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1含磷廢水的主要來(lái)源

含磷廢水的主要來(lái)源如下:①根據(jù)來(lái)源分類主要來(lái)自于各種洗滌劑、工業(yè)原料、農(nóng)業(yè)肥料的生產(chǎn)過(guò)程以及人體的排泄等;②根據(jù)磷的存在形態(tài)可分為無(wú)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(lái)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(duì)磷的富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)注,于是洗滌劑的無(wú)磷化問(wèn)題便成為研究的熱點(diǎn)。人們通過(guò)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(lái)合成無(wú)磷洗衣粉取代原來(lái)的含磷洗衣粉取得了不錯(cuò)的效果;對(duì)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(guò)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更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(duì)于人體的排泄,可以對(duì)其進(jìn)行特殊處理后用于農(nóng)業(yè)肥料。  

2 含磷廢水的處理方法

目前,國(guó)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(wú)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(guó)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(lái)的。目前,國(guó)外常用的生物脫磷技術(shù)主要有3種:一,向曝氣貯水池中添加混凝劑脫磷;二,利用土壤處理,正磷酸根離子會(huì)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(guó)內(nèi)外應(yīng)用尤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(méi)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(duì)于二級(jí)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(guò)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(duì)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?cè)谘兄崎_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(guò)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(wèn)題?；炷恋矸ㄊ且环N傳統(tǒng)的除磷方法,具有簡(jiǎn)便易行,處理效果好的優(yōu)點(diǎn)。但是長(zhǎng)期的運(yùn)行結(jié)果表明,化學(xué)沉淀劑的投加會(huì)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(huì)產(chǎn)生一定量的污泥。另外,研究表明:除磷效率對(duì)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(dòng)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(lái)取代原來(lái)的幾套回流系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)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(jiǎn)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(duì)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(duì)無(wú)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,磷的去除率至高可達(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(guò)鐵鹽與鈰鹽的混合溶液與堿液反應(yīng)合成的,對(duì)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重要因素,此外合成溫度、干燥溫度也對(duì)吸附性能有一定影響。各種測(cè)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(huì)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(guó)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(wèn)題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該工藝對(duì)PO43-的去除率達(dá)到了90%,處理效果穩(wěn)定,對(duì)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(guò)量吸磷現(xiàn)象。該方法要注意的是污泥負(fù)荷對(duì)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(guò)高時(shí)會(huì)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(jiǎn)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(duì)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)。對(duì)于已經(jīng)排放的廢水應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視其動(dòng)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(duì)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;至后,對(duì)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(duì)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)

廢水處理的目的是恢復(fù)其本來(lái)面目,使其對(duì)人及周圍的環(huán)境保持一種良性的狀態(tài)。因此,對(duì)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(yíng)養(yǎng)物的數(shù)量;采用機(jī)械攪動(dòng)和曝氣破壞水體分層,增加水體流動(dòng)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(yíng)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(dòng)物或植物來(lái)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(lái)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。科學(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(duì)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(zhǎng)3～4kg,而其每長(zhǎng)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(chǎng),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(lái)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(wèn)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(duì)廢水處理問(wèn)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(wèn)題的后續(xù)工作,是對(duì)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(guò)程中產(chǎn)生一些污泥以及除磷不夠徹底等問(wèn)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(wú)二次污染現(xiàn)象,具有很大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);對(duì)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(duì)于含磷廢水的主要來(lái)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。