汽車廠磷化廢水的處理.doc

化工環(huán)保概論論文 汽車廠磷化廢水的處理院系：化工與能源學(xué)院班級(jí)：工藝一班姓名： 學(xué)號(hào)：汽車廠磷化廢水的處理（一） 磷化廢水的處理意義近年來(lái),河流、湖泊、海洋等水域的水質(zhì)有惡化的現(xiàn)象,特別是富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題時(shí)有發(fā)生,而且有愈來(lái)愈嚴(yán)重的趨勢(shì)。富營(yíng)養(yǎng)化不僅使水體喪失應(yīng)有功能,而且使水體生態(tài)環(huán)境向不利于人類的方向演變其中,磷是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。一般來(lái)講,水體中總磷質(zhì)量濃度超20mg/L ,即可認(rèn)為水體處于富營(yíng)養(yǎng)化。水體富營(yíng)養(yǎng)化的突出例子就是赤潮現(xiàn)象。赤潮不僅引起海水出現(xiàn)異常,改變顏色,而且致使水質(zhì)變壞、發(fā)臭,惡化了海洋環(huán)境條件,是海洋環(huán)境污染的一種危險(xiǎn)信號(hào),已成為一種世界性的公害,對(duì)海洋漁業(yè)及海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)危害極大,還嚴(yán)重地?fù)p害了濱海的旅游事業(yè)。我國(guó)目前的磷化廢水處理中存在著或多或少的問(wèn)題,從實(shí)際情況分析,其原因主要包括:工藝設(shè)計(jì)不合理, 由于對(duì)廢水的復(fù)雜性認(rèn)識(shí)不夠,從而造成工程上馬后廢水無(wú)法完全達(dá)標(biāo)排放:工藝復(fù)雜, 操作煩瑣, 廢水在處理過(guò)程中需要對(duì)酸堿度調(diào)節(jié)要求高, 稍有不慎就會(huì)造成出水不達(dá)標(biāo);運(yùn)行處理費(fèi)用過(guò)高,企業(yè)難以承受。比較而言, 對(duì)此類廢水最有效的處理方法當(dāng)屬化學(xué)法 國(guó)外對(duì)此類廢水的處理,絕大多數(shù)仍以化學(xué)法為主, 與國(guó)內(nèi)差別不大;主要區(qū)別還是設(shè)備及控制方法, 尤其在操作技術(shù)上, 一些發(fā)達(dá)國(guó)家絕大多數(shù)采用自動(dòng)加藥、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)控制技術(shù)因此,及時(shí)地回顧、總結(jié)、研究近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于廢水中磷的去除問(wèn)題具有非常重要的意義。（二） 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)外有多種處理廢水的方法，如下：1單獨(dú)物化法（1）混凝沉淀法?；炷恋硎悄壳俺Ｓ玫囊环N物化技術(shù)，通過(guò)廢水中投加絮凝劑使污染物形成大顆粒的絮體，然后經(jīng)斜管（板）沉淀池進(jìn)行沉淀把污染物加以去除。汽車涂裝廢水中的油、高分子樹(shù)脂、顏料和鈦白粉等可以通過(guò)混凝沉淀法得到有效的去除?；炷恋矸ǖ幕驹硎?鐵鹽、鋁鹽或金屬鹽類的聚合物(如 PAC)投入涂裝廢水后，可形成絮體，絮體帶正電荷基團(tuán)，它們能夠中和乳化油或高分子樹(shù)脂的電位，使污染物脫穩(wěn)；又具有吸附架橋作用，吸附水中脫穩(wěn)后乳化油、高分子樹(shù)脂、顏料、鈦白粉等污染物。選擇適宜的化學(xué)藥劑，采用無(wú)機(jī)混凝劑與高分子助凝劑的有機(jī)結(jié)合方法，可以明顯降低了涂裝廢水中油類物質(zhì)、CODCr、和SS的含量，據(jù)試驗(yàn)表明，油類物質(zhì)的去除率可達(dá)95%左右，CODCr的去除率可達(dá)到98.5%，SS可降低至45mg/L以下。處理后的各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到污水綜合排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB8978 -1996)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)?；炷幚砜梢匀コ糠株庪x子表面活性劑，但是難以去除非離子表面活性劑和溶劑以及各種助劑。他們形成的COD可以通過(guò)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為涂裝廢水的預(yù)處理技術(shù)。（2）絮凝氣浮法。涂裝廢水投機(jī)絮凝劑后，廢水中油污、乳化劑、懸浮物及重金屬離子等污染物凝聚成塊形成絮體后，但是有些絮體比重較小，難易沉淀，所以采用氣浮裝置將其加以去除。（3）超濾膜法。超濾膜法常用于電泳生產(chǎn)線廢水處理，它不僅穩(wěn)定電泳槽液，又可以降低電泳廢液的排放濃度。是目前電泳生產(chǎn)線廢水處理效果良好、回收率較高的方法之一。涂漆廢水經(jīng)過(guò)超濾法處理后，截留的涂料可以回收重復(fù)利用，膜透過(guò)液可以回用再作噴淋水使用。清洗水循環(huán)使用，鹽分或其他雜質(zhì)濃度會(huì)逐漸升高，所以濾液必須有一部分得到補(bǔ)充更新。（4）高壓脈沖電凝法。高壓脈沖電凝法是采用高電壓小電流的電解法。該方法是借助附加高電壓的作用產(chǎn)生一系列電化學(xué)反應(yīng)，只經(jīng)過(guò)一套電凝設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，就可以完成對(duì)廢水中的污染物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，然后凝聚、浮除，最終將污染物從水體中去除。高壓脈沖電凝法可以有效地去除涂裝工藝中表面前處理、涂裝以及電鍍綜合廢水中的金屬離子、油類物質(zhì)、磷酸鹽以及 COD、SS與色度。2物化生化法汽車涂裝廢水采用物化法時(shí)，存在一些不可避免的缺陷，如出水不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、處理費(fèi)用相對(duì)比較高等，隨著廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的逐漸提高，物化生化法將替代單獨(dú)物化法而成為今后汽車涂裝廢水處理的主流工藝。物化生化法尤其適用于工廠自身或鄰近工廠有其他廢水需進(jìn)行生化處理的情況。生化處理段一般包括水解酸化段和好氧生化段。（1）水解酸化段。污廢水BOD5/CODcr值是判斷污水可生化性的最簡(jiǎn)便易行和最常用的方法。一般認(rèn)為BOD5/CODcr0.45可生化性較好，BOD5/CODcr0.3較難生化，BOD5/CODcr0.25不易生化。汽車涂裝廢水BOD5/CODcr值較小，不宜直接生化，所以一般在生化前設(shè)置水解酸化池以提供其可生化性。利用水解酸化，將涂裝廢水中好氧條件下微生物難以降解的大分子物質(zhì)分解成小分子有機(jī)物，以便于后續(xù)的好氧菌對(duì)其去除。所以，在水解酸化段的溶解氧條件為控制在水解酸化階段而不進(jìn)入到產(chǎn)甲烷階段。（2）好氧生化段。好氧生化段是整個(gè)廢水處理工藝的核心，運(yùn)行好壞直接影響出水是否達(dá)標(biāo)排放。好氧微生物將廢水中的可生化有機(jī)物質(zhì)吸收利用，一部分合成為自身的細(xì)胞，另一部分分解為CO2和H2O，從而得以徹底降解。多余的微生物是通過(guò)排泥的方式加以去除。該工藝通過(guò)上述微生物反應(yīng)及排泥過(guò)程將水中的有機(jī)物加以去除。3.化學(xué)除磷法化學(xué)法除磷的基本原理是通過(guò)投加化學(xué)藥劑形成不溶性磷酸鹽沉淀物，然后通過(guò)固液分離從污水中去除沉淀以達(dá)到除磷的目的。反應(yīng)中同時(shí)發(fā)生化學(xué)沉淀和絮凝過(guò)程。常用于化學(xué)除磷的金屬鹽有三種：鈣鹽、鐵鹽和鋁鹽。一般認(rèn)為磷酸鹽沉淀是通過(guò)與鈣離子，鐵離子或鋁離子的化學(xué)沉淀作用沉降下來(lái)的。由于鐵鹽與鋁鹽的相對(duì)成本較高，來(lái)源不如鈣鹽廣泛，而且高濃度含磷廢水水量較小，生成沉淀穩(wěn)定，因此目前汽車磷化廢水多采用鈣一磷沉淀法。鈣通常是以Ca (OH)2 的形式投加的，當(dāng)廢水的pH 值大致增加到10 以上時(shí)，過(guò)量的鈣離子將與磷酸鹽反應(yīng)生成羥基磷灰石沉淀Ca10(PO4)6(OH)2，其反應(yīng)機(jī)理如下：由上述反應(yīng)式可知磷酸鹽在堿性條件下與鈣離子反應(yīng)生成羥基磷酸鈣。有研究表明，隨著pH 值增加反應(yīng)愈完全，當(dāng)pH 值在lO5左右才能使沉淀中所形成的磷酸鈣溶解度降到較低的水平；pH 值在10 左右，可以去除90以上的磷酸鹽；pH 值在l3 左右可以達(dá)到除磷的最佳效果，去除率可達(dá)到95。（三）以某汽車廠磷化廢水為例處理某汽車廠磷化廢水成分分析及與GB8978-1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照檢測(cè)項(xiàng)目單位檢測(cè)結(jié)果二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)外觀淡綠色液體磷酸鹽（以PO43- 計(jì)）gL-17501.0pH3.36-9CODmgL-1L15.6150CumgL-111.0FemgL-1L1/NimgL-12861.0ZnmgL-11044.01.處理工藝流程針對(duì)酸洗磷化廢水的特點(diǎn)及該汽車廠磷化車間排水現(xiàn)狀，確定廢水處理的重點(diǎn)為去除PO43-、石油類和Zn2+，本工程采用了化學(xué)沉淀+ 混凝氣浮+ 活性炭吸附工藝對(duì)酸洗磷化廢水進(jìn)行了處理, 處理工藝流程如圖所示。磷化車間含磷廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后，由泵提升至第一級(jí)反應(yīng)器，投加NaOH 調(diào)節(jié)pH 值，控制混凝沉淀的最佳pH 值8.59.0，經(jīng)過(guò)混合反應(yīng)后，廢水中的Zn2+ Ni2+與NaOH 起化學(xué)反應(yīng)生成Zn(OH)2。Ni(OH)2該廢水投加混凝劑FeCl36H2O與少量高分子絮凝劑PAM 經(jīng)一級(jí)沉淀池反應(yīng)沉淀去除Zn2+ 后，再進(jìn)入中間水池。此后再由泵提升至第二級(jí)反應(yīng)器，投加石灰乳澄清液，調(diào)pH在1011，再投加混凝劑FeCl36H2O與少PAM在二級(jí)沉淀池內(nèi)，最終鈣離子與磷酸根反應(yīng)沉淀去除磷酸鹽。廢水中Zn2+及磷酸鹽去除后，再經(jīng)過(guò)氣浮裝置及過(guò)濾進(jìn)一步去除廢水中的COD。為了保證浮選劑的混凝作用，設(shè)計(jì)選用了靜態(tài)管道混合器，并滴加H2SO4中和使出pH值完全達(dá)標(biāo)排放。（四）工藝說(shuō)明工藝采用堿法混凝沉淀除鋅鎳，因?yàn)閆n(OH)2 溶度積常數(shù)Ksp=7.110-18，Ni（OH）2的Ksp=5.0X10-18，根據(jù)氫氧化物M(OH)n 的沉淀-溶解平衡及水的離子積Kw=H+OH-，可以計(jì)算出使氫氧化物沉淀的pH 值，即pH=14-1/nlogMn+-logKsp）。投加NaOH 調(diào)節(jié)pH 值，控制混凝沉淀的最佳pH8.59.0，在此條件下，Zn2+ ，Ni2+與NaOH 反應(yīng)生成Zn(OH)2和Ni（OH）2而被完全去除。投加石灰乳澄清液，調(diào)整pH 在1011，發(fā)生反應(yīng)：5Ca2+4OH-+3HPO2-4= Ca5 (OH) (PO4)3 +3H2O或3Ca2+2PO43-= Ca3(PO4)2進(jìn)而除去溶液中的磷酸根離子。活性炭是水處理中最常用的吸附劑。該工藝?yán)美w維炭巨大的比表面積，充分吸附廢水中的微量殘磷和其它污染成分。工藝特點(diǎn)（1）采用石灰乳澄清液作為除磷藥劑，比別的藥劑（如Fe3+ 鹽、Al3+ 鹽等）價(jià)格更便宜，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耗藥量也?。?59398mg 純Ca(OH)2/L 廢水），反應(yīng)形成的羥基磷灰石是最穩(wěn)定的固態(tài)磷酸鈣。此外，采用石灰法對(duì)廢水中的重金屬離子也具有很好的去除效果。（2）所采用的燒堿（NaOH）純度高，溶解性好，處理過(guò)的水沉渣少，除鋅效果好，很容易達(dá)標(biāo)排放。（3）吸附裝置可分為攪拌吸附裝置、固定層吸附裝置和流動(dòng)層吸附裝置，其中固定層吸附裝置可分為升流式固定層吸附裝置和降流式固定層吸附裝置。降流式固定層吸附裝置中原水從裝置頂部流下，相對(duì)于升流式固定層吸附裝置，降流式固定層吸附裝置可以達(dá)到較好的吸附效果，污水中含有較多的懸浮物時(shí)，需要定期對(duì)吸附層進(jìn)行反沖洗。（4）選用混凝劑FeCl36H2O，其適應(yīng)能力強(qiáng)，不受溫度影響，礬花結(jié)得大，沉淀速度快且效果佳，與高分子絮凝劑聚丙烯酰胺（PAM）相結(jié)合后，沉淀去除效果更好，速度更快。（五）主要設(shè)備調(diào)節(jié)池：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)反應(yīng)器：鋼制，投加混凝劑FeCl36H2O（約為5060mg/L）助凝劑PAM（約為0.12mg/L）沉淀池：鋼制，內(nèi)置玻璃鋼蜂窩斜管，池底設(shè)錐形泥斗，斗內(nèi)污泥采用50QW10-10-0.7型提升至污泥濃縮池氣浮池：壓力溶氣氣浮石英砂過(guò)濾器：玻璃鋼材質(zhì)缸體，一般2448h進(jìn)行一次氣水聯(lián)合反沖洗，石英砂每年更換一次活性炭吸附器：玻璃鋼材質(zhì)缸體，內(nèi)裝816 目顆粒狀活性炭；一般2448h 進(jìn)行一次氣水聯(lián)合反沖洗（六）經(jīng)濟(jì)效益工程的廢水處理費(fèi)用為1.93元/m3, 其中包括人工費(fèi)用0.6元/m3, 電費(fèi)0.79元/m3, 藥劑費(fèi)0.54元/m3, 處理費(fèi)用經(jīng)濟(jì)合理。（七）總結(jié)混凝氣浮除磷和活性炭吸附除磷相結(jié)合的工藝，效果好。活性炭巨大的比表面積，充分吸附廢水中微量殘磷和其它污染成分；混