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污水中的磷是怎么回事?除磷原理?如何除磷?看完你就懂了!

北极星环保网来源:水处理部落2018/6/27 8:22:05我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:污水处理 活性污泥 生物除磷

北极星环保网讯:一、磷在废水中存在的形式是什么?磷是一种活泼元素,在自然界中不以游离状态存在,而是以含磷有机物、无机磷化合物及还原态PH3这三种状态存在。污水处理中含磷化合物可分为有机磷与无机磷两类。

无机磷几乎都以各种磷酸盐形式存在,包括正磷酸盐、偏磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐,以及聚合磷酸盐如焦磷酸盐、三磷酸盐等。有机磷大多是有机磷农药,如乐果、甲基对硫磷、乙基对硫磷、马拉硫磷等构成,他们大多呈胶体和颗粒状,不溶于水,易溶于有机溶剂。可溶性有机磷只占30%左右,多以葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等形式存在。溶解磷占总磷的1/3左右,PO43--P磷中大分子磷占40%。

二、磷是怎样转化的?影响因素有哪些?

水体中的可溶性磷很容易与Ca2+、Fe3+、Al3+等离子生成难溶性沉淀物,例如AIPO4、FePO4等,沉积于水体底部成为底泥。聚积于底泥中的磷的存在形式和数量,一方面决定于污染物输入和通过地表与地下径流的排出情况;另一方面决定于水中的磷与底泥中的磷之间的交换情况。沉积物中的磷通过颗粒态磷的悬浮和水流的湍流扩散再度被稀释到上层水体中,或者当沉积物中的可溶性磷大大超过水体中磷的浓度时,则可能重新释放到水体中。

在水中,磷离子以HPO42ˉ还是以H2PO4ˉ形式存在取决于pH值,当pH值在2~7时,水中磷酸盐离子多数以H2PO4ˉ形式存在,而pH值在7~12时,则水中的磷酸盐离子多数以HPO42ˉ形式存在。所有含磷化合物都是首先转化为正磷酸盐(PO43ˉ)后,再转化为其他形式。此时测定PO的含量,测定结果即是总磷的含量。

三、磷的来源是什么?

污水中的磷部分来源于化肥和农业废弃物。同时,生活中含磷洗涤剂的大量使用也使生活污水中磷的含量显著增加。此外,化工、造纸、橡胶、染料和纺织印染、农药、焦化、石油化工、发酵、医药与医疗及食品等行业排放的废水常含有有机磷化合物。

四、磷的危害是什么?

1磷对人体的危害

高磷洗衣粉对皮肤有直接刺激作用,严重的会导致接触性皮肤炎、婴儿尿布疹等疾病。同时磷会对神经中枢造成危害,特别是一部分有机磷农药的生物降解性差,易在环境中残留,对人、畜等脊椎动物具有相当高的毒性,会抑制胆碱酯酶的作用,影响神经系统功能,引起中毒甚至死亡。

2磷对海洋生物的危害

目前国内外广泛使用的有机磷农药对海洋生物危害巨大,有机磷能够激活对虾体内的潜伏病原体。鱼、虾等死亡事件层出不穷,已经对海水养殖业形成威胁。

3磷对土壤的污染

磷对土壤的污染主要来源于过量使用农药、化肥及污水灌溉。过量的磷会超过土壤的自净能力,使土壤发生不良变化,导致土壤自然正常功能失调。

更严重的会导致毒化空气和水质,通过植物吸收,降低农副产品生物学质量,造成残毒通过植物链传递最终危害人类生命和健康。

4过量的磷对水体有较大危害,造成水体富营养化

对于引发水体富营养化而言,磷的作用远大于氮的作用,水体中磷的浓度不是很高时就可以引起水体富营养化。

五、化学除磷的概念和工艺是什么?

化学除磷是通过化学沉淀过程完成的,化学沉淀是指通过向污水中投加药剂,其与污水中溶解性的盐类,如磷酸盐混合后,形成颗粒状、非溶解性的物质,污水中进行的不仅仅是沉淀反应,同时还进行着化学絮凝反应。采用的药剂一般有铝盐、铁盐(亚铁盐)、石灰、铁铝聚合物。

化学沉淀工艺是按沉淀药剂的投加位置来区分的,实际中常采用的有:前沉淀、同步沉淀和后沉淀。

1前沉淀

在沉淀池前投加金属沉淀剂到原水中。其一般需要设置产生涡流的装置或者供给能量以满足混合的需要。相应产生的沉淀产物(大块状的絮凝体)则在一次沉淀池中通过沉淀而被分离。如果生物段采用的是生物滤池,则不允许使用Fe2+药剂,以防止对填料产生危害(产生黄锈)。

前沉淀工艺特别适合于现有污水处理厂的改建(增加化学除磷措施),因为通过这一工艺步骤不仅可以去除磷,而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的沉淀药剂主要是生灰和金属盐药剂。经前沉淀后剩余磷酸盐的含量为1.5~2.5mg/L,完全能满足后续生物处理对磷的需要。

2同步沉淀

在生物处理过程中投加金属沉淀剂。同步沉淀是使用最广泛的化学除磷工艺,其工艺是将沉淀药剂投加在曝气池出水或二次沉淀池进水中,个别情况也有将药剂投加在曝气池进水或回流污泥渠(管)中。目前很多污水厂都采用同步沉淀,加药对活性污泥的影响比较小。

3后沉淀

将沉淀、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物设施相分离的设施中进行,向出水中投加金属沉淀剂,一般将沉淀药剂投加到二次沉淀池后的一个混合池中,之后混合沉淀。并在其后设置絮凝池和沉淀池(或气浮池)。

对于要求不严的受纳水体,在后沉淀工艺中可采用石灰乳液药剂,但必须对出水pH值加以控制,比如采用沼气中的CO2进行中和。采用气浮池可以比沉淀池更好地去除悬浮物和总磷,但因为需恒定供应空气而运转费用较高。

六、生物除磷的原理及影响因素?

废水中磷的存在形态取决于废水的类型,最常见的是磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。生活废水的含磷量一般在10~15mg/L左右,其中70%是可溶性的。常规二级生物处理的出水中90%左右的磷以磷酸盐的形式存在。在传统的活性污泥法中,磷作为微生物正常生长所必需的元素用于微生物菌体的合成,并以生物污泥的形式排出,从而引起磷的去除,能够获得10%~30%的除磷效果。在某些情况下,微生物吸收的磷量超过了微生物正常生长所需要的磷量,这就是活性污泥的生物超量除磷现象,废水生物除磷技术正是利用生物超量除磷的原理而发展起来的。

七、生物除磷的原理

根据霍尔米(Holmers)提出的化学式,活性污泥的组成是C118H170O51N17P,由此可知,C:N:P=46:8:1。如果废水中N、P的含量低于此值,则需另行从外部投加;如等于此值,则在理论上应当是能够全部摄取而加以去除的。

生物除磷的基本原理是利用一种被称为聚磷菌(也称为除磷菌、磷细菌等)的细菌在厌氧条件下能充分释放其细胞体内的聚合磷酸盐(该过程称为厌氧释磷);而在好氧条件下又能超过其生理需要从水中吸收磷(该过程称为好氧吸磷),并将其转化为细胞体内的聚合磷酸盐,从而形成富含磷的生物污泥,通过沉淀从系统中排出这种富磷污泥,达到从废水中除磷的效果。聚磷菌的作用机理如图所示。

①在厌氧区内的释磷过程,在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下,兼性细菌通过发酵作用将溶解性BOD转化为挥发性有机酸(VFA),聚磷菌吸收VFA并进入细胞内,同化合成为胞内碳源的储存物——聚-β-羟基丁酸盐(PHB),所需的能量来源于聚磷菌将其细胞内的有机态磷转化为无机态磷的反应,并导致磷酸盐的释放。

延伸阅读:

人工湿地脱氮除磷机理及其研究进展

污水处理技术之生物脱氮除磷工艺的新旧演变

污水处理知识之全面解析聚磷菌的除磷原理及影响因素

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