电镀废水除磷研究与实践

[摘 要]在电镀生产中，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和生物除磷。大型电镀工业园区电镀废水成分复杂，磷的存在形式多样，根据化学除磷和生物除磷原理，综合运用化学除磷和生物除磷方法，通过对不同类型电镀废水试验，总结了一套适合电镀工业园区电镀废水除磷达标(TP≦0.5 mg/L)的方法。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。

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。

1 废水除磷方法

废水中磷的去除方法主要是化学除磷和生物除磷。化学除磷速度快，但成本高。生物除磷成本低，但周期长。单一使用化学除磷或生物除磷都难以达到理想效果，如果将两种方法联合使用，优化工艺，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。

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。

除化学除磷和生物除磷，还有吸附除磷等。陆燕勤、朱丽、何昭菊等研究了沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷，具有除磷效果好、容易再生和价格低廉等特点，应用前景广阔。

2 电镀废水除磷试验

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)。

废水样取自某大型电镀工业园区电镀废水，该工业园电镀废水采用分类处理方法，其中磷主要集中在前处理废水和络合废水，前处理废水中磷绝大部分是正磷酸盐，络合废水中磷绝大部分是非正磷酸盐，如次亚磷酸盐、焦磷酸盐、有机磷等。

试验使用主要药剂如下：

除磷剂 P2#：棕色液体，含铁 18.7 g/L，含铝 34.1 g/L；

石灰：Ca(OH)2含量 90 %；

漂水：有效氯 8.0 %；

PAC：以 Al2O3计 1.4 %；

PAM：固体聚丙烯酰胺(分子量≧1200 万)0.1 %。

2.1 前处理废水除磷试验

2.1.1 试验步骤

除磷剂 P2#试验步骤：

(1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中；

(2)加除磷剂若干，反应时间 5~10 min；

(3)加碱调 pH 值 7~8，反应时间 1~3 min；

(4)加 PAM 约 1 mL 左右，反应时间 5~10 min；

(5)沉淀 30 min 左右，过滤后取滤液检测总磷、镍。

石灰试验步骤：

(1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中；

(2)加石灰若干，边加边搅拌，反应时间 10 min 左右；

(3)加酸(或碱)调 pH 值 7~8，边加边搅拌，反应时间 1~3 min；

(4)加 PAC 2 mL 左右，反应时间 5~10 min；

(5)加 PAM 1 mL 左右，反应时间 5~10 min；

(6)沉淀 30 min 左右，过滤后取滤液检测总磷、镍。

2.1.2 试验结果

试验结果见表 1 和表 2。对于电镀废水厂前处理废水，如果从磷去除率和除磷药剂成本两方面考虑，石灰较好。但除磷剂 P2#能够将磷降到 1 mg/L 以下，而石灰很难。除磷剂 P2#在去除镍方面优势明显。

2.2 络合废水除磷试验

2.2.1 试验步骤

除磷剂 P2#试验步骤：

(1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中；

(2)加碱调 pH 值 9~10，边加边搅拌，反应时间 1~3 min；

(3)加漂水1~3 mL，控制ORP在450 mv左右，反应时间90 min左右；

(4)加除磷剂若干，反应时间 5~10 min；

(5)加碱调 pH 值 7~8，反应时间 1~3 min；

(6)加 PAM 约 1 mL 左右，反应时间 5~10 min；

(7)沉淀 30 min 左右，过滤后取取滤液检测总磷、镍。

石灰试验步骤：

(1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中；

(2)加石灰若干，边加边搅拌，反应时间 10 min 左右；

(3)加酸(或碱)调 pH 值 9~10，边加边搅拌，反应时间 1~3 min；

(4)加漂水1~3 mL，控制ORP在450 mv左右，反应时间90 min左右；

(5)加酸调 pH 值 7~8，边加边搅拌，反应时间 1~3 min；

(6)加 PAC 2 mL 左右，反应时间 5~10 min；

(7)加 PAM 约 1 mL 左右，反应时间 5~10 min；

(8)沉淀 30 min 左右，过滤后取滤液检测总磷、镍。

2.2.2 试验结果

试验结果见表 3 和表 4。对于电镀废水厂络合废水，如果从磷去除率和除磷药剂成本两方面考虑，石灰较好。但除磷剂 P2#在除镍方面更好。

2.3 生化出水除磷试验

前处理废水、络合废水等电镀废水经物化系统处理后，汇合在一起，用酸或碱调整 pH 值 7~8，然后进入生化处理系统(A2O)。

在细菌、微生物的作用下，将高分子有机物、结构复杂的物质分解为小分子、结构相对简单的物质，从而易于去除废水中的 COD、氮、磷等。

2.3.1 试验步骤

(1)取生化出水 500 mL 倒入烧杯中；

(2)加硫酸亚铁，搅拌均匀；

(3)加双氧水，反应时间约 30 min；

(4)加石灰调 pH 值 8.0~8.5；

(5)加 PAM，反应时间 5~10 min；

(6)沉淀 30 min 左右，过滤后取滤液检测总磷。

2.3.2 试验结果

试验结果见表 5。对于电镀废水厂生化出水，采用芬顿氧化化学沉淀法，可以将 TP 降到 0.5 mg/L 以下。

3 结语

电镀废水成分复杂，特别是大型电镀工业园区的电镀废水污染物种类繁多，磷的存在形式多样，有效的废水除磷方法是：化学除磷和生物除磷相结合。先将电镀废水分类，含正磷酸盐的废水分到前处理废水，含非正磷酸盐的废水分到络合废水，采用不同方法进行物化沉淀除去大部分磷和重金属，然后各类废水(已除去氰、铬和重金属等)汇合一起，调整 pH 值 7~8 后进入生化处理系统，生化系统出水进行芬顿氧化等，可以使电镀废水中的总磷稳定降到 0.5 mg/L 以下。

随着社会的发展进步，对环保的要求也越来越严，治理污染不仅要末端达标排放，还要从源头抓起，全过程控制，实施清洁生产。电镀行业应积极开发和应用无磷替代工艺，从而更好地解决电镀废水中磷的问题。