开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
一、课题背景及国内外研究进展
磷是所有生命活动的必须元素。随着经济的发展和生活水平的提高,人们对磷的应用愈加频繁,过量的磷参与到水循环中引发了相关环境问题, 如水体富营养化。 但是另一个方面,磷又是一种不可再生资源,当前全球的磷储量仅可再使用 100 年,因此如果能从水体中的磷进行回收,不仅可以控制磷污染,还可以缓解磷资源不足的问题。
水体中磷的来源主要有农耕施肥产生的肥料流失、生活污水和工业污水、沉积物释放磷等。其中生活污水和工业污水中的磷是造成水体磷过剩的主要来源。工业污水磷排放主要来源于化肥厂、药厂、冶金厂金属表面处理、染布厂和食品厂。化肥厂的正磷酸盐浓度高达 600-800 mg/L。药厂的含磷废水多来源于生产含磷药物的各个流程排污和生物制药用于培养菌体的辅助原料。水体中的磷对环境的影响非常大,大量的磷排入缓流水体后,在适宜的环境条件下使藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,进而引起鱼类及其他生物大量死亡。即所谓的水体富营养化。水体富营养化会产生以下危害:①水质恶化,处理难度和运行成本增加;②产生有毒物质,危害人体健康;③破坏生物多样性;④影响水体美观价值。
目前国内外对含磷废水的处理方法主要有以下几种:
(1)生物法
聚磷菌在厌氧的条件下释放菌体内的磷,获得能量并吸收有机物,以聚羟基链烷酸(PHAs)的形式储存于菌体。在缺氧或好氧条件下,聚磷菌分解菌体内的 PHAs,获得能量用于增殖和大量吸收水体的磷形成聚磷酸盐储存于菌体,整个过程聚磷大于释磷从而形成富磷污泥,并通过排放剩余污泥的方式,去除废水中的磷。此法适用于处理低浓度且可生化性高的含磷废水,运行成本低,应用比较广泛,但是不能回收磷,且富磷污泥如果不及时处理的话,容易造成二次污染。因为菌体对可生化性的要求,去除有机物高的含磷废水中的磷则多用生化法。
(2)生化处理法
将化学除磷与生物除磷结合,在生物除磷的流程上加上混凝流程,投加絮凝剂。此法相对于单一的生物法可以处理高浓度含磷废水且处理效果好,稳定;相对于普通的混凝,运行成本降低,因此运用也比较广泛。但是单独的混凝法和生物法都存在无法回收磷和容易出现二次污染的问题,混凝法与生物法结合后依然存在这两个问题。嵇斌等人采用不同价态A/O模式运行的序批式活性污泥法(SBR进行强化,结果表明,铁的投加可以明显强化了SBR的除磷效果,其中零价铁一次性投加90 g/L时总磷去除率达92%。Jian Sun 等人通过向EBPR系统中投加镍Ni(Ⅱ)发现Ni(Ⅱ)的存在会抑制PHAs 的降解,因而聚磷菌好氧聚磷受到抑制,如果 Ni(Ⅱ)长期存在于EBPR系统中,会导致 EBPR 系统失效。
(3)物化法
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