化學沉淀法處理磷化廢水的實驗研究

周　圓

(上汽大眾汽車有限公司,上海　201805)

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化學沉淀法處理磷化廢水的實驗研究

周圓

(上汽大眾汽車有限公司,上海201805)

針對某汽車涂裝車間產生的磷化廢水，采用化學沉淀法去除廢水中的鎳和磷。分別進行了PH，鈣鹽和PAM對鎳和磷去除效果影響的實驗。結果表明：最佳工藝條件為石灰投加量200 mg/L，pH10，PAM投加量0.3 mg/L。此條件下，廢水中鎳去除率約為95%；磷的去除率約為48%。將最佳工藝條件應用于實際工程運行中，廢水中剩余鎳的濃度約為0.4 mg/L，低于1 mg/L，滿足了DB31/199-2009《上海市污水綜合排放標準》中鎳的排放標準。

化學沉淀；鎳；磷

汽車磷化處理是對汽車外殼進行電泳，噴漆的前道工序，期間產生的磷化廢水不僅水量大，而且其中磷和鎳的濃度較高，均遠高于國家排放便準[1]。鎳是國家嚴格控制的一類污染物，需要進行預處理達標后，才能與其他廢水混合進行處理。磷化廢水的處理方法很多，主要分化學法和生物法兩方面，具體有凝聚法，吸附法，電化學法和沉淀法等。化學沉淀法主要采用加入化學藥劑(常用石灰)的方法對鎳進行沉淀[2]，同時其中的鈣離子與磷酸根反應生成沉淀，達到除磷的目的。這種方法由于效率高，實際運行穩定，操作易行成為最有效的方法之一[3]。

本文以某汽車廠涂裝車間產生的磷化廢水為研究對象，確定了磷化廢水化學沉淀法處理工藝的最優參數，為實際運行操作提供依據。

1　原水水質

某汽車廠涂裝車間產生一股磷化廢水。水量約為400 m3/d。水質： pH=6～7，COD：30～60 mg/L，磷：80～100 mg/L，鎳：10～13 mg/L。

經化學沉淀法處理后，出水鎳的濃度需滿足《上海市污水綜合排放標準》(DB31/199-2009)的要求,低于1 mg/L。

2　實　驗

2.1實驗方法

取500mL水樣置于燒杯中，在轉速為250 r/min的條件下，加入含鈣化合物，調節pH值，加入PAM，一定反應時間后靜置，取樣測定上清液中鎳和磷的濃度。

2.2試劑與儀器

氫氧化鈣，氯化鈣，氫氧化鈉，均為分析級。

PHS-3C型PH計，Big Squid型磁力攪拌器。

2.3測試方法

鎳：丁二酮分光光度法；

磷：鉬酸銨分光光度法；

pH：玻璃電極法。

3　結果與討論

3.1pH的影響

取500mL磷化廢水6份，向各廢水中投加200 mg/L的氫氧化鈣，用氫氧化鈉分別調節pH至7～12。加入1 mg/L PAM，在250 r/min的轉速下攪拌5 min，靜置45 min，取上清液測定溶液中鎳和磷的濃度，用以分析pH值對鎳和磷去除率的影響。

圖1　PH對除鎳和磷的影響

實驗結果圖1所示。從結果看出，鎳的去除率受pH的影響較大。鎳的去除主要是由于水中的OH-與鎳離子發生反應生成不溶性的沉淀[4]。隨著pH的升高，鎳的濃度先迅速下降。pH為10時，鎳的去除率最高。之后pH升高，鎳的去除率略有下降。磷的去除率隨pH的變化波動，pH為9～10時，去除率達到最高。由此可見，pH控制在10左右是最優的選擇。

3.2不同含鈣化合物投加量的影響

取500mL磷化廢水，分別向廢水中投加100、200、300、400、500 mg/L的氫氧化鈣和氯化鈣，用氫氧化鈉調節至pH為10。加入1 mg/L PAM，在250 r/min的轉速下攪拌5 min，靜置45 min,取上清液測定溶液中鎳和磷的濃度，用以分析氫氧化鈣和氯化鈣不同投加量下對磷和鎳去除的影響。

表1　不同藥劑的影響

圖2　不同加藥量下鎳的去除率

圖3　不同加藥量下磷的去除率

從圖2和圖3中可以看出，加入氯化鈣的對鎳和磷的去除率均好于氫氧化鈣。要控制出水鎳的濃度低于1 mg/L，氯化鈣加藥量需100 mg/L，而氫氧化鈣的加藥量需達到200 mg/L。但是要控制反應的pH在10左右，投加氯化鈣的同時還需要投加較大量的氫氧化鈉。

以水量400 m3/d計，表2所示分別核算投加氫氧化鈣和氯化鈣時的藥劑費用，投加氫氧化鈣的費用較低。同時根據運行經驗，投加氫氧化鈣生成的沉淀物脫水性能較好，有利于后續的污泥壓濾。

表2　藥劑費用比較

因此選擇最佳的條件為，投加氫氧化鈣200 mg/L，此時，鎳的去除率約為95%，磷的去除率約為48%。

3.3PAM投加量的影響

取500mL含鎳廢水5份，向各廢水中投加200 mg/L的氫氧化鈣，用氫氧化鈉調節至pH為10。分別投加0.3、0.7、1.5、3、5、7 mg/L的PAM，在轉速為250 r/min的轉速下攪拌5 min，靜置45 min，取上清液測定溶液中鎳和磷的濃度，用以分析PAM投加量對磷和鎳去除的影響。

實驗結果如圖4所示，不同PAM加藥量下，鎳和磷的去除率影響不大。加入0.3 mg/L的PAM即可產生較好的礬花，有利于沉淀的形成。

圖4　不同PAM加藥量的影響

4　工程分析

根據小試結果，采用化學沉淀法處理能有效的處理磷化廢水。處理后出水中鎳的濃度能達到排放標準的要求，處理后的出水能為后續的生化處理系統提供足量的磷。

設計處理工藝流程如圖5所示。磷化廢水首先經收集池調節后，用泵抽入混凝/絮凝池內，混凝池體積4 m×6 m×3.5 m，停留時間約5 h。絮凝池體積4 m×3 m×3.5 m，停留時間約2.5 h。混凝池內投加石灰和液堿，并設置在線pH計。絮凝池內投加PAM。混凝池和絮凝池內均設置機械攪拌。絮凝池出水流入斜板沉淀池內進行泥水分離。斜板沉淀池體積為：4 m×8 m×3.5 m，停留時間約6.7 h。沉淀池上清液進入廢水站生化處理單元，與其它廢水混合后進行處理，污泥進入污泥濃縮池，之后泵入到板框壓濾機壓濾后處置，濾液返回到收集池循環處理。

圖5　磷化廢水處理工藝流程圖

2015年12月，采用實驗中確定的最佳工藝條件進行運行。監控進出水的鎳和磷的指標，結果表3所示。出水的鎳濃度平均去除率為96%，廢水剩余鎳的平均濃度為0.4 mg/L，低于1 mg/L，達到《上海市污水綜合排放標準》(DB31/199-2009)的要求，磷的去除率也達到了設計要求，去除率為52%。

表3　運行結果

5　結　論

(1)采用化學沉淀法能有效的去除磷化廢水中的鎳和磷。

(2)最佳的工藝條件為：pH為10，石灰投加量200 mg/L，PAM投加量0.3 mg/L。磷化廢水中鎳的去除率約為95%，磷的去除率約為48%。

(3)將最佳工藝條件應用于實際工程運行中，出水的鎳濃度平均去除率為96%，廢水剩余鎳的平均濃度為0.4 mg/L，低于1 mg/L，達到《上海市污水綜合排放標準》(DB31/199-2009)的要求，磷的去除率約為52%。

[1]周德坤,徐大為,巴斯頓丁,等.石灰沉淀-活性炭吸附處理汽車涂裝磷化廢水[J].遼寧化工,2011,40(7):674-676.

[2]朱斌來,王聞超,施湖雷,等.含銅、鎳電鍍廢水的三級沉淀回收工藝[J].鍍與涂飾,2013,32(2):49-51.

[3]申檸,魏永寧,楊順生.汽車磷化廢水的處理工藝研究[J].環境科學與管理,2007,32(9):115-117.

[4]陳健榮,崔國峰.化學鍍鎳廢液處理的現狀及展望[J].電鍍與環保,2007,27(4):4-8.

[5]李昌耀,胡敏捷,吳洪鋒,等.石灰法處理磷化廢水的實驗研究[J].能源環境保護2006,20(6):26-28.

Experimental Study on Treatment of Phosphating Wastewater by Chemical Precipitation

ZHOU Yuan

(Saic Volkswagen Automotive Company Limited,Shanghai 201805,China)

The optimum operating conditions for the treatment of phosphating wastewater by chemical precipitation were studied.The results showed that when concentration of lime was at 200 mg/L,pHvalue was at 10 and concentration of PAM was at 0.3 mg/L,the removal rate of nickel was about 95%,and for phosphate the removal rate was about 48%.When these optimum conditions were applied in actual operation,the removal rate of nickel can reach 96%,and the residual concentration in the wastewater was about 0.4 mg/L,below 1 mg/L,which met the requirement of Shanghai Integrated Wastewater Discharge Standard(DB31/199-2009).

chemical precipitation; nickel; phosphorus

周圓，男，主要從事工業廢水的處理。

X506

B

1001-9677(2016)011-0109-03