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有機(jī)磷和無(wú)機(jī)磷的去除方法

磷作為水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因子,其過(guò)量排放會(huì)導(dǎo)致藻類(lèi)爆發(fā)、水質(zhì)惡化,威脅生態(tài)系統(tǒng)平衡。環(huán)境中磷主要以無(wú)機(jī)磷(如正磷酸鹽、聚磷酸鹽)和有機(jī)磷(如有機(jī)磷農(nóng)藥、磷酸酯、核酸)兩種形態(tài)存在,二者化學(xué)性質(zhì)差異顯著,需針對(duì)性選擇去除技術(shù)。下文系統(tǒng)梳理兩類(lèi)磷的核心去除方法、原理及應(yīng)用特性,為污染控制工程提供技術(shù)參考。
一、無(wú)機(jī)磷的主要去除方法
1、化學(xué)沉淀法
向含磷水體中投加鈣鹽(CaCl?、CaO)、鐵鹽(FeCl?、Fe?(SO?)?)或鋁鹽(AlCl?、PAC),通過(guò)離子反應(yīng)生成難溶性磷酸鹽(如Ca?(PO?)?、FePO?、AlPO?),經(jīng)沉淀分離實(shí)現(xiàn)去除。
處理效率高(去除率可達(dá)90%以上)、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,適用于高濃度無(wú)機(jī)磷廢水(如電鍍、化肥廠廢水);缺點(diǎn)是產(chǎn)生大量化學(xué)污泥,需后續(xù)處理,且可能導(dǎo)致水體pH值波動(dòng)。

除磷劑

2、生物除磷法
利用聚磷菌(如不動(dòng)桿菌、氣單胞菌)在厭氧 – 好氧交替環(huán)境中,厭氧階段釋放磷、好氧階段過(guò)量吸收磷,通過(guò)排泥實(shí)現(xiàn)磷的去除。
此法環(huán)保無(wú)二次污染、運(yùn)行成本低,適用于低濃度無(wú)機(jī)磷廢水(如生活污水、市政污水);缺點(diǎn)是受溫度、DO、pH等環(huán)境因素影響大,處理周期長(zhǎng),對(duì)高濃度磷耐受能力弱。
3、吸附法
利用吸附劑(如活性炭、沸石、改性黏土、羥基apatite)的表面孔隙或活性基團(tuán),通過(guò)物理吸附、化學(xué)吸附或離子交換作用捕獲水體中磷離子。
因操作簡(jiǎn)便、吸附劑可再生(如高溫焙燒、酸堿洗脫),適用于低濃度磷廢水深度處理;缺點(diǎn)是吸附容量有限,高濃度廢水需預(yù)處理,吸附劑成本較高。
二、有機(jī)磷的主要去除方法
1、高級(jí)氧化法(AOPs)
通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基(如?OH、SO???),破壞有機(jī)磷分子中的 P-O鍵、P-C鍵,將其降解為無(wú)機(jī)磷,再通過(guò)沉淀或吸附去除。常用技術(shù)包括芬頓氧化、臭氧氧化、光催化氧化(TiO?/UV)。
降解效率高、適用范圍廣(可處理有機(jī)磷農(nóng)藥、磷酸酯等),適用于高毒性、難生物降解有機(jī)磷廢水(如農(nóng)藥廠、化工廢水);缺點(diǎn)是運(yùn)行成本高、可能產(chǎn)生中間有毒產(chǎn)物,需控制反應(yīng)條件。
2、生物降解法
利用微生物(如假單胞菌、芽孢桿菌、真菌)分泌的磷酸酯酶,將有機(jī)磷水解為無(wú)機(jī)磷,再通過(guò)微生物代謝吸收或后續(xù)化學(xué)方法去除。
環(huán)境友好、成本低,適用于低濃度有機(jī)磷廢水(如農(nóng)業(yè)面源污染、輕度化工廢水);缺點(diǎn)是降解速率慢、對(duì)高濃度或復(fù)雜結(jié)構(gòu)有機(jī)磷降解效果差,需馴化特異性菌株。
3、吸附-催化協(xié)同法
采用改性吸附劑(如負(fù)載金屬離子的活性炭、MOFs材料),同時(shí)實(shí)現(xiàn)有機(jī)磷的吸附富集與催化降解,一步完成 “吸附-轉(zhuǎn)化-去除”。
集成化程度高、處理效果穩(wěn)定,適用于中低濃度有機(jī)磷廢水;缺點(diǎn)是吸附劑制備工藝復(fù)雜,規(guī)模化應(yīng)用受限。

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