吞食藍(lán)藻40～50kg,1條鰱魚年平均能吞食藍(lán)藻150kg,這樣,投放適量的鰱魚就能有效控制藍(lán)藻的發(fā)生量。在示范區(qū)現(xiàn)場,整個(gè)水面十分純凈。據(jù)了解,本項(xiàng)控藻漁業(yè)示范工程于2003年結(jié)束,其科研成果為未來滇池的生態(tài)治理提供有益的嘗試。

5 總結(jié)

含磷廢水的處理問題是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,主要有污染源控制、污水的處理以及排放污水的控制與恢復(fù)等幾個(gè)方面組成。筆者根據(jù)對廢水處理問題的理解,總結(jié)出以下幾點(diǎn):

(1)排放廢水污染的控制與恢復(fù)可以認(rèn)為是除磷問題的后續(xù)工作,是對前者的重要補(bǔ)充。因此,應(yīng)高度重視,應(yīng)采取積極有效的方法進(jìn)行及時(shí)的治理。

(2)含磷廢水處理技術(shù),是處理含磷廢水的關(guān)鍵。沉淀法作為傳統(tǒng)的除磷方法,在理論工藝技術(shù)方面比較成熟,但還存在著除磷過程中產(chǎn)生一些污泥以及除磷不夠徹底等問題,如能解決將還有很大的發(fā)展空間;生物法成功地解決了沉淀法污泥難處理的缺點(diǎn)且無二次污染現(xiàn)象,具有很大的市場競爭優(yōu)勢;對于吸附法和其他一些新型的除磷技術(shù),雖然具有除磷效率高以及運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),但在理論技術(shù)方面還存在不足,需要不斷改進(jìn)和提高。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該根據(jù)含磷廢水的不同特性,選擇恰當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)進(jìn)行合理的搭配,才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的同步優(yōu)化。

(3)對于含磷廢水的主要來源,采取一定的方法與手段加以控制,是廢水處理的首要環(huán)節(jié)。把這一點(diǎn)做好了就可以。

來源:《工業(yè)安全與環(huán)?！?/span>  作者:田鋒等

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