[发明专利]一种高浓度磷污水的深度处理和磷回收利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理并回收领域，尤其涉及一种高浓度磷污水的深度处理和磷回收利用的方法。 

背景技术

磷作为地球上一种不可自然再生的有限资源，全球范围内普遍存在着陆地磷矿产资源日益匮乏与水环境中磷含量过高而导致水体富营养化这一矛盾。水体富营养化问题是当前主要的环境问题之一，严重制约了社会和经济的可持续发展。磷作为营养因子是诱发水体富营养化的重要因素之一。其中水体中的磷主要来源于生活污水、洗涤剂和工业废水，如何有效地去除废水中的磷一直是世界各国环境工程研究者研究的热点问题。国内外研究者对除磷理论、技术及其相关工艺进行了大量的研究。但大部分以消耗大量资源、能量为代价将污水中的氮、磷等污染物去除，存在“以能耗能”污染转嫁的缺点。所以，打破传统污水除磷工艺，实现污水中磷的资源化成为是科学界关注的焦点。 

近年来以鸟粪石（MAP：MgNH₄PO₄·6H₂O）形式回收为研究热点。以鸟粪石形式回收的除磷技术可以用来处理高浓度氨氮废水和高浓度磷酸盐废水以及同时含有高浓度氨氮和磷酸盐废水，还能减少废水中产生一些氮氧化物类型的大气温室气体。但是这些研究主要侧重于化学法回收处理，化学法除磷不仅是药剂价格昂贵、运行费用较高、另外使大量阴离子残留在水中，导致水的盐度增加，造成二次污染，同时出水的氮、磷含量都还未达到排放标准，还需用做进一步的处理。 

而生物除磷耦合磷资源化过程是经济合理的技术路线，这种技术也逐渐成为可能。在研究污水处理厂磷的总量迁移变化规律时，首次发现其总磷损失达30%-45%，并证实了磷的损失多以气态磷化氢形式进入大气。进而在湿地、垃圾填埋场、养殖场等地方都检测到磷化氢， 甚至在南极的生物圈中均有磷化氢的存在。现有研究表明，污水中的磷完全可能作为磷化氢的前体物，在厌氧微生物作用下，被还原生成磷化氢，以自由态、基质吸附态磷化氢(matrix-bound )形式存在。根据我们前期对废水厌氧处理过程中磷的调查研究发现，其中总磷损失最大达78%。这些发现对污水除磷以及磷回收循环过程提供了思路，它不但表明污水除磷过程中，磷可以以气态形式进行去除，还表明磷可以以气态形式在循环过程中进行资源化回收。所以磷化氢在污水处理过程中的发现立刻引起了人们的普遍关注，它在污水除磷工艺中如何产生？它如何参与污水磷的去除和资源化循环？磷化氢产生后进入水体、大气如何搜集、资源化？对于揭示污水磷的厌氧生物去除、资源化机制、开发污水磷去除、循环的新途径具有重要的科学意义和应用前景。 

在磷的生物地球化学循环中，长期以来一直认为气态磷化氢在自然界是不存在的。直到1988年，研究者首次发现污水处理厂损失的磷是以气态磷化氢形式进入大气的。随后，在垃圾填埋场、养殖场、河流和生物体中陆续检测出了以游离态形式存在的磷化氢，随着磷化氢在不同环境中纷纷被检出，磷化氢最终被确认为一种广泛存在于大气中的痕量气体。自然环境中磷化氢的发现是对磷循环理论的重要补充，改变了过去认为大气中的磷是由附着在大气飘尘或降尘颗粒上的无机磷酸盐所构成的不正确看法。因此，在磷的生物地球化学循环中，必须考虑磷化氢的存在及其地位和作用。由于自然环境中磷化氢含量甚微，受样品的采集、保存、富集和检测技术等条件的影响，早期的分析方法和技术手段难以实现对环境中痕量磷化氢的定量测定，有关环境中磷化氢行为的研究还没有广泛开展起来。 

磷化氢是一种有毒并可致癌的活泼还原性气体，人体吸入少量便会导致恶心、呕吐、胸闷、腹泻等症状，严重时会导致肺部水肿甚至昏迷死亡。所以这一化合物在环境中的发现立刻引起人们的普遍关注，建立灵敏可靠的分析方法是开展环境中磷化氢研究的前提。 

因此研究污水除磷厌氧反应器系统及其工艺中的磷如何转化成磷化氢、磷化氢又如何向废水水体释放、它在反应器中如何产生以及最终如何稳定资源化等问题，进而揭示废水中磷的转化过程和去除机理，建立资源化再生工艺技术，对拓宽污水除磷生物技术的应用范围，改变传统“以能耗能”的技术具有重大意义。