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酸洗磷化废水处理技术工程应用及评价.pdf

  • 上传人:first2
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  • 上传时间:2021-09-08
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    关 键  词:
    酸洗 磷化 废水处理 技术 工程 应用 评价
    资源描述:
    第 卷第 期(总第 期) 年 月 湿法冶金 Hydrometallurgy of China Vol No (Sum ) Aug 酸洗磷化废水处理技术工程应用及评价 刘国华 (河南机电高等专科学校 , 河南 新乡 ) 摘要 : 钢铁件表面前处理过程中产生大量酸洗磷化废水 , 其成分复杂 , 除含有大量酸 、 碱 、 重金属离子外 , 还含 有大量磷化物 , 而且水质波动大 、 可生化性较差 , 处理难度较大 。 实践表明 , 采用碱混凝沉淀 石灰沉淀 砂 滤 活性炭吸附工艺处理该类废水 , 工艺可靠 , 出水水质稳定并达到排放标准 ; 工程建设投资及运行成本经济 可行 , 可在酸洗磷化类建设项目环评废水治理中推荐使用 。 关键词 : 酸洗 ; 磷化 ; 化学沉淀 ; 废水 ; 处理 中图分类号 : X 文献标志码 : A 文章编号 : () DOI : j cnki sfyj 收稿日期 : 基金项目 : 国家外专局引智项目(W) 。 作者简介 : 刘国华( ) , 男 , 河南周口人 , 硕士 , 讲师 , 主要研究方向为环境污染控制理论与技术 。 酸洗磷化是机加工类项目中金属构件涂装前 的一道表面处理工序 。 酸洗磷化过程会产生大量 含酸 、 碱 、 重金属离子及磷化物的废水 , 因此 , 机 加工类建设项目中酸洗磷化废水的治理非常关键 。 分析钢铁件酸洗磷化废水的来源及特点 , 对碱法混 凝沉淀 石灰沉淀 砂滤 活性炭吸附工艺从技 术 、 工程设计 、 调试运行 、 工程经济等方面加以分析 和评价 , 为今后同类废水的治理提供参考依据 。 1 废水来源及特点 1 1 废水来源 目前 , 酸洗磷化工序多采用多槽或多工位步 进式全自动一体化生产线 , 操作流程由中控系统 控制 , 工件放置于工位装架上 , 引导悬空输送机将 工件逐一经过各工序的工作槽位 。 这个过程中 , 每道工序总要带出部分含药剂废水 , 因此 , 该类废 水主要来自酸洗磷化工艺的除油 、 除锈 、 磷化及相 应的水洗环节 , 具体可分为脱脂废水 、 酸洗综合废 水 、 磷化废水及倒槽母液 。 )脱脂废水 。 脱脂(除油)废水的主要成分是 脱脂剂和从钢构件表面脱除下来的油污 。 常用的 脱脂剂有两种 : 一种是碱性皂化除油剂 , 主要含 NaOH 、NaCO、NaPO ; 另一种是乳化除油 剂 , 主要含乳化剂 、 洗涤剂之类的表面活性剂 。 脱 脂废水呈碱性 , 含有油脂 、乳化剂 、润湿剂 、分散 剂 、 洗涤剂等有机物质 , CODcr较高 , 一般在 mgL 以上 , 采用常规的混凝沉淀无法处理达到 排放标准 。 )酸洗综合废水 。 酸洗综合废水来自酸蚀 、 碱蚀 、 中和 、 氧化 、封孔等工序 。 酸蚀 、碱蚀 、中和 废水的主要成分是酸和碱 , 悬浮物较多 , CODcr较 低 , 含有大量铁离子 ; 氧化工序常用化学氧化和电 化学氧化 , 排出的废水主要含硫酸或草酸及少量 有机物 , 呈酸性 , CODcr不是很高 。 )磷化废水 。 根据使用的磷化剂成分 , 磷化 废水含有大量酸性物质 、磷酸盐及 Zn 、Ni 等 重金属离子 。 磷酸盐主要以 PO 、HPO 、 HPO 形式出现 , 水质成分相对简单 , 通过碱性 条件下的混凝沉淀处理后可达标排放 。 )倒槽母液 。 主要是指定期更换下来的废脱 脂液 、 酸洗废液 、磷化槽液 。 其中 , 废脱脂槽液主 要污染物包括 CODcr、石油类和 SS ; 酸洗废液主 要成分是废酸 、 铁锈 ; 磷化废槽液中含有大量磷酸 盐 、 重金属离子 。 各类倒槽母液水量较小 、 污染物 浓度较高 , 不宜进入废水处理系统 , 一般由专业 公司定期回收或作为危废处理 。 1 2 废水特点 根据前处理生产工艺及自动化管理水平 , 酸 第 卷第 期刘国华 : 酸洗磷化废水处理技术工程应用及评价 洗磷化废水一般具有以下特点 : )成分复杂 , 污染物浓度高 。 废水中除含有 大量的磷酸盐 、锌离子 、 酸碱物质及有机物外 , 根 据生产工艺所用原辅材料的不同 , 有时还含有一 定量镍 、 铜或铅等重金属离子和表面活性剂等 , 成 分复杂 。 通常单股废水污染物浓度较高 , 如脱脂 废水的 CODcr高达 mgL 以上 , 酸洗废水的 pH 在 之间 , 磷化清洗废水中的 Zn 质量浓 度高达 mgL 以上 , 磷酸盐质量浓度达 mgL 左右 。 一般情况下 , 混合废水的 pH 在 之间 , 磷酸盐在 mgL 之间 , CODcr在 mgL , SS 在 mgL 以上 , 超出国家 排放标准的几倍甚至十几倍 。 )可生化性差 , 处理难度大 。 单纯的酸洗磷 化废水可生化系数在 以下 , 可生化性极差 , 采 取传统的生化处理技术效果不好 。 废水中含有大 量 Zn 与 PO , 处理时对系统 pH 的控制要求 不一 , 单一的物化工艺处理难度较大 。 )水质 、 水量波动大 , 排放无规律 。 根据酸洗 磷化流程的排水环节 , 除部分洗水从水槽连续溢 流排放外 , 各工序所产生的废水或废液多为间歇 排放 , 污染物种类及浓度各不相同 , 即使同一工 序其废水水质也随工件形状复杂程度和滴水时间 的长短有所不同 。 因此 , 各股废水混合后所形成 的综合废水水质 、 水量波动较大 , 无规律可循 。 2 废水水质 、 水量及排放标准 以某三轮摩托车配件制造有限公司酸洗磷化 废水处理工程为例 。 其前处理车间生产工艺如 下 : 钢(铁)件 机械加工 脱脂 水洗 除锈 、 除 黑皮(酸洗) 水洗 表调 水洗 磷化 水洗 烘干 成品 。 废水主要为钢铁构件的脱脂 、 除锈 、 表调 、 磷化等工序产生的清洗废水 、 地面冲洗废水 和酸洗磷化倒槽母液 。 其中各类倒槽母液由专业 公司定期回收 , 不进入废水处理系统 。 酸洗磷化 综合废水水质 、 水量及排放标准见表 。 根据当地环保部门环评审批意见 , 项目出水 执行枟省辖海河流域水污染物排放标准枠(DB )中现有排污单位第一时段水污染物排 放标准 , 同时要求磷酸盐污染因子排放浓度必须 满足枟污水综合排放标准枠(GB )中一 级标准限值 , 即 mgL 。 表 1 酸洗磷化废水设计水质 、 水量与排放标准 项目 处理规模 (m d ) B(mg L ) pH CODcrSS磷酸盐锌石油类 酸洗磷化废水? % O 少量 排放标准 ” ? ? O 3 废水处理工艺与设计 3 1 工艺流程 废水经隔油调节池后 , 由泵提升至混凝反应 沉淀罐 , 采取碱法混凝沉淀技术除锌 , 出水进入二 级反应池 斜管沉淀池 , 加石灰以化学沉淀法除 磷 , 最后经砂滤 、 活性炭吸附深度去除微量残磷和 其他污染成分 , 最终出水用硫酸回调 pH 至 后达标排放 。 3 1 1 碱法混凝沉淀除锌 工程采用比较成熟的碱混凝沉淀法除 Zn 。 锌是两性金属 , 其氢氧化物亦具有两性 , 在水体中 的存在形式主要由 pH 决定 : Zn OH Zn(OH) , Zn(OH) OH Zn(OH) , Zn(OH) OH Zn(OH) HO 。 因此 , 化学沉淀法除锌的关键是控制系统的 pH , 确保 锌 全 部 以 Zn (OH )形 式 沉 淀 。 根 据 Zn(OH)的溶度积 , 可计算出不同 pH 条件下废 水中残留的 Zn 浓度 , 从而可确定最佳的沉淀 pH 。 3 1 2 石灰沉淀除磷 磷化废水中的磷主要以 PO 形式存在 , 而 PO 能够与 Ca 生成磷酸钙沉淀 , 尤其是在碱 性条件下 , 极易与过量的 Ca 发生反应生成羟基 磷酸钙沉淀 。 主要反应 如下 : Ca PO Ca(PO) , Ca PO OH Ca(PO)(OH) 。 随碱性增强 , 磷酸盐的沉淀反应愈加完全 。 当系统 pH 达到 左右时 , 体系中形成的磷酸 湿法冶金 年 月 钙的溶解度降到较低水平 ; 当系统 pH 达到 左 右时 , 可以去除 以上的磷酸盐 。 工程采用石 灰乳作钙源 , 调整 pH 在 之间 , 经过 反应 , 废水中绝大部分磷酸盐得以沉淀去除 。 在 除磷的同时 , 过量的 Ca(OH)作为混凝剂还具 有较好的絮凝作用 , 对其他污染物也有较好的 去除效果 。 3 1 3 砂滤去除残余沉淀物 斜管沉淀池出水中的部分未能分离出来的磷 酸钙 、 羟基磷酸钙 、 石灰乳残渣及微量的氢氧化物 沉淀等残余沉淀物经砂滤罐过滤可以去除 , 从而 可降低活性炭吸附装置的吸附负荷 , 保证后续吸 附工艺的处理效果 。 3 1 4 活性炭吸附除磷 为确保最终处理效果 , 在处理工艺末端设置 活性炭吸附装置 , 利用果壳炭的巨大比表面积充 分吸附废水中的微量残磷和其他污染成分 , 保 证各项污染物均达标排放 。 3 2 构筑物设计与设备选型 )隔油调节池 。 三级隔油 , 隔油池与调节池 合建 , 砖混结构 , m m m , 地上 m , 地下 m 。 隔油池尺寸 m m m , 有 效水深 m , 沿长度方向分 格 , 最后一格侧向 出水进入调节池 。 调节池尺寸 m m m , 有效水深 m , 底部设置穿孔管暴气 , 气水 比为 , 水力停留时间为 h 。 配套耐腐蚀 提升泵 台( 台备用) , 流量为 m h , 功率为 kW 。 配套浮球液位控制开关 套 。 )混凝反应罐 。 碳钢结构 , 三布五油玻璃钢 防腐 ,矱 m m , 筒体高度 m , 泥斗高度 m , 交界处及向上 m 处各设一个DN 排 水口 , 单罐处理能力 m 。 配套 台功率为 kW B 搅拌机 , 台 pH 在线监测仪(PC)。 )二级反应池 。 砖混结构 , 尺寸 m m m , 地上 m , 地下 m , 有效水深 m , 沿长度方向分 格 , 毎格池底均设置穿孔管曝气 搅拌 , 与调节池底穿孔管共用风机( 台 RHG D , 用 备) , 分别投加石灰乳 、 片碱与 PAM 药剂 , 最后一格侧向出水进入斜管沉淀池布水区 。 配套石灰乳 、 片碱 、PAM 加药装置各 套 , pH 在 线监测仪(PC) 台 。 )斜管沉淀池 。 与二级反应池共墙合建 , 砖 混结构 , 设计表面负荷 q m (m h) , 尺 寸 m m m , 地上 m , 地下 m , 有 效水深 m 。 其中布水区 m m m , 沉淀区 m m m , 沿长度方向设置 条 V 形槽做为贮泥斗 , 高度 m , 槽底各布 置 条矱 mm 排泥管 。矱 mm 蜂窝填料 m , C 螺杆泵 台 。 )中间水池 。 与斜管沉淀池共墙合建 , 砖混 结构 , m m m , 地上 m , 地下 m , 有效水深 m 。 沿宽度方向分 格 , 分别储 存斜管沉淀池出水与砂滤罐出水 。 )砂滤罐 。 台 , 玻璃钢结构 , 用于进一步去 除废水中细小悬浮物 , 设计处理能力为 m h , 矱 mm m 。 石英砂填料高度 m , 过滤 面积 m , 过滤速度 mh , 连续运行 h 后反冲洗一次 , 每 a 更换一次填料 。 )活性炭吸附罐 。 台 , 玻璃钢结构 , 去除水 中的微量残磷和其他污染成分 。矱 mm m , 内装颗粒状椰壳活性炭填料 , 填料高度 m , 过滤面积 m , 过滤速度 mh , 连续 运行 h 反冲洗一次 , 每 a 更换一次填料 。 )pH 回调池 。 将系统出水 pH 回调至 , 与中间水池共墙合建 , 砖混结构 , 尺寸 m m m , 地上 m , 地下 m , 有效水 深 m 。 配套 HSO加药装置 套 , pH 在线 监测仪(PC) 台 。 )污泥干化池 座 。 用于收集处理混凝反应 罐与斜管沉淀池中排出的污泥 , 砖混结构 , 地上 m , 地下 m , 尺寸 m m m , 座交替使用 。 4 运行效果与工程经济分析 4 1 调试与运行效果分析 )碱法混凝沉淀除锌系统 。 该工程于 年 月
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