含磷污水处理方法的发展及趋势班级：1114441 姓名（学号）：李强（111444114）分数：摘要：本文简要介绍了含磷废水的成因及造成后的富营养化问题所带来的危害，分析了含磷废水的主要来源，简要介绍了当前处理含磷废水的各种不同方法，以及化学沉淀法等在含磷废水处理方面的应用及发展趋势。
最后，简要介绍了各种方法对于含磷污水的处理效果。
关键词：含磷污水化学沉淀法富营养化除磷技术引言：磷是地球系统中维系生命的主要元素之一，也是构成生物体并参与新陈代谢过程必不可少的元素。
元素的丰缺、磷环境的优劣将直接影响包括人在内的一切生物的生长发育[1]。
近年来，河流、湖泊、海洋等水域的水质有恶化的现象，特别是富营养化问题时有发生，而且有愈来愈严重的趋势。
富营养化不仅使水体丧失应有功能，而且使水体生态环境向不利于人类的方向演变。
其中，磷是引起水体富营养化的关键营养物质。
一般来讲，水体中总磷质量浓度超过20mg/L，即可认为水体处于富营养化[2]。
我国污水综合排放标准（GB8978—1996）[3]的一级标准为磷酸盐（以P计）≤0.5mg·L-1，二级标准磷酸盐（以P计）≤1.0mg·L-1。
目前，由于人类活动的影响，使大量未经处理的生活污水、工业污水、农业污水大量地进入水体，对环境产生了很大的负面影响，造成严重的水体富营养化现象，其中污水中的磷是主要影响因素。
而且，我国每年仍生产数十万吨含磷洗衣粉，在某些地区，由于含磷洗涤剂的应用等原因，生活污水中的含磷量还未得到有效控制。
因此，采取各种可行办法降低污水中的磷含量是污水处理中需要解决的主要问题。
本文就含磷污水的不同处理方法进行了简单的介绍，着重对化学沉淀法进行了分析介绍。
1.对含磷废水的简单介绍1.1.含磷废水的来源排放到河流湖泊中的磷大多来源于生活污水、工厂废水和畜牧业废水、山林耕地肥料流失以及降雨降雪之中。
与前几项相比，降雨和降雪中的磷含量较低。
而生活污水对于磷的贡献最大。
此外工厂磷的排放主要来源于肥料、医药、金属表面处理、纤维染发酵和食品工业。
食品行业生产过程废水含有高有机物、氮、磷、悬浮物以及油脂等污染物质，也是造成水体的污染源之一[4]。
与食品行业相关的发酵、养殖、屠宰、养殖等企业也会排放出较高浓度的含磷废水[5]。
1.2.含磷废水的特点1)含磷废水成分较复杂，除了磷酸盐、亚磷酸盐、少量的次磷酸盐，还存在硝酸盐、硫酸盐、碱液、次氯酸盐、其他重金属离子等，磷主要以磷酸根形式存在于废水中；2)含磷废水一般呈弱酸性；3)废水中含有较多其他重金属离子，对环境危害是相当严重的。
1.3.含磷废水的危害1)引起水体富营养化。
通常磷的浓度超过0.02mg/L会使得水体富营养化[6]，水体富营养化不仅会使得水中藻类疯长，降低水中的含氧量，还会导致淡水鱼类和其他海产类动物死亡甚至灭绝，不利于物种的多样化发展。
2)大量的含磷废水排入湖泊、水库，还会引起水华、赤潮[7]等，水华、赤潮等都会使得水的透明度下降，水中溶氧量降低，复氧能力减弱，鱼的种类特别是有经济价值的鱼类减少，藻类死亡之后，分解要消耗溶解氧，溶解氧的不足及有些有毒藻类还会导致鱼类死亡、浮游生物繁殖异常、水色变化，无法分解的有机物将沉入水底导致湖、库日益淤积变浅，加速了湖泊的老化，同时使湖泊、水库生态环境不正常。
3)大量生活、工业含磷废水引入河流、湖泊中可能使得我们仅有的淡水资源遭到污染，水浑浊发黑、发臭无法饮用，影响我们的正常生活。
生活产生含磷废水中，主要是含磷洗衣粉的应用所导致，更重要的是在洗衣粉中含有烷基苯磺酸钠等物质，与磷酸盐一同排入水中，可能会使皮肤瘙痒，引发皮肤癌等疾病。
2.含磷废水的处理方法目前含磷污水的处理方法包括物理的、生物的、化学的方法以及这些方法的结合。
所有的除磷技术都是利用磷的循环转化过程，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，或利用结晶和吸附作用，或利用细胞合成将磷吸收到污泥细胞中的过程，然后再通过沉淀、过滤等分离手段将这些固体同水体分开，从而将磷从污水中去除。
2.1.物理法除磷物理方法除磷的主要方式是物理吸附法。
在废水处理尤其是工业废水处理中，吸附法是一类重要的物理化学方法。
它是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力来实现废水除磷的一种方法。
反应过程中的吸附除磷，包括固体表面的物理吸附、离子交换形式的化学吸附以及固体表面的沉积过程，并进一步通过解吸处理可以回收磷资源。
吸附法中所使用的吸附剂多采用多孔状结构或粉状物质。
吸附剂与吸附质之间的作用力除了分子之间的引力以外，还有化学键力和静电引力。
因为吸附法除磷是利用某些多孔或者大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的吸附亲和力，实现对废水的除磷过程。
因此吸附法的关键在于寻找一种恰当的吸附剂，来实现对废水的除磷过程。
其中，除磷吸附剂的选择要求满足以下条件：1）高吸附容量；2）高选择性；3）吸附速度快；4）无有害物溶出；5）抗其他离子干扰能力强；6）无有害物质溶出；7）吸附剂再生容易、性能稳定；8）原料易得并造价低。
吸附法处理含磷废水不仅安全可靠、吸附速度快，且无二次污染、可应用于大型企业及污水处理厂，但是吸附剂抗干扰能力相对较弱、溶解损失以及吸附剂再生方面还存在问题，因此，如何利用改性吸附剂来提高对磷的吸附效率是发展趋势[8]，国内外对吸附除磷的研究目前也主要集中在提高吸附剂的效能上。
而目前国内外多采用的吸附剂材料有天然材料及废渣、活性氧化铝及其改性物质以及人工合成吸附剂等。
2.2.生物除磷法除磷2.2.1.生物除磷原理生物除磷技术于80年代在欧洲得到了广泛的使用。
它的原理是一种利用微生物的生理活动（新陈代谢），将磷从污水中转移到污泥细胞中，从而排出处理系统的除磷技术；其除磷原理是基于聚磷菌在厌氧条件下释放磷及在好氧条件下过剩摄取磷的原理，通过好氧-厌氧的交替运行来实现除磷的方法。
其中，具体的生物除磷过程为：在厌氧条件下，兼性细菌聚磷菌受到抑制，它必须吸收污水中的有机碳源（溶解性BOD的转化产物，即低分子挥发性有机酸（VFAs））来维持生存，并在细胞内将有机物转化为胞内碳能源储存物聚-β-羟基丁酸酯（PHB）/聚羟基戊酸（PHV）贮存起来，该过程所需的能量正是来自于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，从而完成磷的厌氧释放。
而在好氧条件下，聚磷菌的活力得到恢复，它利用PHB/PHV的氧化代谢产生的能量吸收超出自身生长所需的几倍的磷，并以聚磷酸盐的形式储存。
有关资料显示，在好氧条件下吸收的磷是厌氧条件下放出磷的11倍之多。
因此，水体中的磷得以大量吸收到细菌细胞中，再随剩余污泥排出系统，从而实现磷的去除。
2.2.2.生物法除磷特点生物除磷是一种较为经济的除磷技术[9]，该方法在合适条件下，可去除污水中90%的磷，现在多用于城市污水处理厂磷含量低的情况。
其特点如下。
1）生物法除磷对废水中有机物浓度（BOD）依赖性强。
进水的BOD5/TP比值大小，将影响除磷效果。
一般认为，若要使出水中的磷含量控制在1.0mg·L-1以下，进水中的BOD5/TP应控制在20—30。
因此，生物除磷及脱氮工艺适合处理中高BOD5（≥200mg·L-1）的污水。
2）生物处理效果受环境温度、pH、溶解氧等因素的影响。
生物除磷适于在中性和微碱性条件下进行。
3）泥龄长短对除磷脱氮效果亦有直接影响，因而生物处理部分应及时排泥，否则厌氧菌会分解污泥中的聚磷，导致磷的二次释放。
2.2.3.生物法除磷的研究进展代表余川江等[10]研究了铁阳极-生物法除磷工艺，因为铁是微生物生长的必要元素，对微生物活性、磷的去除率有很大影响，作者将生物活性污泥法和电解法相结合，利用将铁离子代替铁盐，通过考察总磷的变化，比较得到磷的最高去除率95.40%，最终出水含量小于0.5mg，达到国家标准。
肖乾[11]分析碳源、硝酸盐、泥龄、污泥量分配等影响生物法同步除磷脱碳工艺，泥龄>3天时，除磷效果随泥龄的增加而降低，最佳泥龄为3~5天。
厌氧段泥量大，磷释放效果好、反硝化效果差；反之则反硝化效果好、磷释放效果差。
硝酸盐影响聚磷菌的释磷速率，严重会导致聚磷菌直接吸收磷。
王亚宜[12]等研究了反硝化除磷的影响因素，溶氧量（<0.2mg/l）用氧化还原电位（ORP）表示，ORP的最适范围-200~-300mv之间；亚硝酸盐的浓度（≤4~5mgNO2-N/L）可作为吸磷电子受体；C/N为3.4；pH为8出现磷酸盐沉淀。
关鹏程[13]分析、比较得到不同运行状况、水中有机物浓度、有机物种类、厌氧段NO3-浓度和污泥龄是生物法除磷的主要影响因素。
生物除磷法的优点是可避免化学除磷法中的大量化学污泥，可减少活性污泥的膨胀现象、节约能源、且运行费用较低，因此是目前流行的除磷方法。
但是，生物法除磷工艺运行稳定性差、依赖性强。
因此，需要在这些方面进行更深入的研究。
2.3.化学除磷法2.3.1.化学除磷法原理化学沉淀除磷是应用最早、使用最广泛的一种除磷方法。
化学除磷是通过投加化学药剂，使污水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀，然后通过固液分离转移到污泥中，以此来达到除磷目的。
该方法主要是通过调整pH，控制金属离子与磷的浓度比来达到形成最稳定的难溶性金属磷酸盐的目的。
其中，磷的化学沉淀分为4个步骤：沉淀反应、凝聚作用、絮凝作用、固液分离。
按工艺流程中药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺有前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀3种类型。
化学除磷原理：在化学沉淀中，一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性中和沉淀，即通过PO43-与金属盐离子的化学沉淀作用加以去除。
可以有效除磷的金属离子有：钙、铁、铝、镁等，通常使用的3种类型金属沉淀剂为铁盐、铝盐和钙盐，最常用的是石灰、硫酸铝、铝酸钠、三氧化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和氯化亚铁。
一般认为磷酸盐沉淀是配位基参与竞争的电性中和沉淀，即通过PO43-与铝离子、铁离子或钙离子的化学沉淀作用加以去除。
磷酸盐沉淀常有伴生反应，产物具有絮凝作用。
在一定条件下，磷酸盐沉淀可能是化学络合起主要作用，而不是以电性中和为主。
J.P.Boisseret[14]通过对硫酸铝和聚硫酸硅铝（PASS）的研究表明，磷的吸附和去除主要是一种特殊作用力下的络合反应的结果。
Elisabet[15]在其研究中指出，PO43-特别是正磷酸盐的去除过程中，氢氧化铝的吸附起很重要的作用，而不是典型的化学沉淀起主要作用。
其反应方程式概括如下：M3++PO43-→MPO4↓（M：Fe，Al）M3++3HCO3-→M（OH）3↓+3CO2铝盐除磷的原理是当铝盐分散于水体时，一方面，Al3+与PO43-反应生成磷酸铝沉淀；另一方面，Al3+水解生成单核络合物Al（OH）2+、Al（OH）2+及AlO2-等，单核络合物通过碰撞进一步缩合，进而形成一系列多核络合物Aln（OH）m（3n-m）+（n>1，m≤3n），这些铝的多核络合物往往具有较高的正电荷和比表面积，能迅速吸附水体中带负电荷的杂质，中和胶体电荷、压缩双电层及降低胶体电位，促进了胶体和悬浮物等快速脱稳、凝聚和沉淀，表现出良好的除磷效果。
