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。常用的除磷方法大致分为四种,即化学法、结晶法、生物法和吸附法。其中,化学除磷是最早的除磷方法,投加药剂可使出水稳定达标,但由于药耗高,处理费用普遍较高,且产生大量二次污泥,不利于后续处理。结晶法作为一种接触脱磷方法,具有成本低、易控制、维护费用高、易堵塞等优点。生物法以其成本低、环境友好等优点在各种污水处理工程中得到了广泛的应用,但处理效果不稳定,对水中有机物浓度的依赖性很强。单一的生物处理技术已达不到排放标准,生物技术与化学技术的结合越来越受到重视和广泛应用。然而,目前高效、稳定、环保的除磷剂很少,因此研究和开发具有良好除磷效果的微生物是关键。相比之下,吸附除磷技术具有选择性高、性能稳定、解吸再生、无二次污染等优点,已成为现阶段除磷领域的研究热点。
1.除磷剂的种类及作用机理。
1.1物理和化学除磷剂
目前常用的物理化学除磷剂主要有铝盐、铁盐和钙盐。其中,铝盐除磷剂主要有三种,即硫酸铝(Al(2SO4)3)、氯化铝(AlCl3)、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,金属离子水解络合物凝聚废水中的有机磷和不溶性磷。为了确认铝盐除磷剂是以吸附为主还是以化学反应沉淀为主,陆震等发现,除磷沉淀物中磷酸铝所占比例较小,含有大量吸附的铝盐和氢氧化铝。该过程以吸附共沉淀为主。并以生活污水为处理对象对三种除磷剂进行了比较,发现PAC投加量较低,效果较好,出水稳定,投加量为60 mg/L时可达到预期的除磷效果。
市场上常用的铁盐除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工艺相似,但目前还没有文献证明是混凝作用还是化学作用起主导作用。FeCl_3·6H_2O很少单独作为除磷剂用于废水的深度处理,可以直接加入到生化系统中以提高除磷效率。朱良等人在SBR系统中投加FeCl3·6H2O,平均除磷效率从76%提高到90%,但对微生物有一定的毒性作用。陈艳丽等发现,向生化池中投加FeSO·47H2O可以迅速提高除磷效率,但对活性污泥的性能没有影响。采用FeSO4·7H2O和PFS对某环保公司低浓度含磷废水的除磷效果进行了比较。结果表明,在相同投加量下,FeSO4·7H2O的去除率明显高于PFS,因为FeSO4·7H2O的成本远低于PFS,因此当TP浓度较低时,FeSO4·47H2O的处理效果可以通过实验确定。
钙盐一般指石灰(Ca(OH)2)和氯化钙(CaCl2),价格低廉。主要方法是直接向废水中加入钙盐,通过形成钙磷沉淀去除废水中的磷。目前,对于除磷过程中pH值的适宜条件,研究人员仍存在争议。例如,张献忠等人发现,pH值为10-11时,除磷效果最好;在相同浓度下,李长江等人认为pH值为8.5-9.5时,除磷效果最好。为了选择合适的pH值来提高钙盐的除磷效率,李胜等通过pH和OH的结合探索了除磷产物的控制机理。结果表明,最佳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
微生物菌剂的制备以微生物厌氧除磷和好氧吸磷的生物除磷机理为基础,经过工业化生产和繁殖后选择目标微生物(聚磷菌)。由生物酶、营养素和催化剂复合而成的活性菌剂能有效降低废水中的磷含量,效果良好。