磷化廢水處理技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究

磷化廢水處理技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究

磷處理是對(duì)金屬及其制件表面的一種化學(xué)再處理技術(shù)。經(jīng)磷化處理的金屬材料及其制品表面形成浸入性磷酸鹽膜層,該膜層與金屬基體有良好的結(jié)合能力、耐磨性和對(duì)涂料的附著能力,因此,機(jī)械、鋼鐵等行業(yè)都采用磷化處理技術(shù)來(lái)制作機(jī)械零件的防護(hù)層。磷化處理工藝一般包括堿洗除油、熱水漂洗、冷水漂洗、酸洗除銹、二次冷水漂洗及磷化等幾個(gè)步驟。在其過(guò)程中,主要產(chǎn)生堿洗廢水、漂洗廢水、酸洗廢液及磷化廢液等四種廢水,某大型鋼管生產(chǎn)企業(yè)磷化車(chē)間廢水見(jiàn)表1。該大型企業(yè)的磷化工藝廢水主要含磷、鋅、鐵、酸、堿等污染物,并具有很高的CODCr值。其中磷化廢液外觀渾濁并有一種難聞氣味,含有大量FeHPO4沉淀及懸浮物,成分復(fù)雜,如不加以治理直接排放,將會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。為此,筆者通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)磷化廢水的處理技術(shù)進(jìn)行了探索和研究。1實(shí)驗(yàn)1.1灰色乳狀的乳化液將堿洗廢水混入磷化廢液,形成含有大量懸浮物,有著難聞氣味,外觀呈灰色乳狀的乳化液(下簡(jiǎn)稱乳化液)。經(jīng)撇油處理后,用聚合硫酸鐵絮凝破乳,再加少許聚丙烯酰胺加速沉淀,分離出清水備用。1.2采用氧化劑tsc和活性炭吸附法CODCr高達(dá)19000mg/L的乳化液預(yù)處理后,分離出的清液CODCr降為2000mg/L,且外觀無(wú)色透明,將該清液與酸洗廢液、酸性漂洗廢水混合,采用氧化劑TSC(我院復(fù)配,屬氯系配方)兩次氧化后,用活性炭吸附,達(dá)到有效降低CODCr的目的。預(yù)處理分離出的乳化液清液與酸洗廢液、酸性漂洗廢水混合,其CODCr為1000~1500mg/L,進(jìn)行氧化處理再經(jīng)砂濾,出水CODCr降至500mg/L,接著進(jìn)行二次氧化處理,出水CODCr降至200~300mg/L,最后經(jīng)活性炭吸附,使出水CODCr降至100mg/L以下,低于國(guó)家綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的CODCr<150mg/L的要求。1.3ph值與z2+及po33-的關(guān)系磷酸為中強(qiáng)酸,在水中分三步解離,PO43-濃度隨pH值升高而增大,因此,只要調(diào)整到合適的pH值,在磷化廢液中會(huì)有大量PO43-產(chǎn)生如下沉淀:3Fe2++2PO43?==Fe3(PO4)2Ksp=1×10?303Fe2++2ΡΟ43-=Fe3(ΡΟ4)2Κsp=1×10-30Fe3++PO43?==FePO4Ksp=1.3×10?223Zn2++2PO43?==Zn3(PO4)2Ksp=9.1×10?31Fe3++ΡΟ43-=FeΡΟ4Κsp=1.3×10-223Ζn2++2ΡΟ43-=Ζn3(ΡΟ4)2Κsp=9.1×10-31基于上述原理,將含有大量P、Zn、Fe的磷化廢液與高濃度的堿洗廢水混合,形成乳化液,pH值為7~8,使得大多數(shù)的P、Zn、Fe以鋅、鐵的磷酸鹽沉淀形式存在于乳化液中,通過(guò)絮凝、沉降、分離而被除去。目前,許多企業(yè)所采用的預(yù)處理工藝便是基于上述原理。而對(duì)于從乳化液分離出的清液中及酸性漂洗廢水、酸洗廢液中存在的Zn2+、Fe2+、PO43-則需通過(guò)用石灰乳調(diào)整pH值,使Ca(OH)2與其反應(yīng)生成沉淀而除去。為實(shí)現(xiàn)上述目的,將從乳化液中分離出的清水與漂洗廢水、酸洗廢水混合組成待處理的磷化廢水(下簡(jiǎn)稱磷化廢水),通過(guò)TSC一級(jí)氧化處理;Fe2+被氧化成Fe3+,之后,用石灰乳調(diào)pH值。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),水樣中Zn2+及PO43-濃度與pH值有關(guān),實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,pH9~11為Zn2+及PO43-較理想的沉降范圍,由于Fe(OH)3的溶度積很小(Ksp=4×10-38),故pH在9~11范圍內(nèi),鐵也可有效去除。本實(shí)驗(yàn)調(diào)整pH值至10,生成黃色沉淀,為鐵、鋅、鈣與磷酸根及氫氧根生成的沉淀混合物。磷化廢水水樣在用石灰乳調(diào)整pH值前后Zn2+、總Fe、PO43-含量的變化情況見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn),經(jīng)過(guò)處理的廢水中P、Fe、Zn的含量達(dá)到了國(guó)家規(guī)定的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。1.4堿洗廢液及酸廢液的回用由于這兩種廢水均為每月排放一次,濃度很高,集中起來(lái)一次性處理難度大、成本高。在磷化廢水處理流程中,絮凝破乳(預(yù)處理)前須將水樣調(diào)至偏堿性,而在一次氧化前又需將水樣調(diào)為酸性,需用酸堿作調(diào)節(jié)劑,所需酸堿可用酸堿廢液代替,將每月排放的酸洗廢液和堿洗廢水集中起來(lái),按若干個(gè)工作日分批代替酸堿作為pH值調(diào)節(jié)劑使用。隨著流程的進(jìn)行,酸洗廢液所帶的Fe、Zn及P將被除去,堿洗廢水及酸洗廢液的CODCr也同時(shí)得到有效降低。按生產(chǎn)廠的各種廢水排放量,這些酸洗廢液及堿洗廢水用作pH值調(diào)節(jié)劑并不夠用,還需補(bǔ)用少量酸、堿。因此,磷化工藝過(guò)程中產(chǎn)生的酸、堿廢液完全可作為pH值調(diào)節(jié)劑全部消耗掉。經(jīng)全部流程處理后的清水pH值為6~7,符合國(guó)家綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的pH值6~9的要求。2磷化廢水處理系統(tǒng)乳化液經(jīng)撇油、破乳等預(yù)處理后,分離出的清水與漂洗廢水及酸洗廢液組成磷化廢水。磷化廢水在經(jīng)過(guò)一次氧化,調(diào)整pH值,過(guò)濾,二次氧化,活性炭吸附等單元處理后,其凈化結(jié)果見(jiàn)表4。其中磷化廢水水樣處理前pH為8,處理