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伊爽環(huán)境公司成功研制用鈣鹽法處理含磷酸廢水回用試驗
2010-04-24 06:51:09 來源：上海伊爽環(huán)境科技工程有限公司
伊爽環(huán)境公司成功研制用鈣鹽法處理含磷酸廢水回用試驗。 某港資企業(yè)生產(chǎn)家庭不銹鋼炊具用品，該廠對不銹鋼炊具進行機械拋光和電化學拋光。電化學拋光主要原料為H3PO4、H2SO4等。鋁和鋁合金制品用化學拋光的主要原料也是H3PO4、H2PO4、HNO3等，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含磷廢水，廠家提供的水質(zhì)水量情況為：磷酸鹽100～1000mg/L；pH=2～5；CODcr200～500mg/L；SS=150～500mg/L；石油類：20～40mg/L；廢水量：50～80t/d。受廠方委托按照環(huán)保要求，我公司對含磷廢水進行設計治理，使外排廢水達到國家一級排放標準。
8.5.2 含磷廢水治理工藝試驗
含磷廢水處理目前應用較多的主要是化學沉淀法和生物法，生產(chǎn)處理多數(shù)用于處理有機磷廢水，電解和化學拋光中產(chǎn)生的含磷廢水主要以H2PO4-(pH=2～7)和HPO42-（pH=7～12）形式存在，可采用化學沉淀法處理。化學沉淀法的基本要求是：
l）加化學沉淀劑后，磷必須全部生成不溶性磷酸鹽；
2）生成的磷酸鹽沉淀經(jīng)過濾能從廢水中全部去除，使廢水中的P≤lmg/L。
采用哪種鹽類除磷效果好，進行了如下的工藝試驗。
8.5.2.1 加鋁鹽
如鋁鹽Al2（SO4）3·14H2O，它與磷的反應：Al2（SO4）3·14H2O+2PO43-→2AlPO4↓+3SO42-+14H2O。控制pH=4.5～6.0，產(chǎn)生磷酸鋁沉淀，由于沉淀速度慢，需12h以上才能沉淀完全，必然增大沉淀池面積，加大投資；外排廢水還需回調(diào)pH＝6～9，回調(diào)過程中又產(chǎn)生一些絮狀物沉淀，使廢水的SS不合要求，而且含磷很難達標，經(jīng)五次試驗、四次測磷不合格，P=1.5～3.5mg/L。
8.5.2.2 加鐵鹽
如鐵鹽（FeSO4）沉淀效果也不佳，廢水色度差，沉淀不完全，含磷不達標。
8.5.2.3加石灰
含磷廢水加入大量石灰，調(diào)pH=10.5～12.5生成羥基磷灰石，沉淀物穩(wěn)定，平衡常數(shù)大，如表8-5-1：
表8-5-l 有關金屬離子沉淀磷酸鹽的平衡常數(shù)
從表8-5-1中看出生成Ca10(OH)2(PO4)6的平衡常數(shù)為90，大于鋁鹽、鐵鹽生成磷酸鹽沉淀物的3～4倍。平衡常數(shù)越大，生成的沉淀物越穩(wěn)定，沉淀效果越好，脫磷更徹底，固液分離效果也好，處理含磷廢水完全達標，P≤0.5mg/L。
加石灰提高廢水pH值除磷的同時也使廢水中的石油類、CODcr共沉得到凈化，廢水可達標排放。
8.5.3 含磷廢水處理工藝
圖8-5-1 含磷廢水處理工藝流程圖
含磷廢水處理工藝如圖8-5-1。設計中將電解拋光廢水，化學拋光廢水及其它廢水統(tǒng)一流入廢水調(diào)節(jié)池。將石灰（CaO質(zhì)量分數(shù)≥80％～90％）粉溶入加藥槽，用泵將調(diào)節(jié)池中廢水輸入反應池，并在泵前加藥，再加入PAM（聚丙烯酰胺）0.5～l.0mg/L，經(jīng)10～15min，混凝反應后流入斜管沉淀池，上清液經(jīng)pH值回調(diào)后再經(jīng)過濾，檢測合格外排。下層渣液輸入污泥濃縮池濃縮后經(jīng)壓濾脫水后干渣打包外運。
各類廢液再回廢水調(diào)節(jié)池重新處理。
8.5.4 化學沉淀法除磷工藝說明
不銹鋼電解拋光和鋁件化學拋光產(chǎn)生的含磷廢水均呈酸性，pH=l～3，在進水口放些石灰石起部分中和作用。研磨，去油生產(chǎn)線上產(chǎn)生的其它廢水偏堿性，灰渣多，由于有較多的表面活性劑，CODcr也偏高，三股廢水混和后pH=4～7，先流入調(diào)節(jié)池一格進行預處理，沉淀去除灰渣雜物，定期清理，以免堵管塞泵損壞設施。
加藥箱中間設有隔板，石灰先放槽一側溶解，清液流入一側并與廢水管連接，這樣可防止大石灰渣堵塞彎管。
采用熟石灰粉[Ca(OH)2]調(diào)pH用量大，且不便長期儲存，與空氣中CO2作用在潮濕時會生成CaCO3，消耗了活性鈣。采用活性較高的CaO粉末，一般CaO質(zhì)量分數(shù)可達70％～90％，添加量10～20g/L，pH值可調(diào)至10～12，待反應10～15mim后，再加PAM，如過早的加PAM，鈣離子沒有完全釋放出來與PO43-起反應就進入混凝反應中，部分CaO包在大分子團中未發(fā)揮作用就產(chǎn)生下沉，既浪費了原材料，又增加大量泥渣，以后CaO會反溶生成Ca(OH)2，使pH值上升，干擾外排廢水pH值的穩(wěn)定性。
加藥箱中反應為：CaO+H2O=Ca(OH)2，輸入廢水管中后鈣離子與磷酸鹽反應生成羥基磷灰石沉淀:10Ca2++6PO43-+2OH-=Ca10(OH）2(PO4)6↓，少量CaO微粒還繼續(xù)反應，同時石灰還與廢水中的碳酸氫鈣反應生成碳酸鈣：Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3↓+H2O，廢水中還含有大量SO42-也會與Ca2+反應生成硫酸鈣沉淀。碳酸鈣、硫酸鈣均可作助凝劑，在混凝反應中產(chǎn)生共沉，有利各類有機雜物下沉。
在混凝反應池中，由pH計控制廢水pH=10.5～11.5，在此氫離子濃度下磷的沉淀才有效，pH值低時可加大石灰水進量，反應10～15min后，磷酸根全部生成羥基磷灰石，再加入絮凝劑PAM立即產(chǎn)生較大礬花，使一些有機懸浮物、石油類吸附產(chǎn)生共聚沉淀，降低廢水中的CODcr。廢水在混凝反應池中由一池流入二池時，攪拌速度由快到慢，使廢水的流速由0.5～0.6m/s減少到0.1～0.2m/s，防止增大的絮體破碎。經(jīng)絮粒與絮凝劑繼續(xù)碰撞，礬花尺寸進一步增大到0.6～1.0mm，達到重力沉淀的條件而下沉時，廢水再自流入斜管沉淀池，為了增大沉淀面積，縮短沉淀時間，在沉淀區(qū)增設了60°蜂窩斜管，斜管長約1.2m，斜管上層保護水深0.8～1.0m，下層緩沖區(qū)為0.8m的布水區(qū)。布水區(qū)以下是45°～60°的污泥斜斗，深約1.6m，便于收集池內(nèi)污泥。采用這種導向流斜管沉淀池過流率可達36m3/m2·h，處理能力比一般沉淀池大5～7倍。設計中將斜管內(nèi)流速控制為0.5～0.7m/s，使下沉顆粒不易受紊流干擾而迅速下沉，達到固液分離。
用石灰處理含磷廢水，產(chǎn)生的泥渣量較大，斜管沉淀池底的污泥通過底管排入污泥濃縮池，每天排泥1～2次，以免干結堵管。污泥濃縮池濃縮后，下層濃稠污泥泵入板框壓濾機壓濾后使固液分離，干渣打包外運。
廢水經(jīng)斜管沉淀后清水從上部溢出，再經(jīng)pH值回調(diào)，采用pH自動監(jiān)控電磁泵加藥，保證外排廢水pH=6～9，再經(jīng)綜合過濾器過濾。綜合過濾器利用化學纖維毛細纖維細密性和綜合濾料的超細孔比表面積大的特點，能有效地去除0.5～10.0μm級的微小懸浮物，濾過水的懸浮物含量在10mg/L以下，使出水更清，各類指標均達國家排放標準，大部分處理后水可用于生產(chǎn)線。
8.5.5 調(diào)試運行中故障排除
1）廢水排放口采用磷酸鹽的簡易測定方法，每天測2～4次，有時發(fā)現(xiàn)含磷超標。主要原因：廢水酸度太高，添加石灰量少，廢水pH值沒有達到10.5以上；化學反應時間短，加PAM量不夠，沉淀效果差，進行適當調(diào)整后可解決。
2）斜管沉淀池上層水面混濁，影響外排水質(zhì)。產(chǎn)生原因：污泥斗沒有及時排泥；廢水進水量太大，沒有控制好水流速度，進入斜管沉淀池廢水流速快，攪拌強烈。適當調(diào)整，及時排泥，問題解決了。
3）有機絮凝劑PAM失效，粘性降低。用桿子挑液不起絲流，混凝效果差。主要原因：配制好的稀PAM放置時間太長，自行分解下沉，失去活性。應先將PAM浸泡配成濃液可放置一周無變化，然后配成稀液（0.5～1.0mg/L），當天配制當天用完，夏季氣溫高*長使用時間不得超過12h。
4）斜管沉淀池上層清液中有部分小懸浮物很難沉淀下去。主要原因：處理合格廢水反復用于生產(chǎn)線上，使水質(zhì)含鹽度逐漸增加，這種水的密度超過1，微小懸浮物不易下沉。采取生產(chǎn)線上增加自來水用量，更換部分廢水，混凝反應池內(nèi)加入粉末活性碳助沉，沉淀池小懸浮物全部下沉，水質(zhì)清澈。
5）運行三個月后，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)慢慢變5）運行三個月后，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)慢慢變黃，過濾后仍為淡黃色，很難去除，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)：Cr6+=2.1mg/L；Cu2+=1.51mg/L，說明六價鉻、銅離子超標，企業(yè)反映從來未使用過鉻鹽和銅鹽，到底是怎樣產(chǎn)生的呢？我們檢查生產(chǎn)線發(fā)現(xiàn)不銹鋼電解拋光線上的清洗水有Cr6+和Cu2+，與廠方分析確定Cr6+主要是使用304和416型不銹鋼中含鉻17%～21%。Ni9%～12%L，電解拋光時陽極溶解成為Cr6+，還有不銹鋼點焊處表面有銅及使用的各類銅掛勾也容易溶入電解液中成CuSO4。
將電解拋光線上的清洗廢水分流入預處理槽，調(diào)整pH=2～3，然后用NaHSO4將Cr6+全部還原成Cr3+，再將廢水引入含磷廢水調(diào)節(jié)池，泵入混凝反應池時加石灰調(diào)pH≥10.5以上，在除磷的同時，也使三價鉻和銅離子生成Cr(OH)3和Cu(OH)2沉淀去除，使水質(zhì)不再發(fā)黃，多次檢測均符合標準。
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