汽车厂磷化废水的处理.docx
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汽车厂磷化废水的处理
化工环保概论论文
——汽车厂磷化废水的处理
院系：
化工与能源学院
班级：
工艺一班
姓名：
学号：
汽车厂磷化废水的处理
（一）磷化废水的处理意义
近年来,河流、湖泊、海洋等水域的水质有恶化的现象,特别是富营养化问题时有发生,而且有愈来愈严重的趋势。
富营养化不仅使水体丧失应有功能,而且使水体生态环境向不利于人类的方向演变其中,磷是引起水体富营养化的关键营养物质。
一般来讲,水体中总磷质量浓度超20mg/L,即可认为水体处于富营养化。
水体富营养化的突出例子就是赤潮现象。
赤潮不仅引起海水出现异常,改变颜色,而且致使水质变坏、发臭,恶化了海洋环境条件,是海洋环境污染的一种危险信号,已成为一种世界性的公害,对海洋渔业及海产养殖业危害极大,还严重地损害了滨海的旅游事业。
我国目前的磷化废水处理中存在着或多或少的问题,从实际情况分析,其原因主要包括:
工艺设计不合理,由于对废水的复杂性认识不够,从而造成工程上马后废水无法完全达标排放:
工艺复杂,操作烦琐,废水在处理过程中需要对酸碱度调节要求高,稍有不慎就会造成出水不达标;运行处理费用过高,企业难以承受。
比较而言,对此类废水最有效的处理方法当属化学法国外对此类废水的处理,绝大多数仍以化学法为主,与国内差别不大;主要区别还是设备及控制方法,尤其在操作技术上,一些发达国家绝大多数采用自动加药、自动报警、自动控制技术因此,及时地回顾、总结、研究近年来国内外关于废水中磷的去除问题具有非常重要的意义。
（二）国内外现状
目前国内外有多种处理废水的方法，如下：
1．单独物化法
（1）混凝沉淀法。
混凝沉淀是目前常用的一种物化技术，通过废水中投加絮凝剂使污染物形成大颗粒的絮体，然后经斜管（板）沉淀池进行沉淀把污染物加以去除。
汽车涂装废水中的油、高分子树脂、颜料和钛白粉等可以通过混凝沉淀法得到有效的去除。
混凝沉淀法的基本原理是:
铁盐、铝盐或金属盐类的聚合物（如PAC）投入涂装废水后，可形成絮体，絮体带正电荷基团，它们能够中和乳化油或高分子树脂的电位，使污染物脱稳；又具有吸附架桥作用，吸附水中脱稳后乳化油、高分子树脂、颜料、钛白粉等污染物。
选择适宜的化学药剂，采用无机混凝剂与高分子助凝剂的有机结合方法，可以明显降低了涂装废水中油类物质、CODCr、和SS的含量，据试验表明，油类物质的去除率可达95%左右，CODCr的去除率可达到98.5%，SS可降低至45mg/L以下。
处理后的各项指标均可达到污水综合排放国家标准（GB8978-1996）的二级排放标准。
混凝处理可以去除部分阴离子表面活性剂，但是难以去除非离子表面活性剂和溶剂以及各种助剂。
他们形成的COD可以通过生化或吸附的方法去除，所以混凝沉淀法在大量的工程中常被作为涂装废水的预处理技术。
（2）絮凝气浮法。
涂装废水投机絮凝剂后，废水中油污、乳化剂、悬浮物及重金属离子等污染物凝聚成块形成絮体后，但是有些絮体比重较小，难易沉淀，所以采用气浮装置将其加以去除。
（3）超滤膜法。
超滤膜法常用于电泳生产线废水处理，它不仅稳定电泳槽液，又可以降低电泳废液的排放浓度。
是目前电泳生产线废水处理效果良好、回收率较高的方法之一。
涂漆废水经过超滤法处理后，截留的涂料可以回收重复利用，膜透过液可以回用再作喷淋水使用。
清洗水循环使用，盐分或其他杂质浓度会逐渐升高，所以滤液必须有一部分得到补充更新。
（4）高压脉冲电凝法。
高压脉冲电凝法是采用高电压小电流的电解法。
该方法是借助附加高电压的作用产生一系列电化学反应，只经过一套电凝设备将电能转化为化学能，就可以完成对废水中的污染物进行氧化还原反应，然后凝聚、浮除，最终将污染物从水体中去除。
高压脉冲电凝法可以有效地去除涂装工艺中表面前处理、涂装以及电镀综合废水中的金属离子、油类物质、磷酸盐以及COD、SS与色度。
2．物化—生化法
汽车涂装废水采用物化法时，存在一些不可避免的缺陷，如出水不能稳定达标、处理费用相对比较高等，随着废水排放标准的逐渐提高，物化—生化法将替代单独物化法而成为今后汽车涂装废水处理的主流工艺。
物化—生化法尤其适用于工厂自身或邻近工厂有其他废水需进行生化处理的情况。
生化处理段一般包括水解酸化段和好氧生化段。
（1）水解酸化段。
污废水BOD5/CODcr值是判断污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。
一般认为BOD5/CODcr＞0.45可生化性较好，BOD5/CODcr＜0.3较难生化，BOD5/CODcr＜0.25不易生化。
汽车涂装废水BOD5/CODcr值较小，不宜直接生化，所以一般在生化前设置水解酸化池以提供其可生化性。
利用水解酸化，将涂装废水中好氧条件下微生物难以降解的大分子物质分解成小分子有机物，以便于后续的好氧菌对其去除。
所以，在水解酸化段的溶解氧条件为控制在水解酸化阶段而不进入到产甲烷阶段。
（2）好氧生化段。
好氧生化段是整个废水处理工艺的核心，运行好坏直接影响出水是否达标排放。
好氧微生物将废水中的可生化有机物质吸收利用，一部分合成为自身的细胞，另一部分分解为CO2和H2O，从而得以彻底降解。
多余的微生物是通过排泥的方式加以去除。
该工艺通过上述微生物反应及排泥过程将水中的有机物加以去除。
3.化学除磷法
化学法除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离从污水中去除沉淀以达到除磷的目的。
反应中同时发生化学沉淀和絮凝过程。
常用于化学除磷的金属盐有三种：
钙盐、铁盐和铝盐。
一般认为磷酸盐沉淀是通过与钙离子，铁离子或铝离子的化学沉淀作用沉降下来的。
由于铁盐与铝盐的相对成本较高，来源不如钙盐广泛，而且高浓度含磷废水水量较小，生成沉淀稳定，因此目前汽车磷化废水多采用钙一磷沉淀法。
钙通常是以Ca（OH）2的形式投加的，当废水的pH值大致增加到10以上时，过量的钙离子将与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀Ca10（PO4）6（OH）2，其反应机理如下：
由上述反应式可知磷酸盐在碱性条件下与钙离子反应生成羟基磷酸钙。
有研究表明，随着pH值增加反应愈完全，当pH值在lO．5左右才能使沉淀中所形成的磷酸钙溶解度降到较低的水平；pH值在10左右，可以去除90％以上的磷酸盐；pH值在l3左右可以达到除磷的最佳效果，去除率可达到95％。
（三）以某汽车厂磷化废水为例处理
某汽车厂磷化废水成分分析及与GB8978-1996二级标准对照
检测项目
单位
检测结果
二级标准
外观
淡绿色液体
磷酸盐（以PO43-计）
g·L-1
750
1.0
pH
3.3
6-9
COD
mg·L-1L
15.6
150
Cu
mg·L-1
<1
1.0
Fe
mg·L-1L
<1
/
Ni
mg·L-1
286
1.0
Zn
mg·L-1
104
4.0
1.处理工艺流程
针对酸洗磷化废水的特点及该汽车厂磷化车间排水现状，确定废水处理的重点为去除PO43-、石油类和Zn2+，本工程采用了化学沉淀+混凝气浮+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调节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+Ni2+与NaOH起化学反应生成Zn（OH）2。
Ni（OH）2该废水投加混凝剂FeCl3·6H2O与少量高分子絮凝剂PAM经一级沉淀池反应沉淀去除Zn2+后，再进入中间水池。
此后再由泵提升至第二级反应器，投加石灰乳澄清液，调pH在10～11，再投加混凝剂FeCl3·6H2O与少PAM在二级沉淀池内，最终钙离子与磷酸根反应沉淀去除磷酸盐。
废水中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。
为了保证浮选剂的混凝作用，设计选用了静态管道混合器，并滴加H2SO4中和使出pH值完全达标排放。
（四）工艺说明
工艺采用碱法混凝沉淀除锌镍，因为Zn（OH）2溶度积常数Ksp=7.1×10-18，Ni（OH）2的Ksp=5.0X10-18，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=14-1/n×log[Mn+]-logKsp）。
投加NaOH调节pH值，控制混凝沉淀的最佳pH8.5～9.0，在此条件下，Zn2+，Ni2+与NaOH反应生成Zn（OH）2和Ni（OH）2而被完全去除。
投加石灰乳澄清液，调整pH在10～11，发生反应：
5Ca2++4OH-+3HPO2-4=Ca5（OH）（PO4）3↓+3H2O或3Ca2++2PO43-=Ca3（PO4）2↓进而除去溶液中的磷酸根离子。
活性炭是水处理中最常用的吸附剂。
该工艺利用纤维炭巨大的比表面积，充分吸附废水中的微量残磷和其它污染成分。
工艺特点
（1）采用石灰乳澄清液作为除磷药剂，比别的药剂（如Fe3+盐、Al3+盐等）价格更便宜，且化学性质稳定，耗药量也小（359～398mg纯Ca（OH）2/L废水），反应形成的羟基磷灰石是最稳定的固态磷酸钙。
此外，采用石灰法对废水中的重金属离子也具有很好的去除效果。
（2）所采用的烧碱（NaOH）纯度高，溶解性好，处理过的水沉渣少，除锌效果好，很容易达标排放。
（3）吸附装置可分为搅拌吸附装置、固定层吸附装置和流动层吸附装置，其中固定层吸附装置可分为升流式固定层吸附装置和降流式固定层吸附装置。
降流式固定层吸附装置中原水从装置顶部流下，相对于升流式固定层吸附装置，降流式固定层吸附装置可以达到较好的吸附效果，污水中含有较多的悬浮物时，需要定期对吸附层进行反冲洗。
（4）选用混凝剂FeCl3·6H2O，其适应能力强，不受温度影响，矾花结得大，沉淀速度快且效果佳，与高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM）相结合后，沉淀去除效果更好，速度更快。
（五）主要设备
调节池：
钢筋混凝土结构
反应器：
钢制，投加混凝剂FeCl3·6H2O（约为50～60mg/L）
助凝剂PAM（约为0.12mg/L）
沉淀池：
钢制，内置玻璃钢蜂窝斜管，
池底设锥形泥斗，
斗内污泥采用50QW10-10-0.7型提升至污泥浓缩池
气浮池：
压力溶气气浮
石英砂过滤器：
玻璃钢材质缸体，一般24～48h进行一次气水联
合反冲洗，石英砂每年更换一次
活性炭吸附器：
玻璃钢材质缸体，内装8～16目颗粒状活性炭；一般24～48h进行一次气水联合反冲洗
（六）经济效益
工程的废水处理费用为1.93元/m3,其中包括人工费用0.6元/m3,电费0.79元/m3,药剂费0.54元/m3,处理费用经济合理。
（七）总结
混凝气浮除磷和活性炭吸附除磷相结合的工艺，效果好。
活性炭巨大的比表面积，充分吸附废水中微量残磷和其它污染成分；混凝气浮法产生大量微细气泡除磷的同时，还可以吸附去除油滴，利用气泡浮力将其带出水面。
设计中活性炭吸附器中的活性炭使用寿命为3年。
只要坚持每天反冲洗，保持供气量充足，控制进水浓度，利用水蒸气来对活性炭过滤器中的颗粒炭进行脱附，则炭的使用寿命可大大延长。
而通过本次论文的写作使我明白自己的课程学习好友很多不足和改进，以及工程工艺流程操作的陌生与缺乏对实际工厂运行的联系与协调。
所以我会努力提升自己的实际操作与工厂生产之间的协调配合，努力使自己成为合格的化工人。
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