含磷废水

1 含磷废水的来源 排放到湖泊中的磷大多来源于生活污水、工厂和畜牧业废水、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。有调查表明，降雨中磷浓度平均值低于0.04 mg/L，降雪中低于0.02 mg/L。以生活污水为例，每人每天磷排放量大约在1.4～3.2 g，各种洗涤剂的贡献约占其中的70左右。此外，炊事与漱洗水以及在粪尿中磷也有相当的含量。工厂磷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。在水域的磷流入量中，生活污水占43.4为最大，其他依次为20.5，29.4与6.7。（如图1.1） 1.1 工业废水 （1） 化工行业如造纸业、磷肥工业等。磷肥厂排放的废水为酸性废水，特征污染物为氟化物和总磷，对水体危害较大； （2） 生化制药如江苏某药业有限公司是一家生物制药企业,公司主要产品为三磷酸腺苷、环磷酸腺苷,是核昔酸制药工业的重要原料和中间体。生产中树脂吸附和脱附等工段产生废水中含有大量的有机磷和无机磷,导致综合废水中TP、CODCr浓度较高。 （3） 金属表面处理洗衣机箱体外壳是由冷轧式镀锌铁皮喷塑而成，喷塑前必需经过前处理；电冰箱公司高速双排平板喷涂线上冷轧钢板喷塑前也必需经过前处理。前处理的主要工序为脱脂、磷化，所用脱脂剂主要成分为苏打、表面活性剂等，洗衣机公司磷化液主要成分为磷酸二氢锌，电冰箱公司磷化液主要成分为磷酸二氢钠，因此前处理工段排放废水含有油污、Zn2、磷酸盐等有毒有害物质，特殊是磷酸盐含量高。 1.2 生活污水 生活污水常含有大量的磷,排入水体会造成藻类过度繁殖,导致水体富养分化,使水质恶化。生活污水中，80的磷来自人体排泄，其余的来自于洗涤废水和食物废渣。其中含磷洗衣粉是生活含磷污水的主要来源。 2 含磷废水的危害 （1） 磷是引起水体富养分化的关键养分物质。水体富养分化不仅会导致水中藻类疯长，而且会使水体含氧量急剧下降，影响鱼类等水生生物的生存。 （2） 水体富养分化在湖泊、水库表现为“水华”。主要危害为水体透亮度下降，复氧实力减弱，鱼的种类特殊是有经济价值的鱼类削减，藻类死亡之后，分解要消耗溶解氧。溶解氧的不足及某些有毒藻类还会导致鱼类死亡。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。我国内陆与城市湖泊、水库富养分化现象普遍，而且状况相当严峻。滇池、巢湖和太湖三大闻名湖泊的污染尤其引人注目。 （3） 水体富养分化在海洋中表现为“赤潮”，也就是水域中一些浮游生物繁殖引起的水色异样和水质恶化现象。海洋中某一种或几种浮游生物在肯定环境条件下爆发性繁殖或高度聚集，引起海水变色，影响和危害其它海洋生物正常生存，造成灾难性海洋生态异样现象。 3 含磷废水处理方法 通常运用的除磷方法主要包括化学法、生物法以及吸附法三大类。 3.1 化学法 3.1.1 化学沉淀法 化学沉淀法除磷主要指应用钙盐，铁盐和铝盐等产生的金属离子与磷酸根生成难溶磷酸盐沉淀物的方法来去除废水中的磷。最常用的是石灰、硫酸铝、铝酸钠、三氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁和氯化亚铁。 石灰 主反应CaOH2HCO-3→CaCO3↓OH-H2O （1.1） 副反应5Ca23PO43-OH-→Ca5OHPO43↓ （1.2） 三氯化铁 主反应FeCl3PO43-→FePO4↓3Cl- （1.3） 副反应2FeCl33CaHCO32→2FeOH3↓3CaCl26CO2 （1.4） 硫酸铝 主反应Al2SO4314H2O2PO43-→2AlPO4↓3SO42-14H2O （1.5） 副反应Al2SO4314H2O6HCO3-→2AlOH3↓3SO42-6CO214H2O （1.6） 3.1.2 化学絮凝法 化学混凝法除磷是将可溶性磷转化为悬浮性磷，并将其滞留。水中的磷大部分是溶解状的无机化合磷，主要是洗涤剂的正磷酸盐和稠环磷酸盐，其余小部分是以溶解和非溶解状态存在的有机化合磷。稠环磷酸盐和有机化合磷一般在生物处理中可转化为正磷酸盐。由于在各种阴离子中，磷酸根对铁离子水解行为影响最为突出，它可以取代与铁离子结合的部分羟基，形成碱式磷酸铁复合络合物，变更铁离子的水解路径。 化学方法及沉淀剂 废水含磷量 操作条件 除磷效果 聚合硫酸铝铁（PAFS）和聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMAAC）为原料制备PAFS-PDMDAAC复合絮凝剂[1] 用磷酸二氢钾和硅藻土配成PO43P含量为6mg/L,不同浊度的模拟废水（硅藻土浓度1mg/L为1） 取模拟废水500ml于烧杯中，加入肯定量絮凝剂，在200r/min下快速搅拌30s，在150r/min转速下搅拌1min,然后再80r/min转速下搅拌10min,静置15min,去上层清夜进行分析。 当PDMDAAC含量为5-8之间时，除磷效果最好，处理后水样的磷浓度最低可达0.33mg/L,磷的去除率可达到94.5，浊度去除率可到达99.4。 雪硅钙石5CaO6SiO2 5H2O为晶种材料的诱导结晶法[2] 废水初始磷浓度为60.71mmol/L1882mg/L 随着pH值的上升，除磷率渐渐增加，最佳pH值为9.5；反应时间越长，结晶法除磷效率越高；随着溶液中钙投加量的增多，除磷率也越高，试验中最佳投加量为Ca/P5.01（摩尔比）；晶种投加量的增加，除磷率提高。 达到最佳条件时，结晶法除磷率较高且稳定,磷去除率可达90以上。原水中的碱度对其除磷率的影响不大，这是雪硅钙石作为晶种材料的一大优点 复合钙盐法石灰-氯化钙复合回收高浓度含磷制药废水中的磷[3] 国内某制药厂的咪唑醛水解废水含磷量为31000mg/L 每克磷加入4.1 g氯化钙盐和1.3g石灰,将pH调整到8,反应180min,可将废水中的磷浓度由31000 mgL-1降至0.5 mgL-1以下,并回收废水中的磷。 该方法简洁易行,成本低,无二次污染,符合清洁生产和循环经济的要求。 鸟粪石结晶法[4]MgNH4PO46H2O 城市污水厂污泥消化池 上清液中PO43---P浓度在2.6-6.0 mmol/L之间，试验用蒸馏水和KH2PO4配制成PO43---P浓度为5 mmol/L的溶液作为模拟水样。 在pH10.0, N/P2, Mg/P1.5, t30℃条件下 磷的去除率达到98.9。沉淀物经XRD检测为鸟粪石 3.2 生物法 生物法除磷是基于噬磷菌在好氧及厌氧条件下，摄取及释放磷的原理，通过好氧-厌氧条件的交替运行来实现除磷。生物法除磷工艺自20世纪70年头以来得到快速发展，其对废水生化处理设备的合理利用，