1、概述
面对日趋严峻的环保形势，三废治理技术水平已成为制约磷复肥企业可持续发展的关键因素。在磷复肥生产过程中，不可避免地产生大量含磷氟污水，如何高效稳定处理含磷氟污水已成为当前磷化工领域的研究热点。
目前，含磷氟污水处理方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、生物法及电化学法等。
(1)化学沉淀法技术较为成熟，对水质要求低，对高浓度含磷氟废水处理效果好，但投资成本比较大，需要投加大量化学药剂，运行成本较高，出水水质不太稳定。
(2)吸附法对有机物、金属离子、氟化物、磷酸盐都有很高的去除效果，但投资成本比较大，运行成本较高，需要定时对填料进行反冲洗，在吸附饱和后须对填料进行再生或更换。
(3)离子交换法对污水中污染物去除率高，既能去除磷，也能去除其他钙镁等离子，但投资成本比较大，运行成本较高，离子交换树脂很容易饱和，工业化应用难以实现。
(4)生物法依靠微生物除磷，需要动力消耗少，运行费用少，对有机磷处理效果好，但对无机磷处理效果不稳定;受水质限制，只有水中含有大量有机物时除磷效果比较好，对有机物含量低的高浓度含磷生产废水处理效果不佳。
(5)电化学法对无机含磷氟处理效果较好，既有絮凝作用，又有气浮效果，具有广泛推广应用前景。但该方法目前尚不成熟，传统技术投资成本比较大，运行成本较高，设备制造困难。
为高效稳定处理无机含磷氟污水，改善厂区周边水域环境，笔者研究了利用可溶性金属阳极在电解过程中产生的金属氢氧化物絮凝处理无机含磷氟污水工艺，该技术将为磷化工企业污水处理开辟一条新的途径。
2、实验研究方案
2.1 原料
实验用的含磷氟污水及处理用的石灰乳和聚丙烯酰胺均由开磷集团某污水站提供。其中污水水质指标如下:
2.2 工艺原理
电化学絮凝法处理无机含磷氟污水工艺是以铝、铁等金属为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶蚀，产生铝铁等离子，在经一系列水解、聚合及亚铁的氧化过程，转变为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，利用溶出的金属盐和羟基(OH-)析出污染物并转换成沉淀物。
溶出的金属盐和羟基(OH-)相互结合生成氢氧化物，通过氢氧化物的吸附力吸附污染物。氢氧化物逐渐形成较大尺寸的窗格子样结构后再吸附污染物。同时，通过电荷中和作用，将污染物集中到反向电荷的极板，无机含磷氟污水中带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉，胶态杂质、悬浮杂质凝聚沉淀而分离。此外，由于阳极的氧化作用和阴极的还原作用，能够降低污水中氨氮等其他污染物指标。
电化学絮凝法含磷氟污水处理工艺的反应原理如图1所示。
分别以铝片和铁片为例，其阳极和阴极分别发生如下化学反应。
(1)铝片
(2)铁片
2.3 电化学絮凝装置
电化学絮凝装置(见图2)主体部件包括电化学絮凝反应箱、极板、极性反转整流器、极板清洗系统及辅助电源系统等。
电化学絮凝法处理无机含磷氟污水系统需要定期更换极板，为了操作的便利性，极板设计成组件结构(见图3)。同时采用极性反转整流系统(其工作原理如图4所示)定期变更极板极性，废水中的硬度成分在极板与溶出的金属盐反应后附着到极板形成结垢，采用极性反转整流器周期性切换极板电絮凝属性，缓解极板单级快速结垢现象，实现装置长周期稳定运行，极性反转周期根据待处理污水水质情况调整。自动清洗系统自动感应极板的污染状态并进行自动清洗，采用自动控制微泡系统抑制污染物附着到极板的同时，最大限度降低因微泡干扰的通电效率。
2.4 工艺流程
电化学絮凝法处理无机含磷氟污水工艺流程如图5所示。定量量取无机含磷氟污水，使用石灰乳调节污水pH值至6.15;设定电化学絮凝装置电流值为5A，总反应时间为45min，根据电化学絮凝装置电压变化情况启动极性反转整流系统，每15s变更极板极性;电化学絮凝反应结束后，污水送至高效絮凝沉降池中，并加入质量分数为0.1%的聚丙烯酰胺，添加量为污水质量的0.1%，搅拌沉淀20min，液固分离后送检分析。
2.5 实验结果与讨论
电化学絮凝法处理后的无机含磷氟污水水质指标如下:
上述实验结果显示，采用电化学絮凝法处理后的含磷氟污水中，磷去除率为99.85%，氟去除率为99.39%，磷氟去除效果显著。污水处理过程中绝干污泥产生量(按污水质量计，下同)为36kg/t；直接电耗1.87kW·h/t，电价按0.5元/(千瓦·时)计，电费为0.935元/吨；加上电化学极板维护费用、pH值调节费用和聚丙烯酰胺费用，电化学絮凝法污水处理装置的总体运行费用约为1.5元/吨。
3、结论
前述实验结果显示，电化学絮凝法含磷氟污水处理工艺具有非常好的经济效益、社会效益和生态效益。与传统的含磷氟污水处理方法相比，电化学絮凝法含磷氟污水处理工艺流程简单，运行费用低，最大限度地实现节能，最低限度地使用化学药品，最小限度地使用人力;污泥产生量少，减少了废渣的处置费用，提高了污水处理后循环再利用的可能性。同时，该电化学絮凝装置采用极性反转整流系统，自动清洗系统和自动控制微泡系统，解决了传统电絮凝技术中耗电量大、处理容量小、运行周期短、极板替换难等技术问题，是最新一代较为成熟的电化学絮凝处理无机含磷氟污水技术，具有广阔的应用前景。而且，研究“含磷氟污水处理工艺”坚持“双高一优”(即“采用高新技术改造传统产业，促进高技术产业化，优化产业结构和技术结构”)的指导方针，符合大力开展科技创新和技术改造探索磷化工行业含磷氟污水深度净化治理的方针政策。(来源：贵州开磷集团股份有限公司)