涂裝工藝磷化廢水污染控制

杭晨樂(河北冀都環保科技有限公司)

在家電工業生產中產品的金屬殼和某些金屬部件為了防腐、美觀、耐用，都要進行噴粉處理，為提高噴粉的質量，在噴粉前金屬構件的表面需經過脫脂、磷化、沖洗等工序過程。磷化處理是對金屬材料及其制件表面進行的一種化學再加工工藝，是利用含磷酸或含磷酸鹽的溶液在基底金屬表面形成一種不溶性磷酸鹽膜的過程。了解鋅系磷化廢水的產生過程及廢水的特征是廢水處理和廢水排放最小化的關鍵。

一、鋅系磷化廢水的產生及其特征

涂裝表面預處理主要包括：脫脂(除油)→水洗→表面調整(以下簡稱表調)→磷化→水洗等工段。每個工段產生的污染物及其構成不盡相同，以下按照預處理工段的順序對工藝及廢水特征進行介紹。

1.脫脂

脫脂工序由預脫脂和脫脂兩個部分組成。

為減輕脫脂負擔，在預脫脂工段，采用50℃-70℃熱水以噴淋的方式進行預脫脂。預脫脂后，用50℃-70℃的脫脂液以噴淋的方式進行脫脂。脫脂排放廢水的主要污染物含量如表1-1所示。

表1-1 脫脂工段主要污染物的產生情況

2.脫脂后水洗

水洗包括一次熱水洗和兩次冷水洗。熱水洗是用50℃-70℃的循環熱水以噴淋的方式進行水洗；兩次冷水洗均是用自來水循環噴淋工件以除去表面的污染物。在水洗工段中，產生的主要污染物含量如表1-2所示。

表1-2 水洗工段主要污染物的產生情況

3.表調

脫脂后的金屬表面，常采用焦磷酸鈦鹽溶液進行調整。由于鈦膠表調液濃度低，膠體穩定性差，所以將溶液p H值控制在7-8之間。在表調工段中，產生的污染物主要為含有表調劑的廢水，其中的主要污染物含量如表1-3所示。

表1-3 表調工段主要污染物的產生情況

4.磷化

(1)磷化膜形成的反應機理

磷化處理材料的主要組成為酸式磷酸鹽，其分子式可寫為M e(H2PO4)2，在鋅系磷化工藝中，M e即Z n2+，其酸式磷酸鋅存在下列平衡反應：

當潔凈的鋼鐵放入含有氧化劑、催化劑的酸式磷酸鋅溶液時，游離磷酸將與基體反應：

該反應使金屬與磷化溶液相接觸的界面處酸度下降，平衡反應(1.1)，(1.3)向右移動，難溶性磷酸鹽在基體表面沉積析出，當整個基體形成完整的磷酸鹽薄膜時，成膜反應結束。

由上述機理可知：磷化渣的主要成分為Fe PO4，但其中也有少量的Z n3(PO4)2磷化膜的主要成分是Z n3(PO4)2.4H2O，但也有磷酸鐵與氧化鐵存在。

(2)磷化廢水的主要成分

在常溫下，用含有磷化促進劑的鋅系磷化液以噴淋的方式進行磷化處理。在磷化工段中，廢水的主要污染物含量如表1-4所示。

表1-4 磷化工段主要污染物的產生情況

5.磷化后水洗

在磷化工段后，采用三級順序循環冷水洗的方法除去附著在工件中的磷化液和磷化渣。其中的主要污染物含量如表1-5所示。

表1-5 磷化后三級冷水洗污染物產生情況

6.最終出水

表1-6 預處理廢水中污染物情況

二、磷化廢水處理的主要方法

污水的除磷方法包括生物方法、化學方法和物理方法，以及這些方法的結合。

1.生物法

生物法除磷是通過好氧－厭氧的交替運行來實現除磷的方法。該方法在合理的條件下，可去除廢水中90%的磷。

2.化學法

化學沉淀法是指用試劑與污水中的磷反應，分散顆粒由于相互作用結合成聚集體而增大，生成化學沉淀，達到除磷目的的方法。化學法除磷(磷酸鹽、聚磷)因其處理效率高，效果穩定、簡單易行，是處理高濃度含磷廢水最有效的方法之一。

3.物理法

物理法主要是用吸附法吸附廢水中的磷。吸附法除磷工藝簡單，運行可靠，可以作為生物除磷法的必要補充，也可以作為單獨的除磷手段。

4.聯合處理法

人工濕地除磷技術綜合了化學法、生物法和吸附法的優勢而對廢水中的磷進行處理。

三、廢水及廢渣的綜合利用

1.廢水的凈化回用

分離出磷酸鹽廢渣后的上層清液呈酸性，將此液與漂洗廢水合并流入綜合處理池內，靜置一天后，上層清水即可流入清水池中，供循環使用。底層廢渣達到一定數量后抽出用離心機或壓榨機脫水，曬干后可作為水泥的原料或作“三合土”鋪路。

2.磷酸鹽廢渣生產磷酸三鈉和鐵紅

洗滌后的氧化鐵紅經甩干、烘干、粉碎好后，可作建筑用鐵紅顏料。

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