电镀行业含磷废水现状分析与解决方案研究

摘 要：在电镀废水处理中，磷是最难解决的指标之一，如果对磷的排放不能有效控制，就会破坏生态环境，造成严重的环境污染。废水除磷方法主要有化学除磷、生物除磷及吸附法除磷。电镀废水成分复杂，磷的存在形式多样，根据化学除磷、生物除磷及吸附法除磷方法原理，综合运用化学和吸附法除磷方法，通过对不同类型电镀废水进行试验，提出一种将电镀废水总磷降至达标(TP≦0.5mg/L)的解决方法。电镀废水磷的治理不仅要末端治理达标，更需要从源头控制，贯彻预防为主、防治结合的原则，实施清洁生产。
关键词：电镀含磷废水；化学除磷；生物除磷；吸附法除磷工艺
0前言
磷是地球系统当中构成生命的主要元素之一，在化工生产当中，一旦对磷的排放没有得到科学的控制，就会破坏生态环境，造成严重的环境污染。对于电镀废水，《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中规定“在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区”，执行“表3水污染物特别排放限值”标准，企业废水总排放口TP排放限值为0.5mg/L。
江苏海普功能材料有限公司致力于高性能吸附剂和催化剂产品的研发和产业化，通过多年的自主研发，在离子交换技术与吸附技术、纳米无机吸附材料及制备杂化技术等方面具有国际领先的水平，实现吸附和催化产品的系列化，并成功应用于环境保护和资源循环领域。针对电镀行业含磷废水，江苏海普拥有以特种吸附剂为核心发展的一整套电镀含磷废水处理工艺，可根据不同水质类型定制独立的模块化处理单元，实现达标排放。
1 废水除磷方法
废水中磷的去除方法主要是化学除磷、生物除磷和吸附法除磷。化学除磷速度快，但成本高。生物除磷成本低，但周期长。单一使用某种除磷工艺都难以达到理想效果，如果采用联用工艺及工艺优化，就能使废水中磷稳定达到排放标准。
1.1 化学除磷原理
化学除磷是通过化学方法将废水中的溶解性含磷物质转变成不溶性含磷物质，从液相转移到固相。常用的方法是投加无机金属盐药剂如铁盐、铝盐或钙盐，与可溶性磷酸盐反应生成磷酸铁、磷酸铝、磷酸钙等溶度积小的化合物。这些细小的不溶性固体物经过投加混凝剂、絮凝剂后聚集成较大的不溶性固体物沉淀下来，经浓缩压滤，达到固液分离，磷进入到污泥中，需要对后续产生的含水量较大的沉淀污泥进行治理，因此运行成本较高。
随着科技的不断进步，出现了一些新型除磷剂，特别是处理非正磷酸盐的除磷剂，有的废水处理药剂公司研发出了次亚磷去除剂，原理是通过架桥的方式，网捕、吸附废水中的次亚磷并进行沉淀，将磷除去，磷仍以次亚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，一般认为是：在活性污泥处理污水时，污泥中的聚磷菌PAO(Poly-phosphorus Accumulating Organisms)在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷，通过排放富磷剩余污泥，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，只是氧化细胞内贮存的PHB时的电子受体不同，PAO是O₂，而DPB为NOx--N。反硝化除磷菌DPB能在缺氧(无分子氧有硝酸盐)环境下摄磷，反硝化除磷细菌DPB利用硝酸盐为电子受体，产生生物摄磷作用。在生物摄磷的同时，硝酸盐被还原为氮气，这使得摄磷和反硝化脱氮这两个不同的生物过程能够利用同一类细菌、在同一个环境中完成。
另外，还有人工湿地除磷。它是在一般人工湿地系统的基础上，人为控制、优化系统，利用湿地的基质、水生植物和微生物之间的相互作用，通过一系列物理、化学以及生物作用，达到以除磷为主要目标的废水除磷技术。其优点是：效率高、投资少、能耗低、操作简单、设置灵活、维护和运行费用低廉。但该方法占地面积大。
1.3吸附法除磷原理
吸附法除磷是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中磷酸根离子的亲和力来实现的污水除磷工艺。磷通过在吸附剂表面的物理吸附、离子交换或表面沉淀过程，实现磷从污水中的分离，并可进一步通过解吸处理回收磷资源。吸附法除磷工艺简单，运行可靠，可以作为生物除磷法的补充，也可以作为单独的除磷手段。除磷吸附剂的选择要求：1)高吸附容量；2)高选择性；3)吸附速度快；4)抗其他离子干扰能力强；5)无有害物溶出；6)吸附剂再生容易，性能稳定；7)原料易得并造价低。除磷吸附剂一般分为天然吸附剂和合成吸附剂两类。天然吸附剂有：粉煤灰、钢渣、沸石、海泡石、活性氧化铝等；另一类是合成吸附剂，合成除磷吸附剂扩大了吸附材料的选择范围。
海普针对电镀含磷废水的性质，研究开发的系列特种除磷吸附剂，能够对磷进行高选择性吸附，极大的去除废水中的磷，出水可直接达标排放，或作为预处理去除绝大部分总磷，再结合后续常规处理（如生化）实现达标排放，具体工艺流程图如下： 2 电镀废水除磷实际案例
电镀废水中含磷物质有：磷酸、磷酸盐、次亚磷酸盐、亚磷酸、焦磷酸盐、植酸等，正磷酸盐比较容易除去，非正磷酸盐和有机磷酸盐则较难除去。一般大型电镀工业园区的电镀废水厂大都采取分类处理的方法，将含有正磷酸盐的废水分到前处理废水，非正磷酸盐的废水分到络合废水(含络合物的废水)。
江苏海普针对电镀行业含磷废水的水质情况、磷的多样性和处理要求，开发了系列除磷特种吸附剂及相关解决方案，成功帮助多家企业实现废水的达标处理。
2.1电镀企业废水除磷治理项目
实验所选取水样为该某电镀厂废水不同时刻膜浓水外排水，其pH7.3±0.2，COD180~420mg/L，总磷10.5~50.2mg/L，正磷酸盐2.6~10.2mg/L，总盐8300~10400mg/L。可知次亚磷酸盐等非正磷酸盐含量占总磷的80%左右，而次亚磷酸钙的溶解度为16.7g，通过氧化法将其转化为易于处理的正磷酸盐。江苏海普通过相关除磷吸附剂应用实验验证，并进行工艺设计，深度去除废水中的磷，磷酸盐的去除率稳定在90%以上，出水磷含量远低于企业要求和排放标准。
表1 电镀含磷废水吸附处理效果

原水磷含量 （mg/L）	出水磷含量 （mg/L）	去除率
32.5	0.375	98.8%
32.5	0.306	99.0%
32.5	0.279	99.1%

2.2金属表面处理及热处理加工电镀企业除磷实验案例
一经营金属表面处理及热处理加工的电镀企业每天产生200t含磷废水，江苏海普对该含磷废水进行应用研发和工艺设计，深度去除废水中的磷元素，吸附出水总磷含量可稳定在1mg/L以下，满足企业要求，吸附出水可直接排放，解决企业废水处理的难题。
表2 金属表面处理含磷废水吸附处理效果

原水磷含量 （mg/L）	出水磷含量 （mg/L）	去除率
17	<1	>94.12%

2.3电镀含磷废水氧化-吸附处理实例
将电镀含磷废水经过滤预处理后，向经过预处理后的水中加入硫酸亚铁和双氧水，调节pH并过滤，将滤液通过装填有除磷吸附剂装置，进行顺流吸附，磷含量从原水100-300mg/L降到0.3mg/L以下。采用本工艺处理含磷生产废水，废水中磷去除率达98％以上，运行稳定、处理效果好、工艺流程简单。
表3 电镀含磷废水氧化-吸附处理效果

原水磷含量 （mg/L）	出水磷含量 （mg/L）	去除率
100-300	<0.3	>99.7%

 
 
3.总结
电镀废水成分复杂，废水中磷的存在形式多样，化学除磷和生物除磷单一方法很难将电镀废水中的磷降至0.5mg/L以下，江苏海普具有丰富的电镀废水处理经验，特别在废酸处理、重金属达标排放与回收、除磷等方面具备显著的处理效率和能耗优势。本文简述一种利用吸附技术处理电镀行业含磷废水的解决方法，通过吸附除磷工艺可以极大的去除废水中的磷，出水可直接达标排放，或作为预处理为后续达标排放提供保障，为企业电镀含磷废水处理提供新的思路和新的选择。