中小规模酸洗磷化污水处理工艺实例

中小规模酸洗磷化污水处理工艺实例

刘经理15653632199

随着社会发展进步，工业发展也进入了一个新时代，随之而来的是工厂的大量生产建设以及环境的严重污染，特别是水环境受到了较为严重的破坏。其中电镀污水以及酸洗磷化污水因其中会含有大量重金属离子以及化学成为成为主要污染源之一。

酸洗磷化污水主要来源于冶金、电镀等加工件的预处理工段，其中含有多种金属离子，危害性较大，另外污水酸性较强，若不经处理直接排放会对城市管网造成较强腐蚀，并对城市污水处理厂的正常运行造成冲击。

酸洗磷化污水常用的处理方法有中和法、吸附法、生物吸附法和膜过滤法等，其中中和法在小规模酸洗磷化污水的处理方面具有经济合理、工艺简单、易于操作和最适工程应用等优点。

青岛市某机械公司主要从事工业机械产品的研发、生产和销售，其污水主要来自电机零件的酸洗污水、漂洗水及部分磷化污水，含有锌离子、铁离子、磷酸一氢根离子及磷酸二氢根离子等污染物。笔者结合该企业酸洗磷化污水的处理工程实例，介绍了调节—混凝—沉淀工艺对该酸洗磷化污水的处理效果及工艺设计参数等，以期为类似工程提供经验。

1 污水水质

该公司日产酸洗磷化污水30t，水质呈酸性，参照同类型企业的污水特性，并针对该公司的实际情况，对该公司的污水处理站进行工程设计，设计出水水质满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996）中一级排放标准要求。同时考虑到本工程的水量小及企业的作息制度等综合因素，设计该工程采用仅白天运行、每天运行6 h的间歇运行方式(工程的污水处理量为5 m3/h）。设计进水水质及排放标准见表1。

表1 酸洗磷化污水的水质及设计排放标准

2 污水处理工艺及设备

2.1 工艺流程

针对该公司污水呈酸性，主要含锌、铁、磷酸氢根等离子的水质特点，确定该类污水的处理重点是去除金属离子和中和酸性物质。在模拟实验的基础上，通过对药剂及最佳工艺的筛选，确定采用物理化学法，即调节─混凝—沉淀工艺进行处理。污水处理工艺流程见图1。

图1 酸洗磷化污水处理工艺流程

该生产污水由格栅进入调节池，池内设曝气装置，对污水进行充分曝气，使Fe2+转化为Fe3+。因污水呈酸性，所以调节池设计为钢筋混凝土加防腐结构，池顶加盖。污水由调节池经提升泵进入混凝反应槽，通过机械搅拌，与加入的石灰水及阴离子型PAM充分混合反应。

石灰水在此不但起到调节污水pH的作用，还补充了Ca2+，使其与污水中的HPO42-、H2PO4-反应生成羟基磷灰石沉淀，阴离子型PAM则起助凝作用，使微小絮体凝聚为较大的易于沉淀的絮凝体。整个混凝处理单元由pH在线监测仪适时监控，以准确控制反应进程及精度。混凝反应完成后，污水在沉淀池中进行固液分离，上清液进入清水池贮存以待回用(厂方自备清水回用潜污泵），沉淀物排入污泥池中进一步浓缩。污泥经加药调质后进入厢式压滤机进行机械脱水，泥饼填埋处理，滤液回流至调节池重新处理。

2.2 主要构筑物

(1）调节池1座，钢筋混凝土结构(上部加盖），尺寸为5.0m×2.5m×3.5m，内设32FZB-18L型(聚丙烯材质）提升泵2台，1用1备，Q=5m3/h，H=25m，P=2.2 kW；池底安装UPVC型穿孔曝气管12m2，设SSR-50型鼓风机2台，1用1备，Q=1.43m3/min，p=34.3kPa，P=1.5kW。

(2）混凝反应槽1座，钢制结构(内防腐），V=1.45m3，内设搅拌机2套，P=0.37kW；JENCO-3675型在线监测仪1台，用于在线监测pH。

(3）竖流式沉淀池1座，钢制结构(内防腐），尺寸为D2.5m×4.3m。

(4）污泥池1座，钢制结构(内防腐），尺寸为D1.5m×2.0m，内设G25-1型单螺杆泵1台，Q=2.6m3/h，H=60m，P=1.5kW；设XAYJ20/630-UB型厢式压滤机1台，过滤面积20m2，滤室容积0.25m3，P=1.5kW，对污泥进行机械脱水。

(5）清水池1座，钢筋混凝土结构(上封盖），尺寸为5.0m×2.5m×3.5m；内设UPVC型穿孔曝气管12m2，对处理后的水进行曝气。

(6）设加药系统3套，PE材质溶药罐3套；不锈钢搅拌器3台，P=0.37kW；16CQ-8型磁力泵3台，P=0.18kW。

(7）设备房1座，尺寸为8.1m×5.4m。设鼓风机、加药系统、污泥脱水系统、化验室及电控系统等。

3 工程运行效果及分析

3.1 运行情况

该工程于2008年9月通过当地环境监测部门验收，运行2 a来处理效果稳定，表2为2010年9-12月工程进出水水质的随机监测结果。

表2 污水处理效果

由表2可见，调节─混凝—沉淀工艺处理酸洗磷化污水的效果较好，对金属离子的去除率均较高，出水水质均符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996）的一级排放标准要求，可见此工艺适于处理小型机械厂内部酸洗磷化污水。

该工艺对总磷、总铁和Zn2+的平均去除率分别为99.9%、99.0%和97.7%，但对COD的去除率仅为63.6%，主要是因为该污水的COD较其他同类污水偏低，工艺设计时COD的去除并非主要考虑因素，但出水COD仍能达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996）中的一级排放标准要求。

3.2 处理效果分析

(1）本工艺中曝气调节池与混凝反应槽分开，各自发挥功能，有效克服了以往二者合建造成的曝气管管口易堵塞、曝气不均匀、药剂不能与污水充分混合、药剂浪费严重、出水水质波动大等缺点。

(2）本工艺针对该酸洗磷化污水的水质特点，在混凝反应槽前增加了调节池，同时用风机对污水进行预曝气，不但起到调节污水水质水量的作用，同时使污水中的Fe2+最大限度地转化为Fe3+，为后续处理单元高效、稳定地运行创造了良好条件。

(3）本工艺主要对污水中各种金属离子进行去除，因此主体采用混凝反应槽，并向污水中补充OH-，以调节污水pH，并与水中的锌离子及铁离子形成固体沉淀物。同时在此阶段投加阴离子型PAM使磷酸一氢根、磷酸二氢根离子与铝、铁及钙等金属阳离子混合，以固体沉淀物的形式去除。

本工艺中投加价格相对低廉的石灰碱性药剂，实践表明投加石灰药剂不仅对各污染因子有较好的处理效果，而且节省成本。为保证该段化学反应正常、准确进行，碱性药剂的投加采用pH在线监测仪及电磁阀适时控制，使处理效果达到最佳状态，同时避免了以往处理工艺中人工投加药剂造成的药剂浪费和极易引起二次污染的弊端。

4 技术经济指标

4.1 工程投资

该工程占地60m2，土建部分投资11.38万元，设备部分投资22.47万元，其余部分投资4.27万元，工程总造价为38.12万元。

4.2 运行费用

电费：总装机容量为9.09kW，常用负荷为4.80kW，按当地电价0.5元/(kW·h）计，则每日电费为16.55元，吨水电费为0.55元。

药剂费：所用药剂主要为石灰、阴离子型PAM、阳离子型PAM，其中石灰吨耗量约为0.067kg，单价按0.5元/kg计，阴离子型PAM吨耗量0.01kg，单价按18元/kg计，阳离子型PAM吨耗量0.001kg，单价按40元/kg计，则吨水处理药剂费约为0.25元。

运行费用主要为电费和药剂费，合计处理1t酸洗磷化污水的运行费用约为0.80元。

5 结论

(1）实践表明，采用调节—混凝—沉淀工艺处理机械厂小规模酸洗磷化污水是可行的。无论进水水质如何变化，均能得到优质而稳定的出水，对总磷、总铁、Zn2+的平均去除率分别为99.9%、99.0%、97.7%，出水中的总磷、总铁、Zn2+分别为0.05、2.4、1.0mg/L，出水水质均达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996）中的一级排放标准要求。

(2）该工艺具有工艺简单、占地少、操作灵活、不占人力、运行费用低等优点，吨水处理费用为0.80元，对于目前小型机械厂的内部酸洗磷化污水处理来说，是一种较理想的工艺。

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