林平1 颜志伟2
浙江万盛股份有限公司浙江临海317000
摘要 磷是生物圈中典型的沉积型循环，因此磷酸盐类物质可被视为不可再生能源。生活废水、农业废水、工业废水中含有大量的磷物质，若不对其进行有效处理，不仅造成了磷资源的浪费，还可能影响环境，导致水体富营养化。本文主要围绕废水除磷方法进行探讨，对化学沉淀法、生物法、结晶法、吸附法以及离子交换法的原理、特点进行了详细说明。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 废水；除磷；化学沉淀；生物法；结晶法
1 概述
磷在生物圈内的循环由岩石风化开始，到水中沉积为止，是典型的沉积型循环。生物圈内的大部分磷，都不同于碳和氮，无法构成循环，因此磷酸盐就被视为不可再生资源。就当前的开采速度而言，地壳中的磷矿石（P2O5跃15%），仅够100 年内使用，而我国的磷矿产资源仅够70 年内使用。另一方面，磷是导致水体富营养化的主要元素，农业废水、工业废水及城市污水中均含有大量的磷，造成大量磷资源浪费的同时，还造成了水体富营养化，因此，废水除磷成为当前十分紧迫的任务，是构建环保型经济的必须要解决的难题之一。
2 废水除磷工艺发展现状
2.1 化学法除磷
化学法除磷主要原理是利用三价或二价金属离子与废水中磷化物反应，生成难溶性的磷酸盐，再通过分离技术，将其与液体分离从而达到除磷的目的，因此化学除磷也被称为化学沉淀法除磷。该法除磷主要包括沉淀、凝聚、絮凝和固液分离四个部分。按照金属离子的种类，可分为以下几种除磷方法：
2.1.1 钙盐除磷（Ca2+）
钙盐与磷化物反应生成磷酸钙和羟基磷灰石，尤其是后者是最为稳定的一种物质。该法主要优点为成本低、操作简单，但对溶液pH 的控制要求较为严格，一般控制pH=9，此时控制Ca 和P 的物质的量之比为1.18:1 时，能去除99.98%的磷（除了样品P 含量为9500mg/L）；而溶液pH约9 时，水中存在的CO32-会与PO43-产生竞争，抑制羟基磷灰石的生成，影响除磷效果。
2.1.2 铁盐除磷（Fe3+或Fe2+）
铁盐是较常见的除磷药剂，由于铁离子（Fe3+）、亚铁离子（Fe2+）能发生水解反应，因此铁盐除磷的表现形式为两种，一种为Fe3+直接与PO43-反应生成难溶性的盐，另一种为铁离子水解生成的多羟基络合物对磷的的吸附作用，其中前者起主要作用。
2.1.3 铝盐除磷（Al3+）
铝盐除磷方式与铁盐类似，包括直接反应和吸附两种形式，但不同的是，吸附式除磷占据主导地位。
2.1.4 镁盐除磷（Mg2+）
镁盐除磷原理为在铵盐的存在下，与废水中的磷酸盐形成难溶解的鸟粪石（磷酸铵镁MgNH4PO4·6H2O）。生成物中富含的N、P、Mg对于植物的生长具有良好的促进作用，且溶解度小，比较适宜做缓释肥用，但该法处理后的产物中可能含有重金属离子，容易导致土壤污染，因此将鸟粪石回收利用是较为合理的一种做法。镁盐除磷法是一个产酸耗碱的过程，因此，在使用该法除磷时，应严格控制废水的pH 为9.2-9.3 范围内，以提高除磷效果。
2.2 生物法除磷
生物除磷原理是在厌氧条件下，通过聚磷菌将细胞中的聚磷物质分解为磷酸盐，然后排放到细胞外，在这一过程中产生的能量可供细胞自身生理活动的需要以及吸收外界可溶性脂肪酸，合成聚茁羟基丁酸（PHB）。聚磷菌能在好氧或缺氧的情况下，以氧分子、硝态氮或亚硝态氮为电子受体，对体内贮藏的茁硝基丁酸产生的能量进行分解代谢，剩余的从废水中摄取磷，产生新的细胞物质，然后通过剩余污泥的排放达到高效除磷的目的。生物除磷工艺有多种，其中EBPR 工艺已经得到广泛应用，尤其是对该工艺进行的反硝化系统的改进，使磷的富集程度大幅度提升，给磷的回收和利用提供了更多途径。生物法除磷工艺去除功能强，自动化程度高，运行费用低，因此具有良好的应用前景。但该法处理过程的稳定性较差，对含有重金属离子的工业废水的除磷效果仍需进一步改进。因此，生物法与其他工艺的结合，能有效避免该法的不足，发挥其优势。
2.3 吸附法除磷
吸附法除磷原理是利用固体物质疏松多孔的结构对磷的亲和力，通过吸附、解吸过程达到除磷目的，该法既包括物理吸附，也包括化学吸附。目前较为常用的吸附剂为活性炭、沸石、炉渣、粉煤灰和活性氧化铝等，这主要是由于该类物质具有比表面积大、吸附能力强、生产方便、成本低廉等优点。吸附法相对于其他除磷方法而言，具有无二次污染产生的优点，尤其是物理吸附剂，可在脱磷后循环利用。但吸附法的除磷效果与吸附剂和废水水质相关，这是限制该法广泛应用的关键原因，若能解决针对不同水质，提高吸附剂的吸附效率及再生效率的关键性技术问题，吸附除磷将具有更为广阔的使用空间。
2.4 离子交换法
离子交换法是利用氢氧根离子（OH-）与污水中的磷酸根离子（PO43-）之间的交换而达到除磷效果的一种方法。如利用碱改性的泡沫铝合金过滤器对含磷废水进行处理，去除率达到90%。
3 总结语
废水除磷方法众多，其中化学法比较适用于高浓度的工业废水；生物法则适用于低浓度的生活废水或养殖业废水；结晶法、吸附法以及离子交换法处理量较少，需要对除磷规模的扩大进行下一步的研究。值得注意的是，以上各法均具有自己的特点，在真正使用过程中，应根据废水水质、除磷规模、条件环境以及运行成本等要求，选择合适的处理方法，必要时可选择多种方法进行联合处理，以取得良好的除磷效果。
对工业、农业、生活废水中的磷物质进行处理，可有效改善水体污染的现状，但无法从根本上解决磷资源浪费严重的问题，因此，我们应改变思维模式，将重点放在磷产品的合理使用及废水中磷物质的回收再利用方面，这对于磷资源和环境的保护更具实际意义。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
参考文献
[1]刘宁,陈小光,崔彦召,柳建设,徐晓雪.化学除磷工艺研究进展[J].化工进展，2012（07）:1597-1603.
[2]周雪,刘娜.浅谈新型除磷脱氮技术[J].科学咨询(科技·管理)，2014（08）:50-51.
[3]刘济嘉.污水处理脱氮除磷新工艺与原理[J].辽宁化工，2014（06）:796-800.
[4]王志刚,贾中原,吕喜军,相政乐,程鹏高,唐娜.含磷废水处理技术研究现状[J].天津化工，2014（03）:7-10.