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工业废水中的总磷超标是导致水体富营养化的主要污染源之一。磷过量排放会引发藻类暴发、溶解氧下降,严重破坏水生态系统。针对工业污水总磷高的难题,目前主流的处理方法包括生物法、化学法、物理化学法及组合工艺,以下从技术原理与应用场景展开解析。
一、生物除磷:经济但需严控条件
生物除磷依赖聚磷菌(PAOs)在厌氧-好氧交替环境下的代谢特性。厌氧阶段,聚磷菌释放体内磷并吸收有机物;好氧阶段则过量吸收磷并储存在细胞内,最终通过排放富磷污泥实现除磷。
适用场景:适用于有机物含量高(BOD₅/TP≥20)、温度稳定(15-25℃)的废水。常见工艺包括A/O法、A²/O法及反硝化除磷工艺(如Dephanox工艺),后者可同步脱氮并减少碳源消耗。
局限性:低温(<10℃)会抑制聚磷菌活性,需辅以加温或化学法;污泥处理需避免厌氧环境,防止磷二次释放。
二、化学沉淀法:快速高效的应急方案
除磷剂是一类专门用于去除水体中过量磷元素的化学药剂,在污水处理、工业废水处理。
除磷剂主要通过化学沉析和絮凝作用去除水中的磷。向污水中投加无机金属盐药剂(如铝盐、铁盐等),与溶解性的磷酸盐反应生成颗粒状、非溶解性的物质,从而实现磷的去除。同时,在投加药剂后,污水中还会发生化学絮凝作用,即形成的细小非溶解状固体物互相粘结成较大形状的絮凝体,改善沉淀池的沉淀效果。
除磷剂的使用方法:
1.投加量确定:投加量取决于原水中磷含量的大小、原水磷含量的种类、设计出水磷含量的大小(出水含磷国家标准)和设计除磷效率等因素。最终投加量需经过小试和中试的实验确定,或是根据同类相似工程的经验值确定后进行中试验证,确保出水达到相关法规要求。一般情况下,投加量约为每立方米废水0.5到1.5克,具体投加量需要根据水质特性和处理设备的要求进行调整,去除率通常能够达到80%以上。
2.直接投加法:固体或粉末状的除磷剂不经过稀释而直接投加到水体中。但这种方法要求所加水体的pH为酸性环境,且水体中有搅拌装置,否则除磷效果非常有限。因此,这种方法更多适用于污水处理厂。
3.稀释之后投加法:将固体或粉末状除磷剂按照一定的稀释比例(如稀释为5 - 10%的溶液)稀释后直接投加到目标水体中,这种方法适用范围更广。稀释后的药剂应在八小时内用完。
三、物理化学法:精细化深度处理
1. 吸附法:采用沸石、活性氧化铝或专用树脂(如Tulsimer®A-107)吸附磷,适用于低浓度废水。吸附剂可再生,但长期使用成本较高。
2. 膜技术:反渗透或超滤膜可截留溶解态磷,精度高但投资大,易受污染物堵塞。
3. 电化学法:通过电解反应将磷转化为沉淀,适合高浓度工业废水,操作简便且效果稳定。
四、组合工艺:协同增效的终极方案
针对复杂废水,常采用“生物+化学”联用。例如:
1.MAP沉淀+生物处理:先以磷酸胺镁沉淀法去除高浓度磷和氨氮,再经生物系统进一步净化。
2.侧流除磷工艺(Phostrip):结合生物释磷与化学沉淀,出水磷可稳定≤1mg/L,但运行成本较高。
五、未来趋势:资源化与绿色技术
新兴技术如磷回收(将污泥中的磷转化为肥料)和高级氧化法(降解有机磷)正逐步推广,旨在实现污染治理与资源循环的双重目标。
结语
工业污水总磷处理需根据水质特性、成本预算及排放标准综合选择。低温环境优先化学法,高有机负荷废水适用生物法,而深度处理可借助吸附或膜技术。随着技术进步,绿色高效的组合工艺将成为主流,助力工业废水“零排放”目标的实现。