磷化廢水處理

磷化廢水處理

磷化廢水是金屬表面處理的前處理，一般有除油除銹、表調、磷化鈍化。有簡(jiǎn)單磷化就是用磷酸與硫酸和硝酸，也有要求高的專(zhuān)用磷化劑（有水劑和粉劑產(chǎn)品），粉劑產(chǎn)品相對產(chǎn)泥較多。噴涂有噴粉和噴漆。如果是噴粉則排放的廢水就是前處理廢水包括磷化廢水。

一、磷化廢水處理工藝

為使生產(chǎn)廢水中的污染物達標排放，工程采用化學(xué)沉淀一混凝氣浮一活性一炭吸附工藝對酸洗磷化廢水進(jìn)行了處理，出水水質(zhì)能穩定地達到《國家一級排，放標準》（GB8978一1998）。

廢水處理工藝流程針對酸洗磷化廢水的特點(diǎn)及磷化排水情況，確定廢水處理的重點(diǎn)是去除 PO43-、石油類(lèi)和Zn2+，工程采用了化學(xué)沉淀一混凝氣浮一活性炭吸附工藝對酸洗磷化廢水進(jìn)行了處理，處理工藝流程如圖所示。

磷化車(chē)間含磷廢水經(jīng)調節池調節后，由泵提升至第一級反應器，投加NaOH調設pH值，控制混凝沉淀的最佳pH值8.5~9.0，經(jīng)過(guò)混合反應后，廢水中的Zn2+與NaOH起化學(xué)反應生成Zn（OH）2。該廢水投加混凝劑FeCL3·6H2O與少量高分子絮凝劑PAM經(jīng)一級沉淀器反應去除Zn2+后，再進(jìn)人中間水池。然后再由泵提升至第二級反應器，投加石灰乳澄清液，調整pH值在10~11，在二級沉淀器內投加混凝劑FeCL3·6H2O與少量高分子絮凝劑PAM，最終鈣離子與磷酸根反應生成沉淀去除磷酸鹽。廢水中的Zn2+及磷酸鹽去除后，再經(jīng)過(guò)氣浮裝置及過(guò)濾進(jìn)一步去除廢水中的COD。為了使出水pH值完全達標，設計選用了管道混合器，以便加H2SO4中和后排放。

磷化廢水處理工藝流程圖

工藝說(shuō)明

1、  化學(xué)法除鋅

化學(xué)法除鋅有硫化物法和堿法混凝沉淀等。該工藝采用堿法混凝沉淀除鋅，因為Zn（OH）2溶度積常數Ksp=7.1×10-18，根據氫氧化物M（OH）n的沉淀-溶解平衡及水的離子積Kw=[H+][OH-]，可以計算出使氫氧化物沉淀的pH值，即pH值=14-1/n×（log[Mn+]-logKsp）。投加NaOH調節pH值，控制混凝沉淀的最佳pH值為8.5~9.0，在此條件下，Zn2+與NaOH反應生成Zn（OH）2沉淀，而完全除去。

2、石灰法化學(xué)沉淀除磷

投加石灰乳澄清液，調整pH值在10~11，廢水中的絕大部分磷酸鹽得以沉淀除去，石灰乳在除磷的同時(shí)還起到了中和作用。

3、混凝氣浮除磷、除油

加人絮凝劑使廢水中的殘磷和其他污染物質(zhì)發(fā)生混凝反應，產(chǎn)生的絮體與氣浮法產(chǎn)生大量微細氣泡礎附在一起，利用氣泡浮力將其帶出水面。除磷的同時(shí)，還可以吸附去除油滴，氣泡上浮速度快，運行安全可靠，是一種經(jīng)濟實(shí)用的除油技術(shù)。

4、活性炭吸附除磷

活性炭是水處理中最常用的吸附劑，具有良好的吸附性能和化學(xué)穩定性，不易破碎，氣流阻力小，常用的有粉末狀和粒狀，該工藝利用活性炭巨大的比表面積，充分吸附廢水中的微量殘磷和其他污染成分。

5、攪拌混勻裝置

一級、二級反應器都配有攪拌裝置，采用皮帶輪或減速器使槽中攪拌速度依次遞減，以滿(mǎn)足整個(gè)反應過(guò)程中不同階段的攪拌混勻需要，使得反應更徹底，更利于后面的沉淀工序。工藝中的管道混合器使投加H2SO4時(shí)中和反應更易進(jìn)行，可使出水pH值完全達標。

6、重力或水壓作用排泥

系統中一級、二級反應器和氣浮池中產(chǎn)生的污泥或浮渣都靠重力或水壓作用定期排人污泥濃縮池濃縮，再經(jīng)自然干化后外運填埋，濃縮池的上清液回流至調節池進(jìn)行物化處理。

7、反沖洗和脫附

系統中硅砂過(guò)濾器和活性炭吸附器都需要定期進(jìn)行反沖洗，以防堵塞，其產(chǎn)生的廢水回流至調節池。另外，為使活性炭再生，采用高溫加熱再生法活化，利用水蒸氣來(lái)對活性炭過(guò)濾器中的顆粒炭進(jìn)行脫附以保證正常的吸附效果。

二、磷化廢水處理工程

含多種金屬的磷化廢水中磷的處理研究

前，國內外污水除磷技術(shù)主要有生物法和化學(xué)法兩大類(lèi)，生物法如A/O、A2/O、UCT工藝，主要適合處理低濃度及有機態(tài)含磷廢水[化學(xué)法主要有混凝沉淀法、結晶法、離子交換吸附法、電滲析、反滲透等工藝，主要適合處理無(wú)機態(tài)含磷廢水，其中，混凝沉淀與結晶綜合處理 技術(shù)可以處理高濃度含磷廢水，除磷率較高，是一種可靠的高含磷廢水處理方法，同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多關(guān)于磷化廢水處理的技術(shù)文檔。

1.試驗部分

1.1 試驗主要試劑及儀器

試驗藥劑：5%左右的石灰乳、10%Fe（C）l 蒸餾水；

試驗儀器：200ml燒杯、50ml量筒、漏斗、中速定性濾紙、多功能磁力攪拌器（上海司樂(lè )儀器 廠(chǎng)）、722型光柵分光光度計（上海精密科學(xué)儀 器有限公司）、XJ-Ⅲ消解裝置（韶關(guān)市市明天 環(huán)保儀器有限公司）、原子吸收裝置。

1.2試驗過(guò)程和結果分析

1.2.1 PH對廢水各成分濃度的影響

取120ml廢水，不加任何沉淀劑的情況下只用NaOH調節其PH，分析原水各組分的變化，當總磷的PH在5到10的范圍內變化十分明顯，原因是磷酸的三步離解產(chǎn)生H+被OH-消耗使得平衡向右移動(dòng)產(chǎn)生的PO43-也逐漸增多在廢水中的一部分金屬就與PO43-結合形成沉 淀，從而使總磷集聚下降。但當PH繼續升高變化就不在明顯，原因可能是OH-開(kāi)始與適合此PH沉淀的金屬反應而非與PO43-。當PH到 12的時(shí)候總磷稍有增加，其原因可能是Z （PO）42中的Zn2+轉化為ZnO2-，總磷又轉化為正 磷酸鹽。這樣，通過(guò)調PH大于9小于12，不僅 能降低廢水中的TP，也能去除一部分金屬離子。

下圖（圖1）PH的變化對水中COD的影響，有曲線(xiàn)可知PH在5～9的時(shí)候變化明顯，當 PH為11的時(shí)候稍有上升，PH為12時(shí)有開(kāi)始下降。

下圖（圖2）金屬的變化。其中只有Zn2+隨 PH增大到11以后含量逐漸增大，其原因在于 Zn（OH）2的溶解度在在PH為8時(shí)候就已經(jīng)沉 淀完全，而在10.5時(shí)開(kāi)始溶解，在PH到12～13 的時(shí)候完全溶解。其余金屬離子銅變化最大，鎳變化不明顯。據有關(guān)資料證實(shí)N（iOH）2開(kāi)始沉 淀的PH為6.7～7.7，沉淀完全的PH為9.5，Cu（OH）2則在PH7～9沉淀完全，由圖看來(lái)，當PH 大于11后又有變化，原因可能是離解的PO43- 與Cu2+反應生成Cu3（PO）42沉淀促使Cu2+進(jìn)一 步降低。

最后可以得出結論：在利用沉淀劑沉淀時(shí)須考慮先后順序，在適合的PH范圍內除最多的磷和金屬離子，以達到沉淀完全。

1.2.2 Fe3+除磷的試驗

根據磷的含量計算出FeCl3的理論投加量 為65.4mg/l。常溫下，取磷化廢水120ml加入 10%的FeCl3溶液10ml，攪拌10分鐘，靜置后 過(guò)濾，取上清液分析磷的變化如表1：

從表1可見(jiàn)，盡管FeCl3投加量較理論投加量多，但是磷的去除率相對而言不是非常理想，從化學(xué)反應的觀(guān)點(diǎn)上來(lái)看，藥劑的投加量取決于磷的存在量。但一般情況下，實(shí)際中化學(xué)藥劑的投加量都是大于根據化學(xué)式計算的投加量，這是因為污水中的氫氧根離子和金屬離子生成氫氧化物沉淀而消耗一定數量的金屬離子，雖然氫氧化物沉淀也吸附一部分的磷，但是不能去除廢水中溶解的磷。

1.2.3 C（aOH）2對廢水處理效果

由于Ca（OH）2與廢水中各元素發(fā)生反應 較復雜，磷酸根在Ca（OH）2加入的同時(shí)，由于PH值的升高，可產(chǎn)生不同的化合物沉淀。 可能先生成CaHPO·42H2O而后產(chǎn)生較穩定的 Ca10（PO）46（OH）2。其化學(xué)反應為：

2Ca（OH）2→2Ca2++4OH-

2Ca2++HPO4-+4OH-→Ca2HPO（4OH）2+2OH-

4Ca2HPO（4OH）2+2Ca2++2HPO4-→Ca1（0PO）46 （OH）2↓+6H2O[4]

因此，本試驗將以除磷的理論投加量為試 驗投加量的標準。

試驗一：常溫下，取磷化廢水120ml于 200ml燒杯中，緩慢加入5%的Ca（OH）2溶液 20ml攪拌10分鐘，靜置后過(guò)濾，取上清液對各 元素含量進(jìn)行分析，結果如表2所示。

由試驗結果對比可知：在用石灰乳為沉淀 劑時(shí)，對銅、磷、鋅的處理效果較為理想，而對于 鎳則較差，其原因可能是Ni2+與OH-結合時(shí)間 較長(cháng)，使得大量OH-與Zn2+和Cu2+先反應。

1.2.4 FeCl3與Ca（OH）2投放的先后順序對 廢水處理效果試驗

（1）取120ml廢水，加5%的石灰乳20ml 攪拌10分鐘后，再加入10%的FeCl3調PH約 為8，繼續攪拌10分鐘靜置后過(guò)濾。取上清液進(jìn)行分析，結果如表3所示。

（2）取120ml廢水，加10%的FeCl310ml攪拌10分鐘后加入5%的石灰調PH約為8，繼續 攪拌10分鐘，靜置后過(guò)濾。取上清液進(jìn)行分析， 結果如表4所示。

經(jīng)試驗處理的污染物均達到排放標準。

2 結論

使用沉淀劑對磷化廢水進(jìn)行物化加料實(shí)驗時(shí)，經(jīng)一系列對比后得出最佳工藝條件為：以 FeCl3為絮凝劑，石灰乳為沉淀劑兼PH調節劑效果最佳。