除磷劑在廢水處理的應(yīng)用

　　目前，除磷技術(shù)正不斷改進和發(fā)展，除磷劑的種類也越來越多。普遍使用的除磷方法大致分為4種，即化學法、結(jié)晶法、生物法和吸附法。其中化學法除磷是最早使用的除磷方法，只需投加藥劑即可使出水穩(wěn)定達標，但耗藥量大導致處理費用普遍偏高，且產(chǎn)生大量的二次污泥，不利于后續(xù)處理;結(jié)晶法作為一種接觸脫磷法，其成本低、易于控制，但維護費用高、易堵塞;生物法因其成本低、環(huán)境友好已被廣泛應(yīng)用于各污水處理項目上，但處理效果不穩(wěn)定，對水中有機物濃度依賴性很強。單一的生物處理技術(shù)不能滿足排放標準，因此生物技術(shù)和化學技術(shù)的組合逐漸受到關(guān)注并推廣使用。但高效、穩(wěn)定、環(huán)境友好的除磷藥劑還較少，研究開發(fā)除磷效果好的微生菌種是關(guān)鍵。相比之下，吸附法除磷技術(shù)，選擇性高、性能穩(wěn)定、可脫附再生、無二次污染等優(yōu)點，已成為現(xiàn)階段除磷領(lǐng)域的研究熱點。

　　1、除磷劑的種類及除磷機理

　　1.1 物理化學除磷劑

　　目前，常見的物理化學除磷劑主要包括鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽這三類。其中，鋁鹽除磷劑主要有3種，即硫酸鋁(Al(2SO4)3)、氯化鋁(AlCl3)、聚合氯化鋁(PAC)。一般認為其除磷機理主要包含金屬離子與磷酸根離子反應(yīng)去除可溶性磷和金屬離子水解后的絡(luò)合物對污水中的有機磷和難溶性磷起混凝作用兩個過程。為證實鋁鹽除磷劑是以吸附為主還是以化學反應(yīng)沉淀為主，呂貞等經(jīng)過驗證發(fā)現(xiàn)，該類藥劑除磷沉淀物中磷酸鋁占比比較小，含有大量吸附態(tài)的鋁鹽及氫氧化鋁，過程主要以吸附共沉淀為主。且通過采用生活污水作為處理對象進行相關(guān)實驗對比這3種除磷劑發(fā)現(xiàn)，PAC用量較低，效果較好，出水穩(wěn)定，投加量為60mg/L時，即可達到預(yù)期的除磷效果。

　　市場上常用的鐵鹽除磷劑主要包括三氯化鐵(FeCl3?6H2O)、硫酸亞鐵(FeSO4?7H2O)、聚硫酸鐵(PFS)3種。其機理同鋁鹽的兩個過程類似，但并未文獻驗證起主導作用的是混凝作用還是化學作用。FeCl3?6H2O很少單獨作為除磷劑用于污水的深度處理，可直接投加到生化系統(tǒng)中以提高除磷效率。朱亮等向SBR系統(tǒng)中投加了FeCl3?6H2O，平均除磷效率從76%提高到了90%，但它對微生物有一定的毒害作用。陳艷莉等發(fā)現(xiàn)在生化池中投加FeSO?47H2O能迅速提高除磷效果，但對活性污泥的性質(zhì)并無改觀作用。某環(huán)保公司采用FeSO4?7H2O和PFS針對低濃度含磷廢水的除磷效果進行對比發(fā)現(xiàn)，在相同投加量下，F(xiàn)eSO4?7H2O的去除率明顯高于PFS，因FeSO4?7H2O成本大大低于PFS，故當TP濃度較低的情況下，可以實驗確定FeSO?47H2O的處理效果。

　　鈣鹽一般指石灰(Ca(OH)2)和氯化鈣(CaCl2)兩種，價格低廉。其主要是直接向廢水中投加鈣鹽，通過生成鈣磷沉淀物去除廢水中的磷。而目前各研究人員對除磷過程中pH值的適宜條件還存在爭議。如：張顯忠等在處理某磷化廢水時發(fā)現(xiàn)，pH值在10～11時，磷的去除率最好;同一濃度下，李長江等則認為pH值在8.5~9.5時除磷效果最佳。黎圣等為更好地選擇合適的pH值以提高鈣鹽除磷的效率，結(jié)合pH值及OH的作用，對除磷產(chǎn)物探索其控制機制，發(fā)現(xiàn)最佳pH值只與廢水的初始pH值及磷酸鹽濃度有關(guān)。

　　1.2 微生物菌劑

　　微生物菌劑的制備是根據(jù)微生物厭氧釋磷、好氧吸磷的生物除磷機理，選用目標微生物(聚磷菌)經(jīng)過工業(yè)化生產(chǎn)擴繁后，復配生物酶、營養(yǎng)劑和催化劑等物質(zhì)形成的活性菌劑，能有效降低廢水中磷的含量，并通過復配，效果比單純的生物處理工藝更佳。

　　隨著微生物菌劑的優(yōu)勢凸顯，各類微生物菌劑的研發(fā)和制備企業(yè)也逐年增加，使用量也逐年擴大。如污水處理生物菌種，由酵母菌、乳酸菌、硝化菌、硫細菌、枯草芽孢桿菌等多種有益菌種組成;除磷專用菌劑，利用植物源枯草芽孢桿菌屬、高效功能菌、絮凝菌、短鏈脂肪酸SCFA、酶制劑等復合制備而成;碧沃豐?R除磷產(chǎn)品，由除磷菌、生物酶、營養(yǎng)劑、催化劑等制備而成。與物理化學藥劑相比，雖然微生物菌劑具有持效期長、污泥量少、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，但處理速率相對較慢，且一般需要先激活再投加。

　　1.3 新型復合除磷劑

　　新型復合除磷藥劑是在前兩類除磷藥劑的基礎(chǔ)上演變而來，在研究過程中發(fā)現(xiàn)，兩種或多種除磷藥劑的復合要比單一除磷劑的除磷效果更好，因此，新型除磷劑就應(yīng)用而生。前期研究主要針對鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽和聚丙烯酰胺(PAM)等幾類除磷劑中的幾種除磷藥劑，通過某種攪拌的手段混合而成甚至先后投加。聶錦旭等制備了有機-無機復合膨潤土吸附劑用于含磷廢水的處理，除磷去除率達到了97.55%;張大群等將鎖磷劑和微生物菌劑復合技術(shù)處理富營養(yǎng)化水體，除磷效果明顯并具有長效性。隨著技術(shù)的改進，復合除磷劑從簡單的混合發(fā)展到了幾種藥劑的交聯(lián)、共沉淀、包埋等技術(shù)。如楊雪等采用共沉淀法制備了一種對磷具有很好吸附作用的新型鐵銅復合吸附劑，有良好的應(yīng)用前景。陳力等采用反向懸浮交聯(lián)法制備了質(zhì)子化殼聚糖/磁性復合材料，并揭示該材料的吸附過程主要表現(xiàn)為化學吸附。但此類新型復合除磷劑大多還處在實驗階段，沒有得到廣泛推廣和應(yīng)用。

　　2、除磷劑在廢水中的應(yīng)用

　　在項目上，隨著環(huán)保政策越來越嚴格，單純的生物除磷工藝很難使出水達到國家排放標準;而單純的化學除磷工藝又會加大成本，增加二次污染;為了在提高處理效率的同時不加大成本，故采用“生物+化學”組合除磷工藝。朱學紅等結(jié)合某城鎮(zhèn)污水處理廠在氧化溝工藝的基礎(chǔ)上加入化學藥劑PFS后，出水穩(wěn)定，TP≤0.25mg/L。謝經(jīng)良等考察了FeCl3?6H2O處理AB工藝的出水，投加量75×10^-6時，出水穩(wěn)定，TP<0.5mg/L。而趙輝等進一步研究發(fā)現(xiàn)投加順序會影響除磷效果，利用PAC去除污水中的磷，除磷劑同一濃度通過兩次投加方式的除磷效果明顯好于一次投加，出水TP<0.5mg/L。目前，各類污水處理項目在除磷過程中，均會采用化學除磷來加強生物處理的處理效果，以達到相對應(yīng)的排放標準。

　　3、結(jié)論

　　由于各類除磷藥劑自身都存在一定的缺陷，從而推動了他們向新型高效的多功能脫氮除磷藥劑方向發(fā)展。通過“優(yōu)勢互補”原則，開發(fā)新型高效的多功能脫氮除磷藥劑，研究其在水環(huán)境中的耦合作用機制，避免出現(xiàn)藥劑的屏蔽遮掩作用，可更有效地解決水污染問題。因此，為了嚴格控制水體的含磷總量，滿足市場需求，研發(fā)經(jīng)濟、高效的多功能脫氮除磷藥劑具有巨大的市場需求，這不僅能全面提高企業(yè)在環(huán)境水污染治理的水平和市場競爭力，而且必將極大地推進我國重點湖泊、重要水庫及近岸海域匯水區(qū)域等敏感地區(qū)的富營養(yǎng)化治理工作進程，具有重要的社會、經(jīng)濟和環(huán)境生態(tài)效益，發(fā)展應(yīng)用前景很大。(來源：航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長沙環(huán)保(服務(wù))工業(yè)技術(shù)研究院)