磷化废水处理

Posted 2023-01-14 石灰

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磷化废水处理

磷化废水是金属表面处理的前处理，一般有除油除锈、表调、磷化钝化。有简单磷化就是用磷酸与硫酸和硝酸，也有要求高的专用磷化剂（有水剂和粉剂产品），粉剂产品相对产泥较多。喷涂有喷粉和喷漆。如果是喷粉则排放的废水就是前处理废水包括磷化废水。

一、磷化废水处理工艺

为使生产废水中的污染物达标排放，工程采用化学沉淀一混凝气浮一活性一炭吸附工艺对酸洗磷化废水进行了处理，出水水质能稳定地达到《国家一级排，放标准》（GB8978一1998）。

废水处理工艺流程针对酸洗磷化废水的特点及磷化排水情况，确定废水处理的重点是去除 PO43-、石油类和Zn2+，工程采用了化学沉淀一混凝气浮一活性炭吸附工艺对酸洗磷化废水进行了处理，处理工艺流程如图所示。

磷化车间含磷废水经调节池调节后，由泵提升至第一级反应器，投加NaOH调设pH值，控制混凝沉淀的最佳pH值8.5～9.0，经过混合反应后，废水中的Zn2+与NaOH起化学反应生成Zn（OH）2。该废水投加混凝剂FeCL3·6H2O与少量高分子絮凝剂PAM经一级沉淀器反应去除Zn2+后，再进人中间水池。然后再由泵提升至第二级反应器，投加石灰乳澄清液，调整pH值在10～11，在二级沉淀器内投加混凝剂FeCL3·6H2O与少量高分子絮凝剂PAM，最终钙离子与磷酸根反应生成沉淀去除磷酸盐。废水中的Zn2+及磷酸盐去除后，再经过气浮装置及过滤进一步去除废水中的COD。为了使出水pH值完全达标，设计选用了管道混合器，以便加H2SO4中和后排放。

磷化废水处理工艺流程图

工艺说明

1、化学法除锌

化学法除锌有硫化物法和碱法混凝沉淀等。该工艺采用碱法混凝沉淀除锌，因为Zn（OH）2溶度积常数Ksp=7.1×10-18，根据氢氧化物M（OH）n的沉淀-溶解平衡及水的离子积Kw=[H+][OH-]，可以计算出使氢氧化物沉淀的pH值，即pH值=14-1/n×（log[Mn+]-logKsp）。投加NaOH调节pH值，控制混凝沉淀的最佳pH值为8.5～9.0，在此条件下，Zn2+与NaOH反应生成Zn（OH）2沉淀，而完全除去。

2、石灰法化学沉淀除磷

投加石灰乳澄清液，调整pH值在10～11，废水中的绝大部分磷酸盐得以沉淀除去，石灰乳在除磷的同时还起到了中和作用。

3、混凝气浮除磷、除油

加人絮凝剂使废水中的残磷和其他污染物质发生混凝反应，产生的絮体与气浮法产生大量微细气泡础附在一起，利用气泡浮力将其带出水面。除磷的同时，还可以吸附去除油滴，气泡上浮速度快，运行安全可靠，是一种经济实用的除油技术。

4、活性炭吸附除磷

活性炭是水处理中最常用的吸附剂，具有良好的吸附性能和化学稳定性，不易破碎，气流阻力小，常用的有粉末状和粒状，该工艺利用活性炭巨大的比表面积，充分吸附废水中的微量残磷和其他污染成分。

5、搅拌混匀装置

一级、二级反应器都配有搅拌装置，采用皮带轮或减速器使槽中搅拌速度依次递减，以满足整个反应过程中不同阶段的搅拌混匀需要，使得反应更彻底，更利于后面的沉淀工序。工艺中的管道混合器使投加H2SO4时中和反应更易进行，可使出水pH值完全达标。

6、重力或水压作用排泥

系统中一级、二级反应器和气浮池中产生的污泥或浮渣都靠重力或水压作用定期排人污泥浓缩池浓缩，再经自然干化后外运填埋，浓缩池的上清液回流至调节池进行物化处理。

7、反冲洗和脱附

系统中硅砂过滤器和活性炭吸附器都需要定期进行反冲洗，以防堵塞，其产生的废水回流至调节池。另外，为使活性炭再生，采用高温加热再生法活化，利用水蒸气来对活性炭过滤器中的颗粒炭进行脱附以保证正常的吸附效果。

二、磷化废水处理工程

含多种金属的磷化废水中磷的处理研究

前，国内外污水除磷技术主要有生物法和化学法两大类，生物法如A/O、A2/O、UCT工艺，主要适合处理低浓度及有机态含磷废水[化学法主要有混凝沉淀法、结晶法、离子交换吸附法、电渗析、反渗透等工艺，主要适合处理无机态含磷废水，其中，混凝沉淀与结晶综合处理技术可以处理高浓度含磷废水，除磷率较高，是一种可靠的高含磷废水处理方法，同时可以查看中国污水处理工程网更多关于磷化废水处理的技术文档。

1.试验部分

1.1 试验主要试剂及仪器

试验药剂：5%左右的石灰乳、10%Fe（C）l 蒸馏水；

试验仪器：200ml烧杯、50ml量筒、漏斗、中速定性滤纸、多功能磁力搅拌器（上海司乐仪器厂）、722型光栅分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）、XJ-Ⅲ消解装置（韶关市市明天环保仪器有限公司）、原子吸收装置。

1.2试验过程和结果分析

1.2.1 PH对废水各成分浓度的影响

取120ml废水，不加任何沉淀剂的情况下只用NaOH调节其PH，分析原水各组分的变化，当总磷的PH在5到10的范围内变化十分明显，原因是磷酸的三步离解产生H+被OH-消耗使得平衡向右移动产生的PO43-也逐渐增多在废水中的一部分金属就与PO43-结合形成沉淀，从而使总磷集聚下降。但当PH继续升高变化就不在明显，原因可能是OH-开始与适合此PH沉淀的金属反应而非与PO43-。当PH到 12的时候总磷稍有增加，其原因可能是Z （PO）42中的Zn2+转化为ZnO2-，总磷又转化为正磷酸盐。这样，通过调PH大于9小于12，不仅能降低废水中的TP，也能去除一部分金属离子。

下图（图1）PH的变化对水中COD的影响，有曲线可知PH在5～9的时候变化明显，当 PH为11的时候稍有上升，PH为12时有开始下降。

下图（图2）金属的变化。其中只有Zn2+随 PH增大到11以后含量逐渐增大，其原因在于 Zn（OH）2的溶解度在在PH为8时候就已经沉淀完全，而在10.5时开始溶解，在PH到12～13 的时候完全溶解。其余金属离子铜变化最大，镍变化不明显。据有关资料证实N（iOH）2开始沉淀的PH为6.7～7.7，沉淀完全的PH为9.5，Cu（OH）2则在PH7～9沉淀完全，由图看来，当PH 大于11后又有变化，原因可能是离解的PO43- 与Cu2+反应生成Cu3（PO）42沉淀促使Cu2+进一步降低。

最后可以得出结论：在利用沉淀剂沉淀时须考虑先后顺序，在适合的PH范围内除最多的磷和金属离子，以达到沉淀完全。

1.2.2 Fe3+除磷的试验

根据磷的含量计算出FeCl3的理论投加量为65.4mg/l。常温下，取磷化废水120ml加入 10%的FeCl3溶液10ml，搅拌10分钟，静置后过滤，取上清液分析磷的变化如表1：

从表1可见，尽管FeCl3投加量较理论投加量多，但是磷的去除率相对而言不是非常理想，从化学反应的观点上来看，药剂的投加量取决于磷的存在量。但一般情况下，实际中化学药剂的投加量都是大于根据化学式计算的投加量，这是因为污水中的氢氧根离子和金属离子生成氢氧化物沉淀而消耗一定数量的金属离子，虽然氢氧化物沉淀也吸附一部分的磷，但是不能去除废水中溶解的磷。

1.2.3 C（aOH）2对废水处理效果

由于Ca（OH）2与废水中各元素发生反应较复杂，磷酸根在Ca（OH）2加入的同时，由于PH值的升高，可产生不同的化合物沉淀。可能先生成CaHPO·42H2O而后产生较稳定的 Ca10（PO）46（OH）2。其化学反应为：

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，本试验将以除磷的理论投加量为试验投加量的标准。

试验一：常温下，取磷化废水120ml于 200ml烧杯中，缓慢加入5%的Ca（OH）2溶液 20ml搅拌10分钟，静置后过滤，取上清液对各元素含量进行分析，结果如表2所示。

由试验结果对比可知：在用石灰乳为沉淀剂时，对铜、磷、锌的处理效果较为理想，而对于镍则较差，其原因可能是Ni2+与OH-结合时间较长，使得大量OH-与Zn2+和Cu2+先反应。

1.2.4 FeCl3与Ca（OH）2投放的先后顺序对废水处理效果试验

（1）取120ml废水，加5%的石灰乳20ml 搅拌10分钟后，再加入10%的FeCl3调PH约为8，继续搅拌10分钟静置后过滤。取上清液进行分析，结果如表3所示。

（2）取120ml废水，加10%的FeCl310ml搅拌10分钟后加入5%的石灰调PH约为8，继续搅拌10分钟，静置后过滤。取上清液进行分析，结果如表4所示。

经试验处理的污染物均达到排放标准。

2 结论

使用沉淀剂对磷化废水进行物化加料实验时，经一系列对比后得出最佳工艺条件为：以 FeCl3为絮凝剂，石灰乳为沉淀剂兼PH调节剂效果最佳。