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    深度解析 电镀废水中磷的去除方法

    更新日期:2021-10-23 16:13

     

     

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    磷是地球系统当中构成生命的主要元素之一,在电镀工业当中,一旦对磷的排放没有得到科学的控制,就会毁坏生态环境,形成严重的环境污染。关于《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)中规则“在土开发密度已经较高、环境承载性能初现削弱,或环境容量较小、生态环境脆弱,容易出现严重环境污染问题而需求采取特别维护措施的区域”,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 废水除磷法

     

    废水中磷的去除办法主要是化学除磷和生物除磷。化学除磷速度快,但费用高。生物除费用低,但周期长。单一运用化学除磷或生物除磷都难以到达理想效果,假如将两种办法结合运用,优化工艺,就能使废水中磷稳定到达排放规范。

     

    1.1 化学除磷原理

     

    化学除磷是经过化学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。常用的办法是投加无机金属盐药剂如铁盐、铝盐或钙盐,与可溶性磷酸盐反生成磷酸铁、磷酸铝、磷酸钙等溶解度小的化合物。这些细小的不溶性固体物经过投加混凝剂、絮凝剂后汇集成较大的不溶性固体物沉淀下来,经浓缩压滤,实现固液目的,磷进入到污泥中。

     

    随着科技的持续进步,产生了一些新型除磷剂,特别是处置非正磷酸盐的除磷剂,有的废水处置药剂公司研发出了次亚磷去除剂,原理是经过架桥的方式,网捕、吸附废水中的次亚磷并实施沉淀,将磷除去,磷仍以次亚磷的方式存在污泥中。

     

    1.2 生物除磷原理

     

    1.2.1 PAO 原理

     

    生物除磷原理,通常以为是:在活性污泥处置污水时,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,经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 类似的除磷原理,只是氧化细胞内储存的 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 应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,硝酸盐被转变成氮气,这使得摄磷和反硝化脱氮这两个不同的生物过程可以应用同一类细菌、在同一个环境中完成。

     

    另外,还有人工湿地除磷。它是在通常人工湿地系统的基础上,人为控制、优化系统,应用湿地的基质、水生植物和微生物之间的互相作用,经过一系列物理、化学以及生物作用,到达以除磷为主要目的的废水除磷技术。其优点是:效率高、投资少、能耗低、操作简单、设置灵敏、维护和运转费用低廉。但该办法占底面积大。

     

    除化学除磷和生物除磷,还有吸附除磷等。陆燕勤、朱丽、何昭菊等研讨了沸石负载氧化铁吸附剂吸附除磷,具有除磷效果好、容易再生和价钱低廉等特性,应用前景宽广。

     

    2 电镀废水除磷实验

     

    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,正磷酸盐较为容易除去,非正磷酸盐和有机磷酸盐则较难除去。通常大型电镀工业园区的电镀工业废水处理大都采取分类处置的办法,将含有正磷酸盐的废水分到前处置废水,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置办法,其中磷主要集中在前处置废水和络合废水,前处置废水中磷绝大多数是正磷酸盐,络合废水中磷绝大多数是非正磷酸盐,如次亚磷酸盐、焦磷酸盐、有机磷等。

     

    实验用主要药剂如下:

     

    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 %;

     

    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 前处置废水除磷实验

     

    2.1.1 实验步骤

     

    除磷剂 P2# 实验步骤:

     

    (1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中;

     

    (2)加除磷剂若干,搅拌时间 5~10 min;

     

    (3)加碱调 pH 值 7~8,搅拌时间 1~3 min;

     

    (4)加 PAM 约 1 mL 左右,搅拌时间 5~10 min;

     

    (5)沉淀 30 min 左右,过滤后取滤液检测总磷、镍。

     

    石灰实验步骤:

     

    (1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中;

     

    (2)加石灰若干,边加边搅拌,搅拌时间 10 min 左右;

     

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

     

    (4)加 PAC 2 mL 左右,搅拌时间 5~10 min;

     

    (5)加 PAM 1 mL 左右,搅拌时间 5~10 min;

     

    (6)沉淀 30 min 左右,过滤后取滤液检测总磷、镍。

     

    2.1.2 实验结果

     

    实验结果见表 1 和表 2。关于电镀废水厂前处置废水,假如从磷去除率和除磷药剂费用两方面思索,石灰较好。但除磷剂 P2#可以将磷降到 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 络合废水除磷实验

     

    2.2.1 实验步骤

     

    除磷剂 P2#实验步骤:

     

    (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,搅拌时间 1~3 min;

     

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

     

    (4)加除磷剂若干,搅拌时间 5~10 min;

     

    (5)加碱调 pH 值 7~8,搅拌时间 1~3 min;

     

    (6)加 PAM 约 1 mL 左右,搅拌时间 5~10 min;

     

    (7)沉淀 30 min 左右,过滤后取取滤液检测总磷、镍。

     

    石灰实验步骤:

     

    (1)取废水样 500 mL 倒入烧杯中;

     

    (2)加石灰若干,边加边搅拌,搅拌时间 10 min 左右;

     

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

     

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

     

    (5)加酸调 pH 值 7~8,边加边搅拌,搅拌时间 1~3 min;

     

    (6)加 PAC 2 mL 左右,搅拌时间 5~10 min;

     

    (7)加 PAM 约 1 mL 左右,搅拌时间 5~10 min;

     

    (8)沉淀 30 min 左右,过滤后取滤液检测总磷、镍。

     

    2.2.2 实验结果

     

    实验结果见表 3 和表 4。关于电镀废水厂络合废水,假如从磷去除率和除磷药剂费用两方面考量,石灰较好。但除磷剂 P2#在除镍方面更好。

     

     

     

     

     

    2.3 生化出水除磷实验

     

    前处置废水、络合废水等电镀废水经物化系统处置后,集合在一同,用酸或碱调整 pH 值 7~8,然后进入生化处置系统(A2O)。

     

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

     

    2.3.1 实验步骤

     

    (1)取生化出水 500 mL 倒入烧杯中;

     

    (2)加硫酸亚铁,搅拌平均;

     

    (3)加双氧水,搅拌反时间约 30 min;

     

    (4)加石灰调 pH 值 8.0~8.5;

     

    (5)加 PAM,搅拌反时间 5~10 min;

     

    (6)沉淀 30 min 左右,过滤后取滤液检测总磷。

     

    2.3.2 实验结果

     

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

     

     

     

    3  总结

     

    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品种繁多,磷的存在方式多样,有效的废水除磷办法是:化学除磷和生物除磷相联合。先将电镀废水分类,含正磷酸盐的废水分到前处置废水,含非正磷酸盐的废水分到络合废水,采用不同办法完成物化沉淀除去大多数磷和重金属,然后各类废水(已除去氰、铬和重金属等)集合一,调整 pH 值 7~8 后进入生化处置系统,生化系统出水实施芬顿氧化等,能够使电镀废水中的总磷稳定降到 0.5 mg/L 以下。

     

    随着社会的开展进步,对环保的求也越来越严,管理污染不只要末端达标排放,还要从源头抓起,全过程控制,施行清洁制造。电镀行业应积极开发和应用无磷替代工艺,从而更好地处理电镀废水中磷的问题。