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【幹貨】含磷廢水怎(zěn)麽處理,你知(zhī)道嗎?

【幹(gàn)貨】含磷廢水怎麽處理,你知道嗎?


1.磷的形態
按照磷在水中的存在形態,可分為次磷廢水(shuǐ)、正磷廢水、 有機磷廢水

次磷廢水主要產(chǎn)生於電鍍行(háng)業。在化學鍍鎳過程中,需要還原劑提供(gòng)電子(zǐ)給鎳離子,以便鎳離子還原為鎳金屬,在大多數的化學(xué)鍍液中,多采用次磷酸鈉為還原劑,這就導致清洗廢水中含(hán)有磷,而且磷的狀態多為次亞磷。

我們平常說的(de)廢(fèi)水中的磷就是說的正磷酸鹽(yán),正磷酸鹽是磷的***穩(wěn)定價態,也是我們***常見的磷酸鹽,一般的廢水中的TP主要就是(shì)正磷酸鹽,磷(lín)酸鹽的來源主要是生活中必需品、人類排泄物、自然(rán)水體、化石能源等(děng)。

但隨著現代工業的發展,有機化(huà)合物的生產、合成日益增多。化工(gōng)、造(zào)紙、橡膠、染料和紡織印染、農(nóng)藥、焦化、石油化(huà)工、發(fā)酵、醫藥與醫療(liáo)及食品等行業排(pái)放的廢水常含有有機(jī)磷化(huà)合物,造成了環境汙染、地麵水體惡化,威脅著人(rén)類健康,有機磷化合物汙染日益受到人們的關注。


2.含磷廢(fèi)水的(de)主要來源
2.1根據來源分類
主要(yào)來自於各種洗滌劑、工業原料、農(nóng)業肥料的生產過(guò)程以及人體的排泄等;

2.2根據磷(lín)的存在形態
可分為無機磷廢水(shuǐ)(磷酸鹽、聚磷酸鹽)和有機磷廢水(含磷有機化合物混於(yú)水(shuǐ))。

含磷洗衣粉是含磷廢水的主要來源之一。20世紀(jì)60年代中期日本的“琵琶湖事件(jiàn)”引起人們(men)對(duì)磷的富(fù)營養化的關注,於是(shì)洗滌劑的無磷化問題便成為(wéi)研究的熱點。人們通過重(chóng)組產品配(pèi)方和(hé)使用4A沸石替代磷酸鹽作(zuò)為主要(yào)助劑來合成無(wú)磷洗衣粉取代原(yuán)來的含磷洗衣粉取得了不錯的(de)效果;對於農業肥料,一部分磷被植物吸收,一部分被土壤吸附,還(hái)有一部分隨水土流失,所以在使用肥料(liào)時應(yīng)考慮到盡量減少土壤流失,可以通過綠化荒山荒漠、因地(dì)製宜科學種田、建立農田防護(hù)林以及在江河湖泊流域建立(lì)綠化帶等手段***大限(xiàn)度(dù)地降低水土流失(shī),這(zhè)也是降低(dī)廢水含(hán)磷量的一(yī)個重要方麵;對於人體的排泄,可以對其進行(háng)特殊處理後用於農業肥料。

3.含磷廢水的處理方法
目(mù)前(qián),國內外汙水除(chú)磷技術主要有生物法、化學(xué)法兩大類。生物法(fǎ)如A/O、A2/O、UCT工藝,主要適合處理低濃度及有機態含磷廢水。化學法主要有混凝沉澱法、結晶法、離子交換吸附法、電(diàn)滲析、反滲透等工藝,主要適合處理無機態含磷廢水,其中混凝沉澱與結晶綜合處理(lǐ)技(jì)術可以處理高(gāo)濃度含磷廢水,除磷率較高,是一種可靠的高含磷廢水處理方法。

3.1生物法
20世紀70年代美國的Spector發現,微生物在好氧狀態下能攝(shè)取磷,而在有(yǒu)機物存在的厭氧狀態下放出磷。含磷廢水的生物處理方法便是在(zài)此基礎上逐步形(xíng)成和完善起來的。目(mù)前,國外常用的生物脫磷(lín)技術主要有3種:    ***,向曝氣貯水池中添加混凝劑脫磷;

第二,利用土壤處理,正磷酸根離子會與土壤中的Fe和Al的氧化物反應或與(yǔ)粘土中的OH-或SiO22-進行置換,生成難溶性磷酸化(huà)合物;

第三種方法是活性汙泥法,這是目前國內外應(yīng)用***為廣(guǎng)泛的(de)一類生(shēng)物脫(tuō)磷技術。
生物除磷法具有(yǒu)良好的處理效果,沒(méi)有化(huà)學沉澱法汙泥難處理(lǐ)的缺點,且不需投加沉(chén)澱劑。對於二級活性汙泥法工藝,不需增加大(dà)量設備,隻需改(gǎi)變運轉流程即可達到生物除磷的效果。但要求管理較嚴格,為了形成VFA,要保證(zhèng)厭氧階段的厭氧條件。

叢廣治等主(zhǔ)持的大(dà)連開發區汙水廠A/O改造實踐表明,係統在下列參數下可取得較(jiào)好的淨化效果:BOD5負荷為0.2~0.3kg/(kgMLSS˙d),TP負荷為(2.8~3.0)×10-3kg/(kgMLSS˙d)。厭氧段容積∶好氧段容積(jī)=1∶2,厭氧(yǎng)段DO<0.6mg l,好氧段(duàn)do為3~3.5mg="" l,水溫12℃。出水含磷量穩定在10mg="" l以下。厭(yàn)氧(yǎng)好(hǎo)氧活性汙泥除磷(lín)工藝在不增加標準活性汙(wū)泥法(fǎ)基建投資和維護費用條件下,可以(yǐ)較(jiào)徹底(dǐ)地除磷,且運行穩定(dìng)。這一工藝不但繼承了傳統的(de)標準活性汙泥法的優點,又增加(jiā)了生物除磷功能。

黃理輝等主持的倒置A2/O工藝克服了(le)A2/O工藝比較複雜以及在吸磷動力利用方麵存在明顯不足的缺點,將厭氧(yǎng)、缺氧環境(jìng)倒置,隻(zhī)利用一套汙泥回流係統來取代原來的幾套回流係統。


試驗結果表明,對於工業廢(fèi)水占2/3的城市汙水而言,倒(dǎo)置A2/O工藝(yì)在(zài)生產運行中具有較高的去除有機物和脫氮除磷能力。整個工藝具有流程簡潔、能耗低、運行穩定(dìng)、抗衝擊力強的特點(diǎn),適(shì)於老廠的改造。

3.2 化學沉澱法
通過投加化學沉澱劑與廢水中的(de)磷酸鹽生成(chéng)難溶沉澱物,可把磷分離出去,同時形成的絮凝體對磷也有吸附去除作用。常用的混凝沉澱劑(jì)有石灰、明礬、氯化鐵,石灰(huī)與氯化鐵的混合物等。影響此類反應的主要因素是pH、濃度(dù)比、反應時(shí)間等。

為了降低廢水的處理成(chéng)本,提高處理效果,學者(zhě)們在研製開發新型廉價(jià)***化(huà)學沉澱劑方麵做了大量工作。王光輝發現,原水含磷10mg/L時,投(tóu)加300mg/L的Al2(SO4)3或90mg/L的FeCl3,可除磷70%左右,而在初沉時(shí)加入過量石灰,一般總磷可去除80%左右。他(tā)根據化學(xué)凝聚能(néng)增加可沉澱物質的沉降(jiàng)速度,投加新型淨水劑堿式氯化鋁,沉降效果達80%~85%,很好地解決了生產用水的PO43-汙染(rǎn)問(wèn)題。混(hún)凝沉澱法是一種傳統(tǒng)的除磷方法,具有簡便(biàn)易行,處理效果好的(de)優點(diǎn)。

但是(shì)長期的(de)運行結果表明,化學(xué)沉澱劑的投(tóu)加會引(yǐn)起廢水pH值上升,在池(chí)子及水管中形成堅硬的垢片,還會產生一定量(liàng)的汙泥。另外(wài),研究(jiū)表明:除磷效率對應沉澱劑劑量的(de)曲線是指數型的,當化(huà)學沉澱劑超出一定量,曲線即達到停滯期。所以,試圖用沉澱法將廢水中(zhōng)磷的質量濃度降到0.1mg/L以下,是不太經濟的。

3.3生物強化除磷
生物強化除磷中的聚磷菌利用(yòng)比(bǐ)較普遍,目前也是生物除磷(lín)的主要研究(jiū)方向。
聚磷菌(jun1)也叫做攝磷菌、除磷菌,是傳(chuán)統活性汙泥工藝中一類特(tè)殊的細菌,在好氧狀態下能超量(liàng)地將汙水中的磷吸入體內,使體內(nèi)的含磷量超過(guò)一(yī)般細菌(jun1)體內(nèi)的含磷量的數倍,這類細菌被廣泛(fàn)地用於生物除磷。

其(qí)原理為:在厭氧條件下,除磷菌(jun1)能分(fèn)解體內的聚磷酸鹽而產生ATP,並利用ATP將廢水中的有機物攝(shè)入細胞內(nèi),以聚b-羥基丁酸等有機顆粒(lì)的形式貯存於細胞內,同(tóng)時還將分解聚(jù)磷酸鹽所產(chǎn)生的磷(lín)酸排出體外。而好氧條件下,除磷菌利用廢水中的BOD5或(huò)體內貯存的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量(liàng)來攝取廢(fèi)水中的磷(lín),一部(bù)分磷被用來合成ATP,另外絕大部分的磷則被合成為聚(jù)磷(lín)酸鹽而貯存在細胞體(tǐ)內。

3.4吸附法

20世紀(jì)80年代,多孔隙物質作為吸附劑和離子交(jiāo)換劑就已應用在水的淨化和控製汙染方麵。黃巍等人以粉煤灰作為吸附劑,對含(hán)磷50~120mg/L模擬(nǐ)廢水脫磷(lín)的規律特征進行了研究。研究表明粉煤(méi)灰中(zhōng)含有較多的活性氧化(huà)鋁和(hé)氧化矽等,具有相當(dāng)大的吸(xī)附作用,粉煤灰對無機磷酸根不是單純吸附,其中CaO、FeO、Al2O3等可以和磷酸根生成不溶或直溶性沉澱現象,因而在廢水處理(lǐ)方(fāng)麵具有廣闊的應用前景。

試驗結果表明,粉煤灰是一種有效的吸附(fù)劑,在(zài)含P質量濃度為50~120mg/L,粉煤灰用量每(měi)50mg為(wéi)2~2.5g,粒徑(jìng)範圍140~160目,pH中性的實驗條件下,磷的去除(chú)率***高可達99%以(yǐ)上。丁文明、黃霞等合成的(de)鐵鈰複合除磷劑除磷效果也比較好。它是通過鐵鹽與鈰鹽的混合溶液與堿(jiǎn)液反應(yīng)合成的,對水溶液中的磷酸鹽具(jù)有***吸附作用。經正交試驗(yàn)發現,鹽溶液中鐵、鈰離子的含量是影響(xiǎng)除磷效果的***重要(yào)因素,此外合成溫度、幹燥溫度也對吸附性能有(yǒu)一定影(yǐng)響(xiǎng)。各種測試證(zhèng)明,結晶破碎是複合除磷劑比表麵積增大的(de)主要原因,而(ér)比表麵積增大(dà)又是***吸附除磷(lín)的主要原因。預計(jì)以後會出現更多吸附除磷的吸附劑。

3.5其他的除(chú)磷方法
鄒偉國(guó)等研究的新型雙汙泥脫氮除磷工藝係統處理生活汙水取得成功。傳統的脫氮除磷工藝多采用單汙泥係統,因此存在著(zhe)硝化和除磷泥齡之間的矛盾,將活性汙(wū)泥法與生物膜法相結合,可解決這個問題(tí)。

實驗結果(guǒ)表明,該工(gōng)藝對PO43-的去除率達到了90%,處理效果穩定(dìng),對水質的適應能力很強。

進行了低(dī)溶解氧SBR除磷工藝的研究(jiū)。
該方法要注意(yì)的是汙泥負荷對COD去除率和除磷效果的影(yǐng)響較大(dà),因此(cǐ)要選擇合適的汙泥負荷。汙泥負荷過高時會導致非絲菌汙泥膨(péng)脹。

利用SBR法處理低碳城市汙水取得進展,解決了處理碳、氮、磷(lín)比例失(shī)調(碳量偏低)城市汙水如何保證氮磷***去除(chú)的難點。

結果表明,利用此法處理廣州(zhōu)地區低碳城市(shì)汙水,出水(shuǐ)有機物、氨氮及總磷(lín)均(jun1)達標,且磷的釋(shì)放(fàng)量越(yuè)大則(zé)出水磷總濃度(dù)就越低。實踐證明,SBR法具有流程簡單,不(bú)需要汙泥回流,脫氮除磷效果好的特點。

3.6 國內外常用(yòng)的含有機磷化合物廢水處理的方法

3.6.1氧化法
(1)臭氧氧化(huà)法
臭氧氧化法適於處理濃度(dù)較低、難被生物降解或對生物有毒的農藥廢水,如馬拉硫磷(lín)、伏殺磷等。一般(bān)生成疑基化合物,***後(hòu)生成CO2和H2O,無二次汙染,在分(fèn)解有機物的同時,還具有脫色、脫臭和殺菌作用(yòng)。臭氧氧化的缺點是臭(chòu)氧發生器耗電量較(jiào)高(gāo),故在電量供應充足的條件下才適合。

(2)濕(shī)式氧化法
是一種在空氣存在下,將廢水加熱、加壓,使其COD、BOD、懸(xuán)浮物都(dōu)大幅度降低的方法。該方法適(shì)於處理濃度較大(dà)、毒(dú)性高,生物難降解的物質,該法對COD去除效(xiào)率較(jiào)低。用濕式氧化法(fǎ)處理廢(fèi)水,有機磷(lín)去除率達80%左(zuǒ)右。反應以水解為主,有機磷轉化(huà)為水解產物H3PO4、HCl、CH3OH等,***後磷以Ca3(PO4)2的形式回收。

(3)氯氧化法(fǎ)
含(hán)氯氧化劑有Cl2、ClO2、次氯酸鹽等。在pH<3時,氧化對(duì)硫酸效果***好。氯氣氧化法處理馬拉硫磷廢水,用燒堿中和至ph為(wéi)7,通c2至ph2~3,分去底層油狀物,再投燒(shāo)堿(占廢水量的2%),在40℃下攪拌4pu6h,毒性磷含量降至7~12mg l。

3.6.2 生化處理法
(1)活性汙泥法

生化處理是將均化後的廢水與含有馴(xùn)化的耐有機磷的(de)細(xì)菌的活性汙泥混合,並進(jìn)行曝氣。曝氣後進入沉澱池,經沉澱池處理後再進行二次曝氣。曝氣生(shēng)化處理可使BOD下降至(zhì)13mg/L,有機磷中的磷可作為生物營養物質被回收利用。生(shēng)化處理法應用廣泛,效果較好。

(2)藻類處理法
有機磷殺蟲劑可用綠藻有效(xiào)去除,但用藻(zǎo)類(lèi)處理時,有時會(huì)形成極毒且穩定的中(zhōng)間(jiān)產物,藻類處理對硫磷時,得到更毒(dú)的中間產物。處理某些有機磷廢水在20℃用ChlorellValgaris處理2~30d,可有90%~98%的去除率。

(3)酶法
在酶法處理含酚、甲(jiǎ)酚、二甲酚及磷酸三久酯廢水時,可用辣根過氧化酶處理,能取得(dé)較好的效果。

3.6.3吸附法
有機磷吸附效(xiào)果更(gèng)好,也可經堿解後再用活性炭,活(huó)性炭可用蒸汽再(zài)生,如對硫磷、EPN等。廢水中的磷(lín)酸三丁酯可用飛灰及粘土(tǔ)作吸附劑(jì)去除,但在酸性介質(zhì)中加硝(xiāo)酸可提高去除率。聚乙烯用醇或酮處理後可用來吸附水(shuǐ)中微量的有機磷化合物。

3.6.4水解法
(1)酸解法

酸(suān)解(jiě)能使有機磷分子的堿性(xìng)基斷裂,生成正磷酸。水解法的缺點是要求設(shè)備耐腐蝕,在高溫高壓處理對磷酸廢水,pH3~4,壓(yā)力40~50atm,200~250℃,可使有機磷的無機(jī)化率(lǜ)達到90%~100%。

(2)堿解法
堿解常用堿解或(huò)石(shí)灰乳(rǔ)。在堿性條件下,有機磷分子中(zhōng)酸酐易斷裂,因此堿解有(yǒu)較好的去除效果,但有有機磷產生,***終回收困難,殘渣難處理(lǐ) 。

學除磷劑的作用(yòng)機理及其優缺點

隨著環保要求越來越高(gāo),化學除(chú)磷應用越來越廣泛,目前化(huà)學除磷目前常用的有鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽三(sān)種(zhǒng)類型的(de)除磷劑。

4.1鋁鹽除磷劑
原(yuán)理:鋁鹽除磷的原理一般認為是當鋁(lǚ)鹽分散於水(shuǐ)體時,一方麵 Al離子與 磷酸根反應,另一方麵,Al離子 首先水解生成單核絡合物Al(OH)2+、 Al(OH)2+及 AlO2ˉ等,單核絡合物通過碰撞進(jìn)一步縮合,進而形成一係列多核絡合物Aln(OH)m(3n-m)+(n>1,m≤3n),這些鋁的多核絡(luò)合(hé)物往往具有較高的正電荷和比表麵積,能迅速吸附水體中帶負電荷的雜(zá)質,中和膠體電荷,壓(yā)縮雙電層及降低膠體 ξ 電位,促進了膠(jiāo)體(tǐ)和懸浮(fú)物等快速脫穩、凝聚和沉澱,表(biǎo)現出良好的除磷效果。

藥劑:常用鋁鹽有聚合氯(lǜ)化鋁和硫酸鋁,盡管投加(jiā)大量的藥劑之後,硫酸鋁有相對較好的除磷效果,但要使出水含磷量(liàng)達到0.5mg/L,PAC和Al2(SO4)3的加藥量分別為1.35mg/L和6mg/L,從經(jīng)濟性(xìng)方麵看,聚合氯化鋁(lǚ)(PAC)相對更經濟一些。

4.2鐵鹽除磷劑
原理:溶於(yú)水中後,Fe3+一方(fāng)麵與磷酸根生成難溶鹽,一方麵通過溶解和吸水可發生強烈水解,並在水解的(de)同時發生各種聚合反應,生成具有較長線性結構的多核羥基絡合物(wù),如Fe2(OH)24+、Fe3(OH)45+、Fe5(OH)96+、Fe5(OH)87+、Fe5(OH)78+、Fe6(OH)126+、Fe7(OH)129+等。這些含鐵的羥基絡合物能有效降低或消除水體中膠體的 ξ 電(diàn)位,通過電中和,吸附架橋及(jí)絮體的(de)卷掃作用使膠體(tǐ)凝聚(jù),再通過沉澱分離將磷去除。

藥(yào)劑:目前常(cháng)用鐵鹽有低分子無機鐵鹽(yán)(硫酸亞鐵,氯化鐵等)和高分子無機鐵(tiě)鹽(聚合硫酸鐵(tiě)、聚合硫酸氯鐵)。

在絮凝(níng)劑投加量為1500 mg/L的情況下(xià),氯化鐵和聚合硫酸鐵對總磷的去除率分別為92.12%和78.65%,氯化(huà)鐵的作用(yòng)效果***佳,聚合硫酸鐵次之。

當總磷濃度(dù)降到0.5mg/L以下,FeSO4和FeCl3的加藥量分別為7.5mg/L的Fe2+和9mg/L的Fe3+。但(dàn)是通過沉澱觀察發現,FeSO4・7H2O作混(hún)凝劑時,水樣(yàng)較渾濁(zhuó),並沒有形成(chéng)很明顯的絮狀沉(chén)澱,去除效果較差,也沒有出現FeCl3大量投加後出現的很(hěn)明顯的(de)固液分離界麵,隻是生成很細小的固(gù)體狀(zhuàng)顆粒。原因是二價鐵離子與磷酸根反應較差,氧化為三價鐵離子後,可望取(qǔ)得更(gèng)好的除(chú)磷效果。

雖然從投藥量上看FeCl3・6H2O明顯多於FeSO4・7H2O,但前者析出物沉降性能更好,所以綜合來說氯化鐵比硫酸亞鐵除磷(lín)效率更(gèng)高!

4.3鈣鹽除(chú)磷劑

原理:汙水中的磷與石灰中的鈣(gài)產生反應。形成(chéng)[Ca5(OH)(PO4)3](羥(qiǎng)磷灰石),其反應式如(rú)下:5Ca2+4OH十3HPO4-Ca5(OH)(PO4)3十3H2O在堿性條件下羥磷灰石沉澱,從而去除了磷酸根。

藥劑:鈣鹽除磷一般常用的有石灰和氯化鈣。
通過試驗發現加入(rù)無水氯化鈣之後,對原水中總磷的去除效果較差,故(gù)直接(jiē)棄用無水氯化鈣。由圖8可以看出,要使出水中總磷濃度降到0.5mg/L以下,需加(jiā)入80mg/LCa2+。從去除(chú)效果看,Ca(OH)2的去除效果(guǒ)明顯好於CaCl2的去除效果,但是用Ca(OH)2除磷,加藥量很大。

總之,鋁鹽和鐵鹽的除磷效果明(míng)顯(xiǎn),絮凝物沉降性能好,但是鋁鹽因為需要(yào)過量投加除磷(lín),會導致水中(zhōng)鋁離子過高,而(ér)鋁(lǚ)離(lí)子對人體毒性比較大,***常聽說的(de)是(shì)會殺死神經元(yuán),使人的記憶力減退或喪失,引發早老(lǎo)性癡呆症等疾病。而鐵離子的過量會導致出水顏色變深,鐵離子對設備也會加速腐(fǔ)蝕!鈣鹽生成(chéng)的Ca5(OH)(PO4)3沉澱性比較差(chà),反應要求在堿性(xìng)條件下進行,pH值偏高,且出水硬度大,但是石灰成本很低。

如果從成本、效果和(hé)操作複雜性(xìng)綜合考慮,鐵(tiě)鹽較鋁(lǚ)鹽,鈣鹽(yán)除磷效果更好,鐵鹽是***佳的除磷藥劑。

5.化學除磷藥劑投加的方式及優缺點
化學除磷工藝可按化學藥劑的投加地點來分(fèn)類,實際中常采用的有:前置除磷、同步(bù)除磷和後置(zhì)除磷。

5.1前置除(chú)磷
前置除磷工藝的(de)特點是化學藥劑投加在沉砂池中、初沉池的進水(shuǐ)渠(管)中(zhōng)、或者文丘裏渠(利用渦流)中。其一般需要設置產生渦流的裝置或者供給能量以滿(mǎn)足混合的需要。相應產生的沉(chén)析產物(大塊狀的絮凝體)在初沉池中通過沉澱被分離。如(rú)果生物段采用的(de)是生物(wù)濾池,則不允許使用鐵鹽藥劑,以防止對填料產生危(wēi)害(產生黃鏽)。

前置除磷工藝由於僅在(zài)現有工藝前端增加化學除磷措施,比較適合於現有汙(wū)水處理廠的改建,通過這一(yī)工藝步驟不僅可以除磷,而且可(kě)以減少(shǎo)生物 處理設施的負荷。常用的化學藥劑主要是石(shí)灰(huī)和金屬鹽藥劑。前置除磷後控製剩餘磷酸鹽的含量為1.5-2.5mg/L,完全能滿足後續生物處理(lǐ)對磷的需要。

2同步除磷(lín)

同步除磷是目前使用(yòng)***廣(guǎng)泛的化學除磷工藝,在國外約占所有化學除磷工藝的50%。其工(gōng)藝是將化學除磷劑投加在曝氣(qì)池出水或二沉池進水中,個別情況也有將藥劑投加在曝氣池進水(shuǐ)或(huò)回流汙泥渠(管)中。目前(qián)已確定對於活性汙泥(ní)法工藝和生物轉盤工藝可采用同步化學除磷方法,但對於生物濾池工藝(yì)能否將(jiāng)藥劑投加在(zài)二次沉澱池進(jìn)水中尚(shàng)值得(dé)探討。

5.3後置除磷
後置除磷是(shì)將沉析、絮凝以(yǐ)及被絮凝物質的分離在一個與生物處理相分離的設(shè)施中進行,因此也叫二段法工藝。一般將化學藥(yào)劑投加到二沉池後的一(yī)個混合池中(zhōng),並在其後設置絮凝(níng)池和沉澱池(或氣浮池)。

對於要求(qiú)不嚴的受納水體,在後置除(chú)磷工藝(yì)中可采用石灰乳液藥劑,但必須對出水pH值加以(yǐ)控製,如可采用CO2進行中和。采用氣浮池可以比沉澱池更好地去除懸浮物和總(zǒng)磷,但因為需(xū)要恒定供應空氣因而運行費用較高。

6.吸附法除磷技術(shù)
吸附法以其容量大、耗能少、汙染小、去除快(kuài)和可(kě)循環等優點,在除磷方(fāng)麵得到了廣泛的應用。用單一(yī)材料(liào)直(zhí)接吸附磷的研究已經成熟,現在的主要研究方向已經轉為對材料進行改性後用於磷的吸附研究,改性材料的吸(xī)附研究方興未艾(ài)。

6.1 活性炭
近年來對活(huó)性炭(tàn)用於吸附的研究,大多以改(gǎi)性的(de)方式出現,通過增強活性炭的化學吸附能力來提(tí)高(gāo)除(chú)磷效果。

含鐵(tiě)活性炭有(yǒu)很好的吸附磷效果,Zhengfang Wang等〔2〕對(duì)比含鐵活性(xìng)炭(AC-Fe)和含鐵氧化活性炭(AC/O-Fe)後發現,通過硝酸氧化的活性炭(AC/N-Fe)可搭載更多的Fe,從而在活性炭表麵(miàn)形成大量的活性位點,得到(dào)了比AC-Fe更高(gāo)的磷吸附效果(guǒ)。其中AC/N-FeⅡ和AC/N-FeⅢ的(de)吸附過程主要以表麵(miàn)吸附和顆粒內擴散為主,且AC/N-FeⅡ較AC/N-FeⅢ顆粒內擴散能力強,活(huó)化(huà)能更高,因此綜合研究表明:AC/N-FeⅡ對磷吸附效果優於AC/N-FeⅢ〔3〕。

ACF-La的吸附磷能力會因溶液中存(cún)在NO3-、SO42-、CO32-而變差(chà)〔4〕。ACF-LaOH吸附磷的主要機理是配體交換、靜電作用和Lewis酸堿(jiǎn)反應。pH增加會減弱配體交換和(hé)靜電作用的能力,而增強Lewis酸堿反應的能力,致使綜合吸附量(liàng)減少〔5〕。Jianyong Liu等〔6〕研究ACF-LaFe吸附磷發現,ACF-LaFe帶有大量淨正電(diàn)荷,使得其***大吸附容量高於ACF-LaOH,室(shì)溫下***大吸(xī)附容量可達29.44 mg/g,共存陰離子對吸附磷(lín)有不利影響,順序為:F->SO42->NO3- >Cl-。

6.2 生物(wù)質
生物質主要指自然界(jiè)中一切有生命的可以生(shēng)長的有機物(wù)質。用於吸附工程的有機物質及其廢棄物就是生物質吸附劑。生(shēng)物質吸附劑具備(bèi)以下優點〔7〕:材料成本低、分布廣;孔隙率(lǜ)高,表麵積大;表層含有較多羥基,改(gǎi)性簡(jiǎn)單,與磷酸根離子反應的活(huó)性較高(gāo);在(zài)水中不溶(róng)解,易分離。近年來研究的生(shēng)物質吸附劑(jì)有軟體動(dòng)物殼、蛋殼、甘蔗渣等。

Wanting Chen等〔8〕在研究用牡蠣殼吸(xī)附初始質量濃度為10 mg/L的(de)磷時發現,反應溫(wēn)度從20 ℃升到30 ℃和殼粒徑從(cóng)590 μm降到180 μm,都會增大牡蠣殼的吸附容(róng)量,牡蠣殼有豐富的吸附位點,並且比大多數吸附劑更環(huán)保。

T. Köse等〔9〕用焙燒廢蛋殼(CWE)吸附磷時發現,CWE對磷的吸附去除率在pH 為2~10時都能大於99%,並得到吸附劑的***佳投加質量濃(nóng)度為2 g/L;其他陰離子的存在對CWE吸附磷的影響不大,吸附(fù)磷後的CWE由於含有(yǒu)大量鈣、鎂和磷,可用作肥料和土壤改良(liáng)劑;附著氫氧化鐵的廢(fèi)蛋殼吸附磷的速率很快(kuài)。

W. Carvalho等〔10〕研究改性甘蔗(zhè)渣(zhā)吸附磷的效果發現,附著Fe2+的甘蔗渣(0.06 mol/g)比不附著 Fe2+的甘蔗渣在吸附磷(lín)的效率方麵提高了45%,羧甲基改性(xìng)的甘蔗渣附著Fe2+的濃度比未改性的甘蔗渣(zhā)提高了80%,隻需要對原材料做稍微的化學改性,磷吸附性能就能得到大大的優化。

.3 金屬(氫(qīng))氧化物

金屬(shǔ)氧化物具有(yǒu)表麵積大(dà)、羥基團眾多和選擇吸附(fù)性高的優點。

氧化(huà)鐵吸附磷主要通過球(qiú)麵的靜電吸附和球內絡合的化(huà)學吸附〔11〕。磁性氧化鐵(tiě)納米粒子在磷的初始質量濃度為2~20 mg/L、吸附劑投加質量濃(nóng)度為0.6 g/L、反應(yīng)時(shí)間為24 h時,得到磷***大(dà)吸附(fù)容量為5.03 mg/g,在pH=11.1時,吸附(fù)容量則急劇(jù)下降到0.33 mg/g〔12〕。

L. Rodrigues等〔13〕研究水合氧化鋯吸附磷時發現,溫度由(yóu)25 ℃升至65 ℃時,吸附容量則由53 mg/g升至67 mg/g,且在12 h達到吸附平衡(héng),在pH=12時能解吸約74%的磷。氧化鋯納米粒子吸附磷的速率很快,在pH=6.2時可達***大吸附容量為99.01 mg/g,是吸附容量***高的(de)吸附劑之一(yī),高濃度的(de)共存陰離子對磷(lín)的吸附影響很小,吸附的***適pH 為2~6,吸附容量在pH超過7時急劇下降〔14〕。

水滑石(shí)
黃中子等(děng)〔15〕在研究(jiū)MgAl-CO3水滑石吸附磷時發現,當磷(lín)的初始質量濃度在25~100 mg/L時,30 min內即可達到吸附平衡,磷的去除率超過99%。MgAlZr-CO3水滑(huá)石(shí)對(duì)磷(lín)的選擇吸附性(xìng)很(hěn)高,吸附溶液(yè)中離子的排序為HPO42->>SO42->Cl-、NO3-,這是由於磷酸根離子直接與層間Zr(Ⅳ)離子發生了絡合(hé)反應〔16〕。孫德智等〔17〕研究ZnAl-2-300水滑石吸附磷的效果發現,汙泥脫水液(yè)的溫度從25 ℃升到30 ℃時,水滑石的磷吸附容量明顯增加,水溫(wēn)繼續升至50 ℃時,水滑石吸附容量又降至25 ℃時的水平。焙(bèi)燒ZnAl水滑石會增大表麵積(jī)和增加孔隙率,焙燒溫度為300 ℃時除磷效果***佳,600 ℃時變成尖晶石從而減小了表麵積〔18〕。

膠體水滑石納米(mǐ)片在pH為4.5~11內的除磷效果較好,吸附磷後的吸(xī)附劑可用作普通海藻石蓴的生長肥料〔19〕。


6.4矽(guī)基介孔分子篩
Dandan Li等〔20〕研究粉煤灰一鍋法製備MCM-41吸附磷發(fā)現,在pH=10時(shí)MCM-41-CFA-10有***大的空隙體積0.98 cm3/g、***高的比表麵積1 020 m2/g和***低的n(Si)∶n(Al),並在25 ℃時有64.2 mg/g的吸附容量,比SBA-15的53.5 mg/g、MCM-41的31.1 mg/g和矽藻土的(de)62.7 mg/g都要大。Jianda Zhang等〔21〕在研(yán)究載鑭二氨基改性(xìng)的MCM-41吸附(fù)磷時發現,該吸附劑的吸附速率和吸附(fù)容量都很高,***大吸附容量為54.3 mg/g,pH 3.0~7.0為吸附反應***適的pH,溶液中(zhōng)Cl-和NO3-的存在對除磷影響很小,而F-和SO42-的存在則(zé)影響明顯。

J. Choi等〔22〕對比純的、氨基官能化(huà)的和共縮(suō)合的SBA-15發現,它們的***大吸附容量分別為2.018、59.890、69.970 mg/g,內孔表麵附著的氨基帶來的強化學親和力(lì)是較純(chún)SBA-15吸附容(róng)量更高的原因。


6.5 黏土礦物
黏土礦物是組(zǔ)成黏土(tǔ)岩(yán)和土壤的(de)主要礦物。它們是一些含鋁、鎂(měi)等為主的含水矽酸鹽礦物,是各(gè)類(lèi)土壤和沉(chén)積物的主要成分,其結構特征是一種含水的層狀結構。常用於吸附工程中(zhōng)的黏(nián)土礦物有高嶺石、膨潤土、蛭石、凹凸棒土(tǔ)和鹿沼土等。

翟由濤等〔23〕研究經(jīng)鹽酸和煆燒改性的高嶺土對磷的吸附效果發現,鹽酸改性(xìng)的高嶺土表麵積(jī)會增大(dà),從而大量的Al、Si等活性點位暴露,吸(xī)附磷能力變強,質量分(fèn)數為9%的酸改性的高嶺土在磷的初始質量濃度為20 mg/L的25 mL溶液中時吸附磷效果***佳,去除率(lǜ)為81.8%,500 ℃煆燒改性(xìng)的高嶺土中Al元素表現出***佳的活化狀態,對溶液中磷的去除率可(kě)達99.5%。S. Gupta等(děng)〔24〕對比未改性、煆燒(shāo)改性和酸改性的高(gāo)嶺石發現,酸改性的高嶺石是這其中吸(xī)附磷容(róng)量***大的,投(tóu)加少量的高嶺土能大量減少溶液中的(de)磷酸鹽。
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