污水中的磷来源于粪便、洗涤剂和某些工业废水,其形态有正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷, 其中以正磷酸盐和聚磷酸盐占绝大多数, 磷可以在有机磷和无机磷、可溶性磷和不溶性磷之间相互转化, 但价态不会发生变化。
     磷与水体富营养化的密切关系已有报道, 特别是过量的磷能引起赤潮、危害海洋环境而日益受到关注。发达国家对于除磷的研究和生产性应用已有二十多年的历史, 我国这方面的研究始于80 年代初。到目前为止,除磷效果比较好、应用得比较多的是化学沉淀法除磷和生物法除磷。本文对前人所作的两种方法的研究工作进行了综述, 阐述了其除磷机理, 并从经济角度出发, 就两者在除磷效果、污泥产量、污泥处置、除磷费用等4 方面进行了比较, 以供环境工作者在水处理决策时参考。

 
1 磷与赤潮
磷作为一种营养因子, 是诱发水体富营养化的重要因素之一。特别是作为人类资源宝库的海洋, 一旦发生赤潮则危害更大。因此对赤潮的研究和报道日益受到重视。赤潮的形成与海水中的N / P 比值有关。研究发现川,海洋浮游生物体和大洋中的N / P 比为16 :1, 该比值过高或过低都可能使某一低含量元素成为限制因子。比如, 厦门港赤潮发生区每月大潮表层海水N / P 比值率均为6 0.8 7 , 而发生赤潮时N / P 比值为56.67, 这表明P 作为限制因子一旦含量增加, 加上合适的温度条件,就有可能发生赤潮。赤潮发生后, 赤潮生物大量繁殖, 其遗体腐败时要消耗大量的溶解氧, 影响水环境质量, 一些藻类还会产生毒素或腥臭味, 影响鱼类生存, 严重的还会通过食物链影响人类健康。世界上很多国家都有赤潮的报道。在我国, 赤潮也时有发生。如1 9 9 1年5 月25 日在象山港郸县贝类养殖场附近发生赤潮12 】, 对水环境是极大的损害。目前最常用的除磷方法是化学沉淀法和生物法。

2 化学沉淀法除磷
化学沉淀法除磷是利用磷酸根能和某些阳离子,如F e ” + 和A l ” 十进行化学反应, 生产不溶于水的沉淀,从而使化学反应不断向生成物方向进行, 通过泥水分离最终达到去除废水和污水中过量磷的目的。如果磷以聚磷酸盐的形式存在于污水中, 则磷的去除依靠沉淀和吸附两种作用I” ! 。一方面, 聚磷酸盐通过水解反应生成正磷酸盐, 其中的磷酸根与F e “ + 或A I“ + 反应生成沉淀; 另一方面, 生成的沉淀由于呈絮状, 又能吸附聚磷酸盐而去除一部分磷。因此, 化学法除磷并不是简单的化学反应过程。能与磷酸根离子反应生成不溶于水的沉淀的阳离子很多, 比较常用的有F e ” + 和A I” + 。铁盐或铝盐的选择可以灵活操作, 比如在上海,F e S O 4 要比F e C 13 便宜得多, 从经济的角度考虑, 在效果相当的条件下, 应选择便宜的。

影响化学法除磷最主要的因子是p H 值。当反应环境的酸性增加时, 磷的去除率就降低。
化学法除磷的优点是: 操作简单, 除磷效果好, 且结果稳定, 不会重新放磷而导致二次污染, 当进水浓度较大或有一定波动时, 仍有较好的除磷效果。用化学沉淀法除磷, 其絮凝剂投加的地点可以不同, 即在曝气池前、中、后的出水中, 但除磷原理相同, 其工艺流程见图1

3 生物法除磷
生物法除磷是利用活性污泥中的微生物( 聚磷细菌)释放磷和吸收磷来除磷的。其机理可作如下阐述! 4,5 ! :当微生物在厌氧环境时, 细胞内的聚磷酸盐被分解, 无机磷盐释放到环境中去, 释放出大量能量, 这就是聚磷菌的厌氧放磷现象。在此过程中, 这些能量一部分供给聚磷细菌度过不利环境( 厌氧环境) , 另一部分则可供聚磷菌主动吸收环境中的乙酸、氢离子和负电子,使之以P H B 的形式储藏于菌体内; 好氧阶段来临时,由于环境条件有利, 聚磷菌可以快速生长、繁殖, 此时菌体内P H B 的好氧分解就为之提供了大量能量, 其中一部分能量之可供聚磷菌主动吸收环境中的磷酸盐,并以聚磷酸盐的形式储存于体内, 这就是聚磷菌的好氧吸磷现象。通过及时排出剩余污泥, 就能使污水中磷的含量大大降低。E va n s( 19 8 3) 等的实验结果表明,在厌氧区投加丙酸、乙酸、葡萄糖能诱发微生物放磷,从而导致好氧阶段磷更强烈的吸收, 除磷效果进一步提高161。

生物除磷的有效性受到CO D / P 以及水中硝酸盐的影响。C O D / P 的比值要求大于3 0 , 除磷系统才能有效工作, 磷的去除率随C O D / P 比值的上升而上升。据S i e b r i t z ( 1 95 0 ) 的实验结果表明, 磷的去除与污水中快速降解的C O D 成份浓度密切相关( “ 〕, 以后他人的实验也得出了同样的结论。另外, 厌氧阶段硝酸盐的存在会导致反硝化反应生成氮气, 粘附在活性污泥上, 引起活性污泥上浮, 硝酸盐的反硝化还会消耗聚磷生物所需的碳源, 影响生物储存有机物和放磷过程。因此,大量硝酸盐的存在对除磷系统是不利的, 所以在除磷工艺中要设置一个选择池。生物法除磷有多种形式, 如
A /O ( 厌氧一好氧系统) 、S B R ( 间歇式活性污泥法) ,但其实质是相同的, 都是经过厌氧阶段和好氧阶段。由于生物除磷是一个复杂的生物过程, 很多因素, 如p H、温度、D O、运行负荷等都会影响整个系统的运行, 因此需要运行管理人员经常对系统进行监控。生物除磷法的工艺流程见图2。

还有一种A Z / O 系统, 整个系统由厌氧、缺氧、好氧3 部分组成, 即在原来的A / O 系统基础上, 增加了一个缺氧部分, 使氮的去除率增加, 实际上是除磷去氮相结合的系统, 因此, 就其除磷的原理来看, 还是与厌氧一好氧系统一致的。