根据当前的污水处理技术和应用实践,不同的除磷技术因其原理、效率和成本的差异,适用于多种特定场景。主要可分为化学法、生物法、物理法以及新兴的联合或创新技术。以下是各类技术的主要适用场景:
1. 化学除磷法
原理:通过投加化学药剂(如铝盐、铁盐、石灰等),与水中的磷酸盐反应生成不溶性沉淀物,再通过沉淀或过滤去除。
适用场景:
工业废水处理:电镀、化工、制药、农药、化肥等行业废水中常含有高浓度、难降解的磷,化学法能快速、高效地将磷降至排放标准。
市政污水处理厂的提标改造或应急处理:当出水总磷要求严格(如达到地表水Ⅳ类或更高标准)时,常在生物处理后投加化学药剂进行深度除磷。也适用于水质波动大、需要快速降磷的应急情况。
自然水体修复:向富营养化的湖泊、水库中投加除磷剂(如铁盐),可直接在水体中固定磷,抑制藻类爆发,治理“水华”。
养殖废水处理:畜禽和水产养殖废水中磷含量较高,化学法能有效降低其污染负荷。
特点:除磷效率高(可达95%以上)、见效快、操作简单,但会产生大量含化学污泥,增加后续处理成本,且长期使用药剂成本较高。
2. 生物除磷法

原理:利用聚磷菌(PAOs)在厌氧-好氧(或缺氧)交替环境下,实现超量吸磷,并通过排放富含磷的剩余污泥来去除磷。
适用场景:
市政生活污水处理厂:这是生物除磷最主要的应用领域。城市污水中含有足够的有机物(碳源),为聚磷菌提供了生长条件,适合采用A²/O、改良Bardenpho、SBR等工艺。
低碳氮比(C/N)污水的脱氮除磷:采用反硝化除磷技术(DPB),利用反硝化聚磷菌以硝酸盐代替氧气作为电子受体进行吸磷,可同时完成脱氮和除磷,节省碳源和曝气能耗,特别适合进水碳源不足的污水处理厂。
追求低运行成本和可持续性的项目:生物法无需持续购买昂贵的化学药剂,运行成本相对较低,且更符合生态友好的理念。
特点:运行成本低、污泥产量相对较少、环境友好,但对进水水质(如碳源、pH、温度)、工艺控制(溶解氧、污泥龄)要求高,稳定性相对较差。
3. 物理/吸附法
原理:利用多孔材料的吸附能力或膜的筛分作用去除水中的磷。
适用场景:
深度处理和回用水制备:作为污水处理的最后保障,用于进一步降低出水磷浓度,使其满足回用或排入敏感水体的标准。常用活性炭、沸石、改性粘土或金属氧化物基吸附剂。
低浓度含磷废水的处理:对于磷浓度本身不高的水体(如雨水径流、轻度污染的地表水),吸附法是一种经济有效的选择。
小规模或分散式处理系统:如农村污水处理站、景观水体循环净化系统,可使用装有吸附介质的滤池或反应器。
膜分离技术:反渗透(RO)、纳滤(NF)等可以几乎完全去除水中的离子态磷,常用于高标准的工业纯水制备或海水淡化预处理。
特点:操作简单,可用于深度净化,但吸附剂会饱和,需要再生或更换,长期运行成本可能上升;膜技术则面临膜污染和高能耗问题。
4. 联合与创新技术
随着环保标准日益严格,单一技术往往难以满足需求,因此多种技术的组合应用成为主流。
适用场景:
大型综合污水处理厂:普遍采用“生物除磷为主 + 化学除磷为辅”的协同工艺。生物法承担大部分除磷任务以降低成本,化学法用于应对冲击负荷或确保出水稳定达标。
高难度工业废水处理:对于成分复杂、毒性大的含磷废水,可能采用“化学预处理 + 生物处理 + 吸附深度处理”的多级串联工艺。
智能化污水处理系统:利用在线监测仪表和自动控制系统,实时调整化学药剂投加量或生物工艺参数,实现精准、高效的除磷,适用于对自动化程度要求高的现代化水厂。
未来潜力场景 - 微藻除磷:仍在实验和示范阶段,但有望应用于污水处理厂尾水净化或与生物质能源生产结合,实现资源回收。
选择合适的除磷技术需综合考虑以下因素:
磷的浓度和形态:高浓度无机磷首选化学法;含有机磷较多的污水适合生物法。
处理规模和水质水量稳定性:大规模市政污水适合生物法;小规模或波动大的废水适合化学法或吸附法。
排放标准:标准越严,越需要深度处理,常需组合工艺。
运行成本和投资预算:生物法长期成本低,但初期投资和控制要求高;化学法启动快,但药剂成本持续存在。
环境可持续性:优先考虑生物法和资源回收型技术(如微藻)。
总而言之,没有一种“万能”的除磷技术。实际应用中,根据具体场景“量体裁衣”,并越来越多地采用协同增效的组合工艺,是实现高效、经济、可持续除磷的关键。