污水中的磷主要来源于人类活动,包括农业、工业和生活废水等。磷在自然界中通常不会以自由态存在,而是以含磷化合物的形式出现。在污水处理领域,磷可以分为无机磷(如正磷酸盐、偏磷酸盐、聚磷酸盐)和有机磷(如农药、洗涤剂中的成分)。这些磷化合物可以通过不同的途径进入水体,并可能引发一系列环境问题,比如水体富营养化 1。
磷的存在形式
无机磷:几乎都以各种磷酸盐形式存在,例如正磷酸盐(PO4^3-)、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐以及聚合磷酸盐(如焦磷酸盐、三磷酸盐)。
有机磷:大多是有机磷农药(如乐果、甲基对硫磷等),它们大多呈胶体和颗粒状,不溶于水但易溶于有机溶剂 1。
除磷方法与原理
化学沉淀法
化学沉淀法是通过向污水中添加特定的化学药剂(如铝盐、铁盐或石灰),使磷形成难溶性的磷酸盐沉淀物,然后通过固液分离技术去除这些沉淀物。此过程不仅涉及到沉淀反应,还包含了化学絮凝作用 5。
影响因素:
pH值:金属离子与磷酸根结合的最佳pH范围通常为6.0至8.0之间 1。
温度:温度会影响化学反应速率,但通常不是限制因素。
药剂量:必须根据实际磷浓度精确控制药剂量 1。
生物除磷法
生物除磷依赖于一类特殊的微生物——聚磷菌(PAOs)。这些细菌能够在厌氧条件下释放细胞内的磷,并在随后的好氧条件下大量吸收磷并将其转化为细胞内聚合磷酸盐储存起来。当这些富含磷的微生物作为剩余污泥被排出系统时,也就实现了磷的去除 16。
影响因素:
溶解氧:厌氧区应保持DO<0.2mg/L,而好氧区则需保持DO>2.0mg/L。
温度:虽然温度变化对生物除磷的影响相对较小,但在低温条件下需要更长的停留时间来保证发酵作用的完成。
pH值:理想的pH范围为6~8 16。
吸附法
吸附法使用特定材料(如活性炭、沸石等)作为吸附剂,能够有效地从废水中去除低浓度的磷。这种方法适合处理低浓度磷废水,特别是那些不适合采用化学沉淀法的情况 9。
结晶法
结晶法是一种特殊的化学沉淀法,它通过调节溶液条件使磷酸盐结晶析出,常用的结晶剂包括镁盐和钙盐。这种方法生成的晶体易于分离,且能回收磷资源 6。
综上所述,不同类型的除磷方法适用于不同类型和浓度的磷污染源。选择合适的处理方案需要综合考虑水质特征、处理目标及经济可行性等因素。有时为了达到最佳效果,会结合两种或更多种方法共同使用。例如,先用化学沉淀法初步降低磷浓度,再辅以生物除磷法进一步净化水质