污水除磷技术

除磷是指污水中磷的去除。在污水中，磷具有固体形态和溶解形态之间循环转化的性质，而污水除磷就是在磷的这一性质基础上发展起来的。

污水除磷技术包括:化学除磷法，使磷成为不溶性固体沉淀，并与污水分离；生物除磷法，使溶解状态的磷被微生物摄取，与微生物结合，并随微生物从污水分离。

根据污水中磷的不同存在方式，应采用不同的除磷技术。

如何去除废水中的磷？

常规的生物处理法可以通过剩余污泥排放和处理去除废水中的部分磷，而一些特殊的工艺或普通的工艺具有除磷功能，经过运行方式的调整，可以达到更好的除磷效果。具体方法有A/O，A/O，SBR，SBR。而生物处理法除磷效果有限。当磷的排放标准很高时，往往需要采用化学除磷或生物法与化学除磷相结合。

化学除磷是在水中加入化学药剂生成不溶性磷酸盐，然后通过沉淀、气浮或过滤的方法去除污水中的磷。化学除磷常用的药剂有石灰、铝盐、铁盐。

第一，化学除磷

1.石灰脱磷

石灰除磷就是加入石灰与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀。

石灰进入水中后，首先与水的碱性反应生成碳酸钙沉淀，然后多余的钙离子可以与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀。因此，石灰的需要量主要取决于待处理废水的碱度处理，而不是废水的磷酸盐含量。

此外，废水中镁的硬度也是影响石灰除磷的一个因素。因为在高pH值条件下，生成的Mg(OH)2沉淀为胶体沉淀，不仅消耗石灰，而且不利于污泥脱水。

pH值对石灰除磷有很大影响。随着pH值的增加，羟基磷灰石的溶解度急剧下降，即磷的去除率增加。pH值大于9.5后，水中的所有磷酸盐都变成不溶性沉淀物。一般控制pH在9.5~10之间，除磷效果较好。

不同废水中石灰的用量应通过试验确定。

从石灰中除磷有三种具体方法。一是加在污水植物初沉池之前，但加在污水生物处理二沉池之后；第三，在生物处理系统之后加入石灰，并配备碳酸化系统。

2.铝盐除磷

硫酸铝和硫酸钠通常用于从铝中除去磷。不同的是，加入硫酸铝会降低废水的pH值，而加入硫酸钠会提高废水的pH值。因此，硫酸铝和硫酸钠分别适用于处理碱性和酸性废水。

铝的添加是灵活的。可以在初沉池之前、曝气池中或曝气池和二沉池之间添加。也可将化学除磷与生物处理系统分离，以二沉池出水为原水，投加铝盐进行混凝过滤，或在滤池前投加铝盐进行微絮凝过滤。

在初沉池前添加可以提高初沉池中有机物和SS的去除率；在曝气池和二沉池之间增加了通道或管道中的紊流，有助于提高药剂的混合效果；由于生物处理对磷的水解作用，在生物处理系统之后加入可以使除磷效果更好。

由于废水碱度和有机物的影响，除磷的化学反应是一个复杂的过程，铝盐的最佳投加量不能通过计算来确定，必须通过实验来确定。

3.铁盐脱磷

氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁、硫酸铁都可以用来除磷，常用的是氯化铁。

与铝盐类似，大量的氯化铁要满足与碱性反应生成的Fe(OH)3的要求，才能促进胶体磷酸铁的沉淀分离。铁沉淀的最佳pH范围为4.5~5.0，实际应用中的pH值约为7甚至大于7，仍有较好的除磷效果。

在城市污水中加入约45～90mg/L的氯化铁，可去除85%～90%的磷。像铝盐一样，铁盐可以在预处理、二级处理或三级处理阶段加入。

但是化学除磷会引起一些问题:

1.化学除磷的大问题是污水处理污泥量会明显增加。

因为除磷过程中产生的金属磷酸盐和金属氢氧化物以悬浮固体的形式存在于水中，最终成为污泥。在初沉池前加入金属盐会使初沉池内的污泥增加60%~100%，整个污水处理厂的污泥增加60%~70%。在二级处理工艺中加入金属盐会使剩余污泥增加35%~45%。

2.化学除磷会使污泥浓度降低20%左右，所以污泥体积会增加，从而增加污泥处理和处置的难度。

3.当使用化学除磷时，流出物中可溶性固体的含量增加。如果固液分离不好，铁盐除磷会使出水泛红。

二、生物除磷

1.生物除磷原理

污水生物除磷的原理是人为创造一个生物过剩除磷过程，达到可控的除磷效果。整个过程必须通过创造厌氧环节，利用厌氧微生物的作用来实现生物除磷过程。

1)厌氧条件下磷释放

在没有溶解氧或硝酸盐氮的情况下，兼性细菌可以通过发酵将可溶性BOD5转化为低分子挥发性有机酸VFA。聚磷细菌从污水中吸收这些发酵产物或VFA，并将它们运输到细胞中，将它们同化为细胞内碳能量储存物质PHB。所需的能力来自于多磷酸盐的水解和细胞内糖的糖酵解，从而导致磷酸盐的释放。

2)有氧条件下的磷吸收

在好氧条件下，聚磷菌的活性得到恢复，超过所需生长量的磷以聚磷的形式储存起来。PHB氧化代谢产生能量，用于磷吸收和磷积累合成。能量以多聚磷酸高能键的形式被捕获和储存，磷酸盐从水中被去除。

3)富磷污泥的排放

产生的富磷污泥以剩余污泥的形式排出，从而去除磷。从能量上看，聚磷菌在厌氧条件下释放磷获得能量吸收废水中的溶解性有机物，在好氧条件下降解吸收溶解性有机物获得能量吸收磷。

除磷的关键是厌氧区的设置，厌氧区可以说是聚磷菌的生物选择器。聚磷菌可以吸收低分子基质，并在短暂的厌氧条件下快速同化储存这些发酵产物，即厌氧区为聚磷菌提供了竞争优势。

这样就可以在处理系统中选择性增殖能够大量吸收磷的聚磷菌，通过去除磷含量高的剩余污泥达到除磷的目的。这种选择性增殖的另一个优点是抑制了丝状菌的增殖，避免了沉淀性能差的污泥的可能。因此，厌氧/好氧生物除磷工艺一般不会引起污泥膨胀。

2.生物除磷的影响因素:

1)溶解氧

首先，厌氧区必须严格控制厌氧环境，这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力和PHB合成能力。其次，好氧区必须提供足够的溶解氧，以满足聚磷菌降解储存的PHB并为其过量吸磷释放足够能量的要求。一般厌氧段DO应严格控制在0.2mg/L以下，好氧段DO应严格控制在2mg/L以上。

2)厌氧区的硝态氮

硝态氮包括硝酸盐和亚硝酸盐。硝态氮的存在还会消耗有机基质，抑制聚磷菌释放磷，从而影响聚磷菌在好氧条件下对磷的吸收。此外，硝态氮的存在会被一些聚磷菌作为电子受体反硝化，但从未影响它们以发酵产物为电子受体发酵产酸的能力，抑制聚磷菌的释磷和吸磷以及PHB合成能力。

3)温度

一般来说，在5~30℃范围内，可以获得较好的除磷效果。

4)pH值

当pH值在6~8范围内时，磷的释放相对稳定。

5)BOD负荷和有机物特性

一般来说，进水中的BOD5/TP应大于15，以保证聚磷菌有足够的底物，从而获得理想的除磷效果。因此，可以采用部分进水和穿越初沉池来获得除磷所需的BOD5量。

6)泥龄

生物处理除磷系统的污泥龄一般控制在3.5~7d。

3.废水生物除磷的方法有哪些？

废水生物除磷包括厌氧释磷和好氧吸磷两个过程，所以工艺流程废水生物除磷由厌氧和好氧两部分组成。根据磷的最终去除方式和构筑物的组成，除磷工艺流程可分为主流程除磷工艺和副流程除磷工艺。

主流除磷工艺的厌氧段在处理污水的流向，最终除磷通过剩余污泥排出。典型的方法是厌氧/好氧(A/O)工艺，其他方法是厌氧/缺氧/好氧(A

侧流工艺的厌氧段不在处理污水的水流方向，而是在回流污泥的侧流上。具体方法是将部分含磷回流污泥分流至厌氧段释放磷，然后通过石灰沉淀将富磷上清液除磷。

4.除磷设施运行管理注意事项

1)厌氧段是生物除磷的关键环节，其容积一般按水力停留时间0.5~2h确定。如果进水中可生物降解有机物含量较高，应尽量减少水力停留时间，以保证好氧段进水的BOD5含量。

2)如果磷的排放标准很高，选择的除磷工艺不能满足出水要求，可以增加化学除磷或过滤处理去除水中残留的低含量磷。

3)生物除磷工艺的机理是将溶出物转移到活性污泥生物细胞中，通过剩余污泥的排放将其从系统中去除。在污泥处理的过程中，如果出现厌氧状态，剩余污泥中的磷会休眠，重新被释放出来。

重力浓缩容易产生厌氧状态，有除磷要求的剩余污泥处理不能采用这种方法。而应采用气浮选矿、机械选矿、皮带重力选矿等不产生厌氧状态的选矿方法。如果重力浓缩是唯一的选择，则必须在工艺流程中添加化学沉淀设施，以去除浓缩上清液中包含的磷。

4)泥龄是影响生物脱氮除磷的主要因素。脱氮要求越高，污泥龄越长。污泥龄越长，除磷效果越差。特别是当进水BOD5/TP小于20时，泥龄越短越好。

但如果进水BOD5较低，活性污泥生长较慢，无法控制泥龄过短，此时必须进行化学除磷。

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