電鍍廢水除磷研究與實(shí)踐

水處理網(wǎng)訊:[摘 要]在電鍍生產(chǎn)中，如果對(duì)磷的排放不能有效控制，就會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。廢水除磷方法主要有化學(xué)除磷和生物除磷。大型電鍍工業(yè)園區(qū)電鍍廢水成分復(fù)雜，磷的存在形式多樣，根據(jù)化學(xué)除磷和生物除磷原理，綜合運(yùn)用化學(xué)除磷和生物除磷方法，通過對(duì)不同類型電鍍廢水試驗(yàn)，總結(jié)了一套適合電鍍工業(yè)園區(qū)電鍍廢水除磷達(dá)標(biāo)(TP≦0.5 mg/L)的方法。電鍍廢水磷的治理不僅要末端治理達(dá)標(biāo)，更需要從源頭控制，貫徹預(yù)防為主、防治結(jié)合的原則，實(shí)施清潔生產(chǎn)。

磷是地球系統(tǒng)當(dāng)中構(gòu)成生命的主要元素之一，在化工生產(chǎn)當(dāng)中，一旦對(duì)磷的排放沒有得到科學(xué)的控制，就會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。對(duì)于電鍍廢水，《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中規(guī)定“在國土開發(fā)密度已經(jīng)較高、環(huán)境承載能力開始減弱，或環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重環(huán)境污染問題而需要采取特別保護(hù)措施的地區(qū)”，執(zhí)行“表 3 水污染物特別排放限值”標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)廢水總排放口 TP 排放限值為 0.5mg/L。

1 廢水除磷方法

廢水中磷的去除方法主要是化學(xué)除磷和生物除磷?；瘜W(xué)除磷速度快，但成本高。生物除磷成本低，但周期長(zhǎng)。單一使用化學(xué)除磷或生物除磷都難以達(dá)到理想效果，如果將兩種方法聯(lián)合使用，優(yōu)化工藝，就能使廢水中磷穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 化學(xué)除磷原理

化學(xué)除磷是通過化學(xué)方法將廢水中的溶解性含磷物質(zhì)轉(zhuǎn)變成不溶性含磷物質(zhì)，從液相轉(zhuǎn)移到固相。常用的方法是投加無機(jī)金屬鹽藥劑如鐵鹽、鋁鹽或鈣鹽，與可溶性磷酸鹽反應(yīng)生成磷酸鐵、磷酸鋁、磷酸鈣等溶度積小的化合物。這些細(xì)小的不溶性固體物經(jīng)過投加混凝劑、絮凝劑后聚集成較大的不溶性固體物沉淀下來，經(jīng)濃縮壓濾，達(dá)到固液分離，磷進(jìn)入到污泥中。

隨著科技的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)了一些新型除磷劑，特別是處理非正磷酸鹽的除磷劑，有的廢水處理藥劑公司研發(fā)出了次亞磷去除劑，原理是通過架橋的方式，網(wǎng)捕、吸附廢水中的次亞磷并進(jìn)行沉淀，將磷除去，磷仍以次亞磷的形式存在污泥中。

1.2 生物除磷原理

1.2.1 PAO 原理

生物除磷原理，一般認(rèn)為是：在活性污泥處理污水時(shí)，污泥中的聚磷菌PAO(Poly-phosphorus Accumulating Organisms)在厭氧狀態(tài)下釋放磷，在好氧狀態(tài)下過量地?cái)z取磷，通過排放富磷剩余污泥，去除污水中的磷。

1.2.2 DPB 原理

反硝化除磷菌 DPB(Denitrifying Phosphorus Removal Bacteria)具有和聚磷菌 PAO 相似的除磷原理，只是氧化細(xì)胞內(nèi)貯存的 PHB時(shí)的電子受體不同，PAO 是 O2，而 DPB 為 NOx--N。反硝化除磷菌 DPB 能在缺氧(無分子氧有硝酸鹽) 環(huán)境下攝磷，反硝化除磷細(xì)菌 DPB 利用硝酸鹽為電子受體，產(chǎn)生生物攝磷作用。在生物攝磷的同時(shí)，硝酸鹽被還原為氮?dú)?，這使得攝磷和反硝化脫氮這兩個(gè)不同的生物過程能夠利用同一類細(xì)菌、在同一個(gè)環(huán)境中完成。

另外，還有人工濕地除磷。它是在一般人工濕地系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，人為控制、優(yōu)化系統(tǒng)，利用濕地的基質(zhì)、水生植物和微生物之間的相互作用，通過一系列物理、化學(xué)以及生物作用，達(dá)到以除磷為主要目標(biāo)的廢水除磷技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是：效率高、投資少、能耗低、操作簡(jiǎn)單、設(shè)置靈活、維護(hù)和運(yùn)行費(fèi)用低廉。但該方法占地面積大。

除化學(xué)除磷和生物除磷，還有吸附除磷等。陸燕勤、朱麗、何昭菊等研究了沸石負(fù)載氧化鐵吸附劑吸附除磷，具有除磷效果好、容易再生和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

2 電鍍廢水除磷試驗(yàn)

電鍍廢水中含磷物質(zhì)有：磷酸、磷酸鹽、次亞磷酸鹽、亞磷酸、焦磷酸鹽、植酸等，正磷酸鹽比較容易除去，非正磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽則較難除去。一般大型電鍍工業(yè)園區(qū)的電鍍廢水廠大都采取分類處理的方法，將含有正磷酸鹽的廢水分到前處理廢水，非正磷酸鹽的廢水分到絡(luò)合廢水(含絡(luò)合物的廢水)。

廢水樣取自某大型電鍍工業(yè)園區(qū)電鍍廢水，該工業(yè)園電鍍廢水采用分類處理方法，其中磷主要集中在前處理廢水和絡(luò)合廢水，前處理廢水中磷絕大部分是正磷酸鹽，絡(luò)合廢水中磷絕大部分是非正磷酸鹽，如次亞磷酸鹽、焦磷酸鹽、有機(jī)磷等。

試驗(yàn)使用主要藥劑如下：

除磷劑 P2#：棕色液體，含鐵 18.7 g/L，含鋁 34.1 g/L；

石灰：Ca(OH)2含量 90 %；

漂水：有效氯 8.0 %；

PAC：以 Al2O3計(jì) 1.4 %；

PAM：固體聚丙烯酰胺(分子量≧1200 萬)0.1 %。

2.1 前處理廢水除磷試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)步驟

除磷劑 P2#試驗(yàn)步驟：

(1)取廢水樣 500 mL 倒入燒杯中；

(2)加除磷劑若干，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(3)加堿調(diào) pH 值 7~8，反應(yīng)時(shí)間 1~3 min；

(4)加 PAM 約 1 mL 左右，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(5)沉淀 30 min 左右，過濾后取濾液檢測(cè)總磷、鎳。

石灰試驗(yàn)步驟：

(1)取廢水樣 500 mL 倒入燒杯中；

(2)加石灰若干，邊加邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間 10 min 左右；

(3)加酸(或堿)調(diào) pH 值 7~8，邊加邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間 1~3 min；

(4)加 PAC 2 mL 左右，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(5)加 PAM 1 mL 左右，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(6)沉淀 30 min 左右，過濾后取濾液檢測(cè)總磷、鎳。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表 1 和表 2。對(duì)于電鍍廢水廠前處理廢水，如果從磷去除率和除磷藥劑成本兩方面考慮，石灰較好。但除磷劑 P2#能夠?qū)⒘捉档?1 mg/L 以下，而石灰很難。除磷劑 P2#在去除鎳方面優(yōu)勢(shì)明顯。

2.2 絡(luò)合廢水除磷試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)步驟

除磷劑 P2#試驗(yàn)步驟：

(1)取廢水樣 500 mL 倒入燒杯中；

(2)加堿調(diào) pH 值 9~10，邊加邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間 1~3 min；

(3)加漂水1~3 mL，控制ORP在450 mv左右，反應(yīng)時(shí)間90 min左右；

(4)加除磷劑若干，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(5)加堿調(diào) pH 值 7~8，反應(yīng)時(shí)間 1~3 min；

(6)加 PAM 約 1 mL 左右，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(7)沉淀 30 min 左右，過濾后取取濾液檢測(cè)總磷、鎳。

石灰試驗(yàn)步驟：

(1)取廢水樣 500 mL 倒入燒杯中；

(2)加石灰若干，邊加邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間 10 min 左右；

(3)加酸(或堿)調(diào) pH 值 9~10，邊加邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間 1~3 min；

(4)加漂水1~3 mL，控制ORP在450 mv左右，反應(yīng)時(shí)間90 min左右；

(5)加酸調(diào) pH 值 7~8，邊加邊攪拌，反應(yīng)時(shí)間 1~3 min；

(6)加 PAC 2 mL 左右，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(7)加 PAM 約 1 mL 左右，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(8)沉淀 30 min 左右，過濾后取濾液檢測(cè)總磷、鎳。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表 3 和表 4。對(duì)于電鍍廢水廠絡(luò)合廢水，如果從磷去除率和除磷藥劑成本兩方面考慮，石灰較好。但除磷劑 P2#在除鎳方面更好。

2.3 生化出水除磷試驗(yàn)

前處理廢水、絡(luò)合廢水等電鍍廢水經(jīng)物化系統(tǒng)處理后，匯合在一起，用酸或堿調(diào)整 pH 值 7~8，然后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)(A2O)。

在細(xì)菌、微生物的作用下，將高分子有機(jī)物、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)分解為小分子、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的物質(zhì)，從而易于去除廢水中的 COD、氮、磷等。

2.3.1 試驗(yàn)步驟

(1)取生化出水 500 mL 倒入燒杯中；

(2)加硫酸亞鐵，攪拌均勻；

(3)加雙氧水，反應(yīng)時(shí)間約 30 min；

(4)加石灰調(diào) pH 值 8.0~8.5；

(5)加 PAM，反應(yīng)時(shí)間 5~10 min；

(6)沉淀 30 min 左右，過濾后取濾液檢測(cè)總磷。

2.3.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表 5。對(duì)于電鍍廢水廠生化出水，采用芬頓氧化化學(xué)沉淀法，可以將 TP 降到 0.5 mg/L 以下。

3 結(jié)語

電鍍廢水成分復(fù)雜，特別是大型電鍍工業(yè)園區(qū)的電鍍廢水污染物種類繁多，磷的存在形式多樣，有效的廢水除磷方法是：化學(xué)除磷和生物除磷相結(jié)合。先將電鍍廢水分類，含正磷酸鹽的廢水分到前處理廢水，含非正磷酸鹽的廢水分到絡(luò)合廢水，采用不同方法進(jìn)行物化沉淀除去大部分磷和重金屬，然后各類廢水(已除去氰、鉻和重金屬等)匯合一起，調(diào)整 pH 值 7~8 后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，生化系統(tǒng)出水進(jìn)行芬頓氧化等，可以使電鍍廢水中的總磷穩(wěn)定降到 0.5 mg/L 以下。

隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)環(huán)保的要求也越來越嚴(yán)，治理污染不僅要末端達(dá)標(biāo)排放，還要從源頭抓起，全過程控制，實(shí)施清潔生產(chǎn)。電鍍行業(yè)應(yīng)積極開發(fā)和應(yīng)用無磷替代工藝，從而更好地解決電鍍廢水中磷的問題。

原標(biāo)題:電鍍廢水除磷研究與實(shí)踐