含磷工業(yè)廢水處理研究

王端鑫 卞光明

（江蘇中建工程設(shè)計研究院有限公司 江蘇連云港 222000）

引言

制藥行業(yè)作為我國國民經(jīng)濟的重要組成，具有很好的發(fā)展前景。但在其發(fā)展過程中，需要使用磷酸二氫鉀等物質(zhì)作為輔助性原料開展生產(chǎn)工作，但該物質(zhì)的利用率較低，會殘留在生產(chǎn)廢水中。若是沒有對工業(yè)含磷廢水進行有效處理，使其滿足相關(guān)排放要求，會直接影響周圍環(huán)境，造成水體等環(huán)境污染。因此，研究含磷工業(yè)廢水處理方法是十分必要的。

1 分析處理含磷工業(yè)廢水的必要性

醫(yī)藥廠家在發(fā)展過程中為國家創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟價值，但同時也帶來較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，磷元素，就是污染形成主要因素。造成的具體影響有：

（1）影響河流、湖泊等水體的透明程度。由于磷的過量會導(dǎo)致富營養(yǎng)化的出現(xiàn)，為藻類的生長提供良好的環(huán)境，進而使藻類規(guī)模擴大，影響水體通透度。同時，水中植物無法進行光合作用，造成水體局部DO 的缺乏和飽和，導(dǎo)致水生動物的死亡，不利于我國生物多樣性的發(fā)展。

（2）在出現(xiàn)的大量藻類中，部分藻類會釋放有毒物質(zhì)，影響水體質(zhì)量，影響人畜的生命安全。

（3）對水體生態(tài)平衡造成影響。一般情況下，水體處于相對平衡的狀態(tài)，但富營養(yǎng)化的出現(xiàn)導(dǎo)致藻類等生物的大量生長，其他生物的死亡，從而導(dǎo)致其生態(tài)失衡。

（4）對航運以及當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)造成影響。富營養(yǎng)化的出現(xiàn)會導(dǎo)致藻類的大量繁殖，航道會被堵塞，且水體會變的渾濁，失去其美觀性，旅游業(yè)受到影響。

2 制藥廢水除磷研究現(xiàn)狀

從目前現(xiàn)狀來看，在制藥廢水的處理方面具有多種處理磷元素的方法，也取得了較為豐碩的成果。但是，不同于其他工業(yè)廢水，制藥含磷廢水具有較強的多樣性和復(fù)雜性，無法對其進行統(tǒng)一處理，且在選擇含磷工業(yè)廢水處理方法時需要考慮廢水的水質(zhì)等問題。而且，制藥廢水的產(chǎn)出量每日能達(dá)到上百噸，濃度也較高，對于高濃度難以降解的制藥廢水，需要采用組合處理方法開展除磷工作。例如，使用化學(xué)或物理方法對其進行預(yù)處理或是部分處理，降低其濃度，之后，再使用點解等方法將含磷工業(yè)廢水中的磷元素徹底去除，使其滿足我國工業(yè)廢水排放要求。另外，從目前的研究現(xiàn)狀來看，最為有效且應(yīng)用廣泛的處理方法有化學(xué)除磷法、組合除磷法以及生物除磷法。其中，電解法的核心原理較為簡單，且占地面積較少，能夠?qū)^高濃度的含磷工業(yè)廢水進行高效處理；生物法多是用于預(yù)處理階段；化學(xué)沉淀法能夠有效去除含磷工業(yè)廢水中的磷元素。但從目前我國的發(fā)展?fàn)顟B(tài)來看，未來會出現(xiàn)更多的處理材料和處理技術(shù)[1]。

在此發(fā)展趨勢下，對我國環(huán)境保護方面具有極強的現(xiàn)實意義。具體而言，通過對制藥含磷工業(yè)廢水進行處理，能夠使廢水得到統(tǒng)一排放，從而提升排放的環(huán)保性，能夠有效避免對空氣環(huán)境和水體環(huán)境的污染。同時，通過對其進行處理，在滿足我國排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，符合我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展需求。目前，在國家越發(fā)重視環(huán)境保護的背景下，對工業(yè)廢水的排放具有極高的要求。通過使用各種除磷方法對工業(yè)廢水進行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)零污染的排放目標(biāo)。而且，在使用部分除磷方法時，還能夠形成具有二次利用效果的物質(zhì)，在保護環(huán)境的同時，實現(xiàn)了資源的再利用和節(jié)約。

3 研究含磷工業(yè)廢水的處理方法

3.1 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法是處理含磷工業(yè)廢水方面出現(xiàn)時間較早、使用范圍較廣的一種方法，該方法主要適用于含磷制藥廢水的預(yù)處理和后續(xù)處理方面，該方法的核心原理就是通過利用能夠與磷元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的藥劑，通過合理定量投入含磷工業(yè)廢水中，從而形成磷酸鹽沉淀物，最后將沉淀物進行濾除，實現(xiàn)除磷的目的。該方操作簡單，成本較低，若是使用石灰等物質(zhì)開展含磷工業(yè)廢水處理工作，還可以將產(chǎn)生磷酸鈣作為肥料，實現(xiàn)二次利用。一般情況下，使用的化學(xué)藥劑主要是二價或三價的金屬離子，主要分為四個步驟，分別是沉淀反應(yīng)、凝聚作用、絮凝作用以固液分離。從目前現(xiàn)狀來看，主要通過以下化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)工業(yè)廢水的除磷目的：

（1）鈣鹽除磷方法。該方法成本較低，且易于操作和管理，所以稱為化學(xué)沉淀法中最常用的一種除磷方法。該除磷方法的核心原理就是生成磷酸鈣沉淀和羥基磷灰石，雖然該方法較為簡單，但相關(guān)人員應(yīng)注重酸堿值，這主要是因為酸堿值會直接影響沉淀效果。若是酸堿值合適，那么通過在含磷工業(yè)廢水中添加適當(dāng)?shù)拟}離子能夠形成穩(wěn)定的鈣鹽沉淀，利用通過氯化鈣能夠去除含磷工業(yè)廢水中百分之九十九的磷元素。為此，相關(guān)人員應(yīng)適當(dāng)提高酸堿值，一般情況下應(yīng)保證其大于9，否則會影響羥基磷灰石的生成。

（2）鐵鹽除磷方法。鐵鹽也是最常用的化學(xué)除磷藥劑之一，主要是使鐵離子發(fā)生水解聚合反應(yīng)，從而進行形式的轉(zhuǎn)變。目前，鐵鹽除磷有兩種轉(zhuǎn)變形式，第一個形式是將鐵離子加入含磷工業(yè)廢水中，使其與磷酸根離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進而出現(xiàn)磷酸鹽沉淀；第二個形式是通過羥基絡(luò)合物吸附含磷工業(yè)廢水中各種形式的磷。在使用該方法除磷時，應(yīng)重點把控酸堿值和鐵磷比。

（3）鋁鹽除磷方法。該方法的核心原理就是通過投放鋁鹽從而與磷酸根進行化學(xué)反應(yīng)，形成磷酸鋁沉淀，從而實現(xiàn)除磷的目的。

（4）鎂鹽除磷方法。該方法主要是在含磷工業(yè)廢水投放銨鹽和鎂鹽，與磷酸鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)復(fù)鹽磷酸銨鎂，實現(xiàn)回收再利用。近幾年，化學(xué)沉淀法得到進一步發(fā)展，相關(guān)研究人員研究出了混合型沉淀絮凝-混凝助劑，并取得了良好的除磷效果。

3.2 生物方法

該方法主要是借鑒污水廠中污泥的生物除磷現(xiàn)象，并發(fā)現(xiàn)曝氣強度影響著活性污泥的磷元素吸收量，為此，生物除磷的方法主要是在厭氧的條件下，聚鱗菌將細(xì)胞中的聚鱗進行分解，從而形成磷酸鹽排放到細(xì)胞外，同時產(chǎn)生ATP，再通過三磷酸腺苷對有機物質(zhì)進行提取，形成高含磷污泥。若是在缺氧或者好氧的條件下，聚鱗菌將氧氣等作為電子受體，對體內(nèi)的PHB 進行分解和代謝，從而產(chǎn)生能量提取含磷工業(yè)廢水中的磷元素，最后通過排放剩余污泥的方式實現(xiàn)除磷的目的。從目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，生物方法中主要有A/O 工藝、SBR 工藝以及EBPR 工藝等，尤其是EBPR 工藝已被廣泛應(yīng)用于含磷工業(yè)廢水的除磷工作中。具體步驟是，通過聚鱗菌使含磷工業(yè)廢水中的溶解氧和硝酸鹽作為電子受體吸收磷，之后，在厭氧條件下促使生物膜釋放磷，進而得到高磷濃度的水溶液，最后，通過反硝化系統(tǒng)對磷進行回收，不僅有效去除含磷工業(yè)廢水中的磷元素，還能夠?qū)崿F(xiàn)磷元素的再利用[2]。

3.3 吸附方法

吸附方法的核心原理就是利用較大表面積或是多孔的固體物質(zhì)對含磷工業(yè)廢水中的磷元素進行吸附，從而實現(xiàn)除磷的目的，從當(dāng)前現(xiàn)狀來看，在使用吸附方法除磷時即涉及到了化學(xué)吸附，也涉及到了物理吸附。具體而言，在使用吸附方法處理含磷工業(yè)廢水時，相關(guān)人員應(yīng)選擇成本低、吸附能力強的吸附劑，一般情況下，應(yīng)用較為廣泛的吸附劑就是粉煤灰以及沸石等。在使用該方法處理含磷工業(yè)廢水過程中，應(yīng)對溫度、時間以及濃度進行把控，這主要是因為，隨著時間的不斷推移，磷的吸附量、濃度以及溫度也會不斷增加，在酸堿值為四到八時，吸附量比較穩(wěn)定，若是酸堿值上升，則吸附量下降，所以，還應(yīng)對酸堿值進行把控。若是含磷工業(yè)廢水中氯離子和硫酸根的濃度較低時，磷元素的吸附量也會受到影響。相較于其他處理方法，吸附法不會造成二次污染，且最終吸附的磷也能夠進行二次利用。

3.4 結(jié)晶磷處理法

結(jié)晶磷處理法主要是利用與磷酸鹽沉淀相似的固體物質(zhì)，從而對含磷工業(yè)廢水中離子的亞穩(wěn)態(tài)造成破壞，從而使磷酸根離子在晶種表面富集，促進磷酸鹽固體的析出，進而實現(xiàn)除磷目的。在使用該方法過程中，應(yīng)用到的主要固體物質(zhì)就是羥基磷灰石和磷酸銨鎂，通過提高酸堿值以及Ca/P 的物質(zhì)量，能夠有效提高除磷強度和效果。結(jié)晶磷處理法作為目前較為新型且快速發(fā)展的一項除磷方法，能夠產(chǎn)生較少的污泥，且最終形成的羥基磷灰石也可以再次利用。

3.5 電解法

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，電解法正廣泛應(yīng)用于我國制藥工業(yè)含磷廢水的處理工作中，在對含磷工業(yè)廢水進行處理時，電解法的操作和原理較為簡單，同時具有較高的除磷效果和效率，由于其有效性，電解法已實現(xiàn)工業(yè)化。具體而言，電解法的核心原理就是對金屬陽極的特點進行利用，在外加電壓的條件下，金屬陽極具有可溶性，從而生產(chǎn)金屬陽離子，該離子與含磷工業(yè)廢水中的磷產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而實現(xiàn)除磷的目的。一般情況下，在使用電解法處理含磷工業(yè)廢水時，主要是使用鐵板等材料作為陽極，在開展處理工作時間鐵板等材料作為極板放到含磷工業(yè)廢水中，再利用直流電促進極板發(fā)生氧化作用，需要注意的是，相關(guān)人員要保證直流電的穩(wěn)定性。在發(fā)生氧化作用之后，水中會出現(xiàn)金屬陽離子，通過與磷進行化學(xué)反應(yīng)，從而去除含磷工業(yè)廢水中的磷元素。不僅如此，若是促使陰極發(fā)生還原和氧化作用產(chǎn)生氧氣、促使陽極發(fā)生還原和氧化作用產(chǎn)生氫氣，能夠通過氣浮作用對含磷工業(yè)廢水中部分懸浮物進行有效去除，從而滿足廢水排放要求[3]。

結(jié)語

綜上所述，對含磷工業(yè)廢水進行處理具有極強現(xiàn)實意義，一方面能夠保護水體等生態(tài)環(huán)境，另一方面能夠促進制藥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，相關(guān)人員應(yīng)深入研究電解法、結(jié)晶磷處理法、吸附法以及生物法等現(xiàn)有的除磷方法，掌握其使用要點，并積極結(jié)合現(xiàn)代化技術(shù)不斷對其優(yōu)化和創(chuàng)新，提高工業(yè)除磷工作的效果和效率，從而促進我國生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。