含磷废水处理技术的研究进展

-37-减排技术石油石化节能与减排2013年第3卷第4期含磷废水处理技术的研究进展雷岗星，张保华（中国海洋石油总公司节能减排监测中心，天津300452）摘要：降低废水中磷的浓度是抑制水体富营养化的关键。处理含磷废水的方法有化学沉淀法、吸附法和生物法，本文分别介绍了3种处理方法的原理、特点及技术发展现状。对含磷废水处理技术的发展和废水中磷的回收利用进行了讨论。关键词：富营养化含磷废水处理方法磷回收利用收稿日期：2013-03-04作者简介：雷岗星，硕士研究生，助理工程师，现从事环境监测、水处理技术的研究工作。水体富营养化问题日益突出，水体中氮、磷等营养物质的富集是造成水体富营养化的主要原因，氮、磷排入水体引起水中藻类大量生长和其他浮游生物迅速繁殖，水体中溶解氧下降，造成鱼类和其他生物大量死亡、水质恶化，危害人类生存。近期有研究表明[1]，藻类数量取决于总磷而不是总氮，总磷是限制浮游藻类生长的最重要因素。加拿大和美国学者在加拿大安大略实验湖区开展的历时37年全湖施肥实验证明[2]，治理水体富营养化的问题，控制氮源总量对藻类生长并无明显影响，而控制磷源总量是关键。因此，磷是水体富营养化的主控因子，它对缓流水体富营养化的负荷要超过氮，控制磷含量比控制氮含量更有效[3]。含磷废水来源十分广泛，特别是来源于化肥、农药、石油化工等化学工业的含磷废水，排放量大、成分复杂、含有毒有害物质多，治理难度较大。处理含磷废水的主要方法有化学沉淀法、吸附法和生物法。1化学沉淀法1.1化学沉淀法原理化学沉淀法除磷是指向含磷废水中投加一定量的化学药剂（含铁、铝、钙、镁等金属盐），使之与废水中的磷酸盐发生反应生成难溶于水的化合物，然后通过沉淀使固液分离，从而达到废水除磷的目的。采用铁盐[4]和铝盐[5]作为沉淀剂时，主要生成金属磷酸盐，用M3+代表Fe3+和Al3+，则其反应方程式如下：M3++（HnPO4）(3-n)-→MPO4↓+nH+当用钙盐[6]做沉淀剂时，Ca2+与废水中的磷酸盐发生反应，其反应方程式如下：5Ca2++7OH-+3H2PO4-→Ca5（OH）（PO4）3↓+6H2OCa2++HPO42-→CaHPO4↓3Ca2++2PO43-→Ca3（PO4）2↓1.2化学沉淀法特点化学沉淀法除磷具有工艺流程简单，除磷效率高，操作方便等优点，但采用该方法除磷需要投加大量的化学药剂，运行成本较高，残留金属离子的浓度也较高，出水色度增加，且会产生大量的化学污泥，如处置不当可能会带来二次污染[7]。1.3化学沉淀法除磷技术发展现状高伟胜[8]采用氯化钙沉淀法处理高浓度含磷废水，考察了氯化钙投加量、pH值、反应温度及反应时间对除磷效果的影响。结果表明，氯化钙具有较好的除磷效果，在氯化钙的投加量满足n（Ca）∶n（P）=1.5∶1，pH值为9.5，反应温度为25℃，反应时间为30min的条件下，总磷的去除率达到了99.9%。-38-☆2013年第3卷第4期☆石油石化节能与减排Yu-nanZhou[9]研究了使用单宁酸（TA）强化三氯化铁除磷技术，单宁酸是一种天然高分子聚合物。实验表明，添加单宁酸会在含磷溶液中生成TA-Fe-P混合物，加速生成的絮体沉淀，减少溶液中残留的3价铁离子，从而提高除磷效率，降低出水色度。采用镁盐作为沉淀剂去除和回收废水中的磷是近年来的一个研究热点。该方法是通过向含磷废水中投加镁盐和铵盐，使其与废水中的磷酸盐发生反应生成难溶的复盐磷酸铵镁从而达到除磷的目的。该方法可以同时去除和回收废水中的磷，沉淀产物可用作缓释肥，可以实现废物的资源化利用。2吸附法2.1吸附法原理吸附法是依靠某些多孔或比表面积大的固体吸附材料对水体中PO43-等离子的吸附作用来实现除磷目的。吸附除磷机理主要包括物理吸附、离子交换和固体表面沉积。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。膨润土、天然沸石等天然物质以及工业炉渣、钢渣等对废水中的磷酸根离子具有一定的吸附作用，且这些材料成本较为低廉，故常用这些材料作为吸附剂。目前研究的重点主要集中在提高吸附剂的吸附容量以及吸附剂的再生问题上。2.2吸附法特点吸附法与化学沉淀法相比，几乎没有污泥产生，处理设施简单，处理效果较为稳定，是一种可以在低浓度的条件下去除磷和其他特定溶质的高效方法。但该方法使用的吸附剂需要定期更换，相对处理费用较高，在处理高浓度废水时将很快达到吸附饱和，因此该方法不适合高浓度废水的处理。2.3吸附法除磷技术发展现状范怡然[10]以浙江缙云产天然斜发沸石为基础，选取沸石铁盐改性方法对不同粒径的沸石进行改性，通过静态吸附和动态吸附实验来测定其对模拟污水中磷的去除情况。结果表明，沸石铁改性的最佳条件为沸石粒径为60～80目，改性FeCl3溶液浓度为0.5mol/L，pH值为7。改性后沸石的磷