除磷是指污水中磷的去除。在污水中，磷具有固體形態(tài)和溶解形態(tài)之間循環(huán)轉(zhuǎn)化的性質(zhì)，而污水除磷就是在磷的這一性質(zhì)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

污水除磷技術(shù)包括:化學(xué)除磷法，使磷成為不溶性固體沉淀，并與污水分離；生物除磷法，使溶解狀態(tài)的磷被微生物攝取，與微生物結(jié)合，并隨微生物從污水分離。

根據(jù)污水中磷的不同存在方式，應(yīng)采用不同的除磷技術(shù)。

如何去除廢水中的磷？

常規(guī)的生物處理法可以通過剩余污泥排放和處理去除廢水中的部分磷，而一些特殊的工藝或普通的工藝具有除磷功能，經(jīng)過運行方式的調(diào)整，可以達(dá)到更好的除磷效果。具體方法有A/O，A/O，SBR，SBR。而生物處理法除磷效果有限。當(dāng)磷的排放標(biāo)準(zhǔn)很高時，往往需要采用化學(xué)除磷或生物法與化學(xué)除磷相結(jié)合。

化學(xué)除磷是在水中加入化學(xué)藥劑生成不溶性磷酸鹽，然后通過沉淀、氣浮或過濾的方法去除污水中的磷?；瘜W(xué)除磷常用的藥劑有石灰、鋁鹽、鐵鹽。

第一，化學(xué)除磷

1.石灰脫磷

石灰除磷就是加入石灰與磷酸鹽反應(yīng)生成羥基磷灰石沉淀。

石灰進(jìn)入水中后，首先與水的堿性反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，然后多余的鈣離子可以與磷酸鹽反應(yīng)生成羥基磷灰石沉淀。因此，石灰的需要量主要取決于待處理廢水的堿度處理，而不是廢水的磷酸鹽含量。

此外，廢水中鎂的硬度也是影響石灰除磷的一個因素。因為在高pH值條件下，生成的Mg(OH)2沉淀為膠體沉淀，不僅消耗石灰，而且不利于污泥脫水。

pH值對石灰除磷有很大影響。隨著pH值的增加，羥基磷灰石的溶解度急劇下降，即磷的去除率增加。pH值大于9.5后，水中的所有磷酸鹽都變成不溶性沉淀物。一般控制pH在9.5~10之間，除磷效果較好。

不同廢水中石灰的用量應(yīng)通過試驗確定。

從石灰中除磷有三種具體方法。一是加在污水植物初沉池之前，但加在污水生物處理二沉池之后；第三，在生物處理系統(tǒng)之后加入石灰，并配備碳酸化系統(tǒng)。

2.鋁鹽除磷

硫酸鋁和硫酸鈉通常用于從鋁中除去磷。不同的是，加入硫酸鋁會降低廢水的pH值，而加入硫酸鈉會提高廢水的pH值。因此，硫酸鋁和硫酸鈉分別適用于處理堿性和酸性廢水。

鋁的添加是靈活的。可以在初沉池之前、曝氣池中或曝氣池和二沉池之間添加。也可將化學(xué)除磷與生物處理系統(tǒng)分離，以二沉池出水為原水，投加鋁鹽進(jìn)行混凝過濾，或在濾池前投加鋁鹽進(jìn)行微絮凝過濾。

在初沉池前添加可以提高初沉池中有機物和SS的去除率；在曝氣池和二沉池之間增加了通道或管道中的紊流，有助于提高藥劑的混合效果；由于生物處理對磷的水解作用，在生物處理系統(tǒng)之后加入可以使除磷效果更好。

由于廢水堿度和有機物的影響，除磷的化學(xué)反應(yīng)是一個復(fù)雜的過程，鋁鹽的最佳投加量不能通過計算來確定，必須通過實驗來確定。

3.鐵鹽脫磷

氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵都可以用來除磷，常用的是氯化鐵。

與鋁鹽類似，大量的氯化鐵要滿足與堿性反應(yīng)生成的Fe(OH)3的要求，才能促進(jìn)膠體磷酸鐵的沉淀分離。鐵沉淀的最佳pH范圍為4.5~5.0，實際應(yīng)用中的pH值約為7甚至大于7，仍有較好的除磷效果。

在城市污水中加入約45～90mg/L的氯化鐵，可去除85%～90%的磷。像鋁鹽一樣，鐵鹽可以在預(yù)處理、二級處理或三級處理階段加入。

但是化學(xué)除磷會引起一些問題:

1.化學(xué)除磷的大問題是污水處理污泥量會明顯增加。

因為除磷過程中產(chǎn)生的金屬磷酸鹽和金屬氫氧化物以懸浮固體的形式存在于水中，最終成為污泥。在初沉池前加入金屬鹽會使初沉池內(nèi)的污泥增加60%~100%，整個污水處理廠的污泥增加60%~70%。在二級處理工藝中加入金屬鹽會使剩余污泥增加35%~45%。

2.化學(xué)除磷會使污泥濃度降低20%左右，所以污泥體積會增加，從而增加污泥處理和處置的難度。

3.當(dāng)使用化學(xué)除磷時，流出物中可溶性固體的含量增加。如果固液分離不好，鐵鹽除磷會使出水泛紅。

二、生物除磷

1.生物除磷原理

污水生物除磷的原理是人為創(chuàng)造一個生物過剩除磷過程，達(dá)到可控的除磷效果。整個過程必須通過創(chuàng)造厭氧環(huán)節(jié)，利用厭氧微生物的作用來實現(xiàn)生物除磷過程。

1)厭氧條件下磷釋放

在沒有溶解氧或硝酸鹽氮的情況下，兼性細(xì)菌可以通過發(fā)酵將可溶性BOD5轉(zhuǎn)化為低分子揮發(fā)性有機酸VFA。聚磷細(xì)菌從污水中吸收這些發(fā)酵產(chǎn)物或VFA，并將它們運輸?shù)郊?xì)胞中，將它們同化為細(xì)胞內(nèi)碳能量儲存物質(zhì)PHB。所需的能力來自于多磷酸鹽的水解和細(xì)胞內(nèi)糖的糖酵解，從而導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。

2)有氧條件下的磷吸收

在好氧條件下，聚磷菌的活性得到恢復(fù)，超過所需生長量的磷以聚磷的形式儲存起來。PHB氧化代謝產(chǎn)生能量，用于磷吸收和磷積累合成。能量以多聚磷酸高能鍵的形式被捕獲和儲存，磷酸鹽從水中被去除。

3)富磷污泥的排放

產(chǎn)生的富磷污泥以剩余污泥的形式排出，從而去除磷。從能量上看，聚磷菌在厭氧條件下釋放磷獲得能量吸收廢水中的溶解性有機物，在好氧條件下降解吸收溶解性有機物獲得能量吸收磷。

除磷的關(guān)鍵是厭氧區(qū)的設(shè)置，厭氧區(qū)可以說是聚磷菌的生物選擇器。聚磷菌可以吸收低分子基質(zhì)，并在短暫的厭氧條件下快速同化儲存這些發(fā)酵產(chǎn)物，即厭氧區(qū)為聚磷菌提供了競爭優(yōu)勢。

這樣就可以在處理系統(tǒng)中選擇性增殖能夠大量吸收磷的聚磷菌，通過去除磷含量高的剩余污泥達(dá)到除磷的目的。這種選擇性增殖的另一個優(yōu)點是抑制了絲狀菌的增殖，避免了沉淀性能差的污泥的可能。因此，厭氧/好氧生物除磷工藝一般不會引起污泥膨脹。

2.生物除磷的影響因素:

1)溶解氧

首先，厭氧區(qū)必須嚴(yán)格控制厭氧環(huán)境，這直接關(guān)系到聚磷菌的生長狀況、釋磷能力和PHB合成能力。其次，好氧區(qū)必須提供足夠的溶解氧，以滿足聚磷菌降解儲存的PHB并為其過量吸磷釋放足夠能量的要求。一般厭氧段DO應(yīng)嚴(yán)格控制在0.2mg/L以下，好氧段DO應(yīng)嚴(yán)格控制在2mg/L以上。

2)厭氧區(qū)的硝態(tài)氮

硝態(tài)氮包括硝酸鹽和亞硝酸鹽。硝態(tài)氮的存在還會消耗有機基質(zhì)，抑制聚磷菌釋放磷，從而影響聚磷菌在好氧條件下對磷的吸收。此外，硝態(tài)氮的存在會被一些聚磷菌作為電子受體反硝化，但從未影響它們以發(fā)酵產(chǎn)物為電子受體發(fā)酵產(chǎn)酸的能力，抑制聚磷菌的釋磷和吸磷以及PHB合成能力。

3)溫度

一般來說，在5~30℃范圍內(nèi)，可以獲得較好的除磷效果。

4)pH值

當(dāng)pH值在6~8范圍內(nèi)時，磷的釋放相對穩(wěn)定。

5)BOD負(fù)荷和有機物特性

一般來說，進(jìn)水中的BOD5/TP應(yīng)大于15，以保證聚磷菌有足夠的底物，從而獲得理想的除磷效果。因此，可以采用部分進(jìn)水和穿越初沉池來獲得除磷所需的BOD5量。

6)泥齡

生物處理除磷系統(tǒng)的污泥齡一般控制在3.5~7d。

3.廢水生物除磷的方法有哪些？

廢水生物除磷包括厭氧釋磷和好氧吸磷兩個過程，所以工藝流程廢水生物除磷由厭氧和好氧兩部分組成。根據(jù)磷的最終去除方式和構(gòu)筑物的組成，除磷工藝流程可分為主流程除磷工藝和副流程除磷工藝。

主流除磷工藝的厭氧段在處理污水的流向，最終除磷通過剩余污泥排出。典型的方法是厭氧/好氧(A/O)工藝，其他方法是厭氧/缺氧/好氧(A

側(cè)流工藝的厭氧段不在處理污水的水流方向，而是在回流污泥的側(cè)流上。具體方法是將部分含磷回流污泥分流至厭氧段釋放磷，然后通過石灰沉淀將富磷上清液除磷。

4.除磷設(shè)施運行管理注意事項

1)厭氧段是生物除磷的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其容積一般按水力停留時間0.5~2h確定。如果進(jìn)水中可生物降解有機物含量較高，應(yīng)盡量減少水力停留時間，以保證好氧段進(jìn)水的BOD5含量。

2)如果磷的排放標(biāo)準(zhǔn)很高，選擇的除磷工藝不能滿足出水要求，可以增加化學(xué)除磷或過濾處理去除水中殘留的低含量磷。

3)生物除磷工藝的機理是將溶出物轉(zhuǎn)移到活性污泥生物細(xì)胞中，通過剩余污泥的排放將其從系統(tǒng)中去除。在污泥處理的過程中，如果出現(xiàn)厭氧狀態(tài)，剩余污泥中的磷會休眠，重新被釋放出來。

重力濃縮容易產(chǎn)生厭氧狀態(tài)，有除磷要求的剩余污泥處理不能采用這種方法。而應(yīng)采用氣浮選礦、機械選礦、皮帶重力選礦等不產(chǎn)生厭氧狀態(tài)的選礦方法。如果重力濃縮是唯一的選擇，則必須在工藝流程中添加化學(xué)沉淀設(shè)施，以去除濃縮上清液中包含的磷。

4)泥齡是影響生物脫氮除磷的主要因素。脫氮要求越高，污泥齡越長。污泥齡越長，除磷效果越差。特別是當(dāng)進(jìn)水BOD5/TP小于20時，泥齡越短越好。

但如果進(jìn)水BOD5較低，活性污泥生長較慢，無法控制泥齡過短，此時必須進(jìn)行化學(xué)除磷。

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