除磷工艺

1 现状由于广泛使用含磷洗涤剂，我国城市污水中普遍含有一定量的磷，一般为5-10mg/L。磷是藻类繁殖所需各种成分中的限制性因素之一，水体中磷含量的高低与水体富营养化程度有密切的关系。同时，对于引发水体富营养化而言，磷的作用远大于氮的作用，水体中磷的浓度达到一定数值时就可以引起水体的富营养化。因此，在污水处理中进行除磷是必要的。我国《城镇污水处理常污染物排放标准》（GB18918-2002）中明确规定，自2006年1月1日起建设的污水处理厂总磷指标的一级A排放标准为0.5mg/L。污水中的磷可以通过化学和生物两种方法去除。生物除磷是一种相对经济的除磷方法，但由于现阶段生物除磷工艺还无法保证出水总磷稳定达到0.5mg/L标准的要求，所以常需要采用或辅助以化学除磷措施。

2 化学除磷原理化学除磷主要是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的盐类（如磷酸盐）反应生成颗粒状、非溶解性的物质。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅是沉析反应，同时还发生着化学絮凝作用，即形成的细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的絮凝体。

3 化学除磷药剂为了生成非溶解性的磷酸盐化合物，用于化学除磷的化学药剂主要是金属盐药剂和氢氧化钙。许多高价金属离子药剂投加到污水中后都会与污水中的溶解性磷离子结合生成难溶解性的化合物，但出于经济原因考虑，用于磷沉析的金属盐药剂主要是Fe3+盐、Fe2+盐和Al3+盐，这些药剂是以溶液和悬浮液状态使用的。除金属盐药剂外，氢氧化钙也用作沉析药剂，反应生成不溶于水的磷酸钙。污水化学除磷中常用的药剂类型详见表1。表1 污水净化常用药剂类型名称分子式状态铝盐硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O 固体Al2(SO4)3·14H2O 液体nAl2(SO4)3·xH2O+mFe2(SO4)3·yH2O 固体氯化铝AlCl3 液体AlCl3+FeCl3 液体聚合氯化铝[Al2(OH)nCl6-n]m 液体二价铁盐硫酸亚铁FeSO4·7H2O 固体FeSO

4 液体三价铁盐氯化硫酸铁FeClSO4 液体（约40%）氯化

铁FeCl3 液体（约40%）熟石灰氢氧化钙Ca(OH)2 约40%的乳液

4 化学除磷工艺化学除磷工艺可按化学药剂的投加地点来分类，实际中常采用的有：前置除磷、同步除磷和后置除磷。

4.1 前置除磷前置除磷工艺的特点是化学药剂投加在沉砂池中、初沉池的进水渠（管）中、或者文丘里渠（利用涡流）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。相应产生的沉析产物（大块状的絮凝体）在初沉池中通过沉淀被分离。如果生物段采用的是生物滤池，则不允许使用铁盐药剂，以防止对填料产生危害（产生黄锈）。前置除磷工艺由于仅在现有工艺前端增加化学除磷措施，比较适合于现有污水处理厂的改建，通过这一工艺步骤不仅可以除磷，而且可以减少生物处理设施的负荷。常用的化学药剂主要是石灰和金属盐药剂。前置除磷后控制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。

4.2 同步除磷同步除磷是目前使用最广泛的化学除磷工艺，在国外约占所有化学除磷工艺的50%。其工艺是将化学药剂投加在曝气池出水或二沉池进水中，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。目前已确定对于活性污泥法工艺和生物转盘工艺可采用同步化学除磷方法，但对于生物滤池工艺能否将药剂投加在二次沉淀池进水中尚值得探讨。

4.3 后置除磷后置除磷是将沉析、絮凝以及被絮凝物质的分离在一个与生物处理相分离的设施中进行，因此也叫二段法工艺。一般将化学药剂投加到二沉池后的一个混合池中，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，在后置除磷工艺中可采用石灰乳液药剂，但必须对出水pH值加以控制，如可采用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，但因为需要恒定供应空气因而运行费用较高。三种除磷工艺的优缺点汇总见表2。

表2 各种化学除磷工艺比较工艺类型

前置除磷工艺

优点

1）能降低生物处理构筑物负荷，平衡负荷的波动变化，从而降低能耗；

2）与同步除磷相比，活性污泥中有机成分不会增加；

3）现有污水厂易于实施改造。

缺点

1）总污泥产量增加；

2）影响反硝化反应（底物分解过多）；

3）对改善污泥指数不利。

同步除磷工艺

优点

1）通过污泥回流可以充分利用除磷药剂；

2）如果将药剂投加到曝气池中，可采用价格较便宜的二价铁盐药剂；

3）金属盐药剂会使活性污泥重量增加，从而可以避免污泥膨胀；

4）同步除磷设施的工程量较小。

缺点

1）采用同步除磷工艺会增加污泥产量；

2）采用酸性金属盐药剂会使pH值下降到最佳范围以下，对硝化反应不利；

3）硝酸盐污泥和剩余污泥混合在一起，回收磷酸盐较为困难，此外在厌氧状态下污泥中磷会再释放；

4）回流泵会破坏絮体，但可通过投加高分子絮凝助凝剂减轻这种危害。

后置除磷工艺

优点

1）硝酸盐的沉淀与生物处理过程相分离，互不影响；

2）药剂投加可以按磷负荷的变化进行控制；

3）产生的磷酸盐污泥可以单独排放，并可以加以利用。

缺点

后置除磷工艺所需投资大、运行费用高，但当新建污水处理厂时，采用后置除磷工艺可以减小生物处理二沉池的尺寸。