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1、超声波辅助废水除磷技术简介前言磷不仅是植物的营养要素之一，而且其也在工业生产过程中被广泛使用。随着我国经济的快速发展和人口的增加，环境污染和水体富营养化问题越来越尖锐化，如近年来巢湖局部暴发蓝藻严重影响渔民生活，太湖蓝藻暴发更导致无锡出现水危机，一系列的污染事件迫使越来越多的流域和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使污水脱氮除磷技术成为污水处理领域的热点和难点。因此高效、经济的废水除磷技术是水处理工程领域中研究与开发的热点与重点。磷在废水中的存在状态多种多样，常见的有：次亚磷酸盐（PO2-）、偏磷酸盐（PO3-）、正磷酸盐（PO43-）、磷酸氢盐（HPO42-）、磷酸二氢盐（H2PO4-）、焦磷
2、酸盐（P2O74 -）、多种聚合磷（如P3O105-）等无机磷及葡萄糖-6-磷酸、2-磷酸-甘油酸及磷肌酸等有机磷。现代污/废水的除磷技术是利用磷的循环转化过程，使废水中的磷转化为不溶性的磷酸盐沉淀（如其钙盐、铝盐及铁盐）；或利用细胞合成，将磷吸收到微生物细胞中形成高磷污泥，排出系统，达到除磷的目的。前者称为化学法除磷，后者称为生物法除磷。化学除磷的效果好、稳定可靠，不受水温变化的影响。污泥在处理、处置过程中不会重新释放磷，抗冲击负荷强。但该方法仅对废水中存在的正磷酸盐(PO43-)十分有效，而对其他形态磷的去除效果较差或无效果。而实际上，大多情况下不区分磷的存在形态，而是以去除效果来定加药量
3、，因此存在加药量大、运行费用较高、产生大量化学污泥等问题。如此相比，生物除磷技术无需填加任何化学药剂、污泥产量较低并能进行资源化利用、节能、运行费用较低等优点；但也存在除磷效率低，通常只有30-40%，反应速度慢、反应器容积大、抗冲击性能差，进水磷的浓度要低，对磷的形态也存在选择性强等具体问题。因此对总磷浓度较高的工业废水采用生物除磷技术效果很差、往往很难达到排放标准（0.5mg/L）。综上所述，在实际生产过程中，应根据含磷废水的不同特性，经对比试验和对现有工程运行状态进行剖析，把生物除磷与化学除磷相结合，形成前置、协同或后置等优化的高效除磷技术系统。但也要重视改革生产工艺、循环利用原料、提高
4、使用效率，严格控制磷排放、减少废水排放量等清洁生产过程。技术原理高效除磷剂(多态混合物)+废水中不同形态的磷沉淀分离超声波协同辐照形成正磷酸盐超超声波除磷的基本原理：超声波是由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向周围传播。超声波的频率范围一般为20-10MHz。声化学反应主要源于声的空化效应以及由此引发的物理和化学反应。当一定强度的超声波施加于水处理系统中时，将在其中产生一系列的物理和化学效应，并明显改变废水中溶解态和颗粒态物质的特性，这些反应是由声场条件下大量空化气泡的产生和破灭引起的。当声能足够高时，在疏松的半周期内，液相分子间的吸引力被打破，形成空化气泡。在相继而来的声波正压相中，
5、气泡又绝热压缩而崩灭，在空化泡崩溃的极短时间内，会在空化泡周围的极小空间中产生高温和高压，进入空气泡中的水蒸汽在高温和高压下发生分裂及链式反应氧自由基(OH)，OH又可以结合生成过氧化氢(H2O2)，同时并伴有强烈的冲击波和时速高达400Kh-1的射流，这就为在一般条件下难以实现的化学反应提供了一种非常特殊的物理环境，打开了化学反应的通道。而正是在这样的环境条件下，有效地驱使加入的除磷剂迅速与废水中各种形态的含磷化合物进行充分接触与反应，使它们转化为正磷酸盐（PO43-）并生成难溶状态的盐类经沉淀而被分离。按照上述方法，对含磷废水进行处理。由于测定磷的形态是一项非常复杂与专业的分析技术，其不仅
6、需要相关人员具有良好的分析技术素质，同时也要求其所在实验室有良好的专业分析仪器。根据这种情况，我提供一种简单的识别方法供参考。其技术原理与相应的效果如下：如果待处理的废水中含有多种形态的含磷化合物时，一般可用下列方法进行实验鉴别：通常，首先采用Ca2+盐进行处理，这对于正磷酸盐（PO43-）非常有效；在加量充分时几乎可全部去除。这就是通常所采用的钙盐沉淀法除磷的基本原理。然后，如果对于分离沉淀后的滤液再继续加Ca2+盐，此时对剩余的总磷又没有任何去除效率时，这就表明该废水中含有其他形态的磷。如果同时利用生物除磷技术进行处理，在1-3天内仍然没有特别明显的除磷效果（即在该时段内不能够产生1mg/
7、L的总磷下降），这就进一步证明废水中的磷也不是有机磷，此时的总磷可能就是聚合态的磷，它们又有很多种形态。最后，如果再单独使用除磷剂对这种过滤后的废水进行处理，一般都可使残余的总磷去除50%以上，但是大量的实验与现场运行实践表明，仅仅采用除磷剂进行很难达到快速、彻底除磷的目的。如果同时采用超声波与除磷剂联合使用，这可显著的提高除磷的效果，并可以使排放水中总磷达到排放标准。表 不同除磷技术的除磷原理与技术效果（按照理论加量）处理条件含量原水加过量的Ca2+盐(过滤后)再加过量的Ca2+盐(过滤后)单独使用除磷剂(过滤后)超声波+除磷剂(过滤后)TP/mg/L40-25040-25040-2508.
8、00-16.320.5 太阳能交、直流两用超声波除磷仪突出的技术优点l 解决了目前磷系还原剂化学镀废水中磷超标的技术难题；l 解决了目前电镀废水中磷超标的技术难题；l 解决了目前石灰法等常规化学除磷剂存在的技术难题；l 除磷效率高、反应速度快；l 对磷的进水浓度无要求，抗冲击性能强；l 除磷过程清洁，并具有突出的节能效果；l 磷的沉淀分离彻底，易沉降；l 泥量较少，易脱水，污泥处理简单；l 与现有废水处理系统的兼容性好，安装、使用方便；l 同时不同波段的超声波能从不同的层次上开发废水中的内碳源，起到强化低碳源废水的生化处理的作用。技术实施方案优化除磷剂配方指导生产现场安装与调试解析水中磷存在形
9、态及浓度优化超声波性能超声波除磷工程项目的低投资成本及运行成本。超声波在液体介质向周围传播的过程中虽然有能量的衰减，同时也存在影响其衰减的很多因素，但在正常的加药反应器或反应-沉淀一体式沉淀池中都能够起到应有的作用。一般地，在没有填料的反应池中，一台超声波除磷仪的有效覆盖半径不小于50m。因此，一个反应器中只要安装一台超声波除磷仪就完全能够满足除磷的需要。一台超声波除磷仪（50w-300w）的市场价格为3万元，因此吨水超声波除磷仪的投资成本非常的低。并免费安装，不需要安装费用。同时，超声波运转的电耗费用与整个处理费用相比，也是非常的低，几乎可以忽略不计。而整个除磷的费用在很大程度上取决于废水中磷的形态与含量水平。一般地，在不考虑废水水温的情况下，每去除20-25mg/L的总磷需要消耗50-80mg除磷剂（有效含量），因此吨废水消耗药剂量为100-300mL。按照目前的价格10000元/吨，吨废水处理成本为1-3元/吨废水。需要指出的是，由于有些废水中的磷非常的稳定，这将不得不加大投药剂量，因此这也可能会大幅度的增加吨废水的处理成本。成功的应用范例该技术成果已经在多家电镀与化学镀企业成功应用，并都顺利通过了当地环保部门的技术验收。
