除磷剂在废水处理中的应用

目前，除磷技术在不断完善和发展，除磷剂的种类也越来越多。常用的除磷方法有四种，即化学法、结晶法、生物法和吸附法。其中，化学除磷是早期的除磷方法，出水只需投加药剂即可稳定达标。但由于大量消耗化学药剂，处理成本普遍较高，并产生大量二次污泥，不利于后续处理。结晶法作为接触除磷法，成本低，容易控制，但维护成本高，容易堵塞。生物法因其成本低、环境友好而被广泛应用于污水处理工程中，但处理效果不稳定，且高度依赖于水中有机物的浓度。单一的生物处理技术无法满足排放标准，因此生物技术与化学技术的结合越来越受到重视和推广。然而，高效、稳定、环境友好的除磷剂却很少，因此研发具有良好除磷效果的微生物菌株是关键。相比之下，吸附除磷技术具有选择性高、性能稳定、可解吸再生、无二次污染等优点，成为目前除磷领域的研究热点。

1.脱磷剂的种类及脱磷机理

1.1物理和化学脱磷剂

目前常用的物理化学脱磷剂主要有铝盐、铁盐和钙盐。其中，铝盐脱磷剂有三种，分别是硫酸铝(Al(2SO4)3)、氯化铝(AlCl3)和聚合氯化铝(PAC)。一般认为除磷机理主要包括两个过程:金属离子与磷酸根离子反应去除可溶性磷和金属离子水解后络合物对污水中有机磷和不溶性磷的混凝作用。为了证实铝盐脱磷剂主要是吸附还是化学反应沉淀，陆震等人发现这类药剂的脱磷沉淀中磷酸铝比例较小，含有大量吸附的铝盐和氢氧化铝，过程主要是吸附共沉淀。对比这三种除磷剂，以生活污水为处理对象进行相关实验。结果表明，聚合氯化铝用量少，效果好，出水稳定。当投加量为60mg/L时，可以达到预期的除磷效果。

市场上常用的铁盐脱磷剂主要有三氯化铁(FeCl3 6H2O)、硫酸亚铁(FeSO4 7H2O)和聚合硫酸铁(PFS)。其机理与铝盐的两种过程相似，但文献未验证是混凝作用还是化学作用占主导地位。FeCl3 6H2O很少单独作为污水深度处理的除磷剂，但可以直接加入生化系统提高除磷效率。在朱亮各向同性SBR系统中加入FeCl3 6H2O，平均除磷效率由76%提高到90%，但对微生物有一定毒性。陈艳丽等人发现，在生化池中加入FeSO 47H2O可以迅速提高除磷效果，但对活性污泥的性质没有影响。某环保公司用FeSO4 7h2o和PFS对比低浓度含磷废水的除磷效果。结果表明，在相同的投加量下，硫酸铁的去除率明显高于聚合硫酸铁。由于feso 4·7h2o的成本远低于PFS，因此当TP浓度较低时，可以通过实验确定feso 4·7h2o的处理效果。

钙盐一般指石灰(Ca(OH)2)和氯化钙(CaCl2)，价格便宜。主要是将钙盐直接投加到废水中，通过生成钙磷沉淀来去除废水中的磷。目前，研究者对除磷过程中pH值的适宜条件仍有争议。如张等人发现，当pH值为10 ~ 11时，磷的去除率较好。在相同浓度下，李长江等人认为pH值在8.5~9.5时除磷效果较好。为了更好地选择合适的pH值来提高钙盐除磷效率，李生结合pH值和·OH的影响来探索除磷产物的控制机理，发现较好的pH值只与废水的初始pH值和磷酸盐浓度有关。

1.2微生物制剂

微生物菌剂的制备是基于微生物厌氧释磷和好氧吸磷的生物除磷机理。目标微生物(聚磷菌)在工业生产中扩大后，与生物酶、营养物质、催化剂等物质复配，形成活性菌剂，可有效降低废水中的磷含量，通过复配，效果优于单纯的生物处理工艺。

随着微生物菌剂优势的凸显，各种微生物菌剂的R&D和制剂企业也在逐年增加，使用量也在逐年扩大。如污水处理生物菌种，由酵母菌、乳酸菌、硝化细菌、硫细菌、枯草芽孢杆菌等多种有益菌种组成。一种除磷专用微生物菌剂，由植物源枯草芽孢杆菌、高效功能菌、絮凝菌、短链脂肪酸SCFA、酶制剂等复合而成。碧峰益除磷产品由除磷菌、生物酶、营养物质、催化剂等制成。与物理化学药剂相比，微生物菌剂虽然具有持效期长、污泥量少、无二次污染等优点，但处理速度相对较慢，一般需要先活化再投加。

1.3新型复合脱磷剂

新型复合除磷剂是由前两种除磷剂演变而来的。研究中发现，两种或两种以上除磷剂的复配比单一除磷剂的除磷效果更好。因此，新型除磷剂在应用中应运而生。在以前的研究中，几种脱磷剂，如铝盐、铁盐、钙盐和聚丙烯酰胺(PAM)通过一些搅拌手段混合，甚至连续加入。聂等人制备了一种有机-无机复合膨润土吸附剂，用于含磷废水的处理，除磷率达到97.55%。张大群等利用磷锁定剂和微生物菌剂复合技术治理富营养化水体，表现出明显的除磷效果和长效性。随着技术的进步，复合脱磷剂从简单的混合发展到交联、共沉淀、包埋等几种技术。如杨雪等人通过共沉淀法制备了一种对磷具有良好吸附性的新型铁铜复合吸附剂，具有很好的应用前景。陈力等用反相悬浮交联法制备了质子化壳聚糖/磁性复合材料，揭示了该材料的吸附过程主要是化学吸附。然而，这些新型复合脱磷剂大多还处于试验阶段，没有得到广泛的推广和应用。

2.除磷剂在废水中的应用

在项目上，随着环保政策的日益严格，单纯的生物除磷工艺难以使出水达到国家排放标准；单纯的化学除磷工艺会增加成本和二次污染。为了在不增加成本的情况下提高处理效率，采用了“生物+化学”组合除磷工艺。朱等结合某镇污水处理厂在氧化沟工艺中加入PFS，出水稳定，TP ≤ 0.25mg/L，谢等考察了用FeCl3 6H2O处理AB工艺出水。当投加量为75×10-6时，出水稳定，TP

3.结论

由于各种脱磷剂都存在一定的缺陷，促使其向新型高效多功能脱氮除磷剂发展。基于“优势互补”的原则，开发了一种新型高效多功能脱氮除磷剂，并对其在水环境中的耦合机理进行了研究，以避免药剂的屏蔽效应，更有效地解决水污染问题。因此，为严格控制水体总磷含量，满足市场需求，研发经济高效的多功能脱氮除磷剂有着巨大的市场需求，不仅可以全面提升企业在环境水污染治理方面的水平和市场竞争力，还将极大地推动我国重点湖泊、重要水库、近岸海域汇水区等敏感区域的富营养化治理进程，具有重要的社会、经济和环境生态效益，具有巨大的开发应用前景。(来源:航天田凯环保科技有限公司、长沙环保(服务)工业技术研究院)

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