化学沉淀法处理磷化废水的实验研究

周　圆

(上汽大众汽车有限公司,上海　201805)



化学沉淀法处理磷化废水的实验研究

周圆

(上汽大众汽车有限公司,上海201805)

针对某汽车涂装车间产生的磷化废水，采用化学沉淀法去除废水中的镍和磷。分别进行了PH，钙盐和PAM对镍和磷去除效果影响的实验。结果表明：最佳工艺条件为石灰投加量200 mg/L，pH10，PAM投加量0.3 mg/L。此条件下，废水中镍去除率约为95%；磷的去除率约为48%。将最佳工艺条件应用于实际工程运行中，废水中剩余镍的浓度约为0.4 mg/L，低于1 mg/L，满足了DB31/199-2009《上海市污水综合排放标准》中镍的排放标准。

化学沉淀；镍；磷

汽车磷化处理是对汽车外壳进行电泳，喷漆的前道工序，期间产生的磷化废水不仅水量大，而且其中磷和镍的浓度较高，均远高于国家排放便准[1]。镍是国家严格控制的一类污染物，需要进行预处理达标后，才能与其他废水混合进行处理。磷化废水的处理方法很多，主要分化学法和生物法两方面，具体有凝聚法，吸附法，电化学法和沉淀法等。化学沉淀法主要采用加入化学药剂(常用石灰)的方法对镍进行沉淀[2]，同时其中的钙离子与磷酸根反应生成沉淀，达到除磷的目的。这种方法由于效率高，实际运行稳定，操作易行成为最有效的方法之一[3]。

本文以某汽车厂涂装车间产生的磷化废水为研究对象，确定了磷化废水化学沉淀法处理工艺的最优参数，为实际运行操作提供依据。

1　原水水质

某汽车厂涂装车间产生一股磷化废水。水量约为400 m3/d。水质： pH=6～7，COD：30～60 mg/L，磷：80～100 mg/L，镍：10～13 mg/L。

经化学沉淀法处理后，出水镍的浓度需满足《上海市污水综合排放标准》(DB31/199-2009)的要求,低于1 mg/L。

2　实　验

2.1实验方法

取500mL水样置于烧杯中，在转速为250 r/min的条件下，加入含钙化合物，调节pH值，加入PAM，一定反应时间后静置，取样测定上清液中镍和磷的浓度。

2.2试剂与仪器

氢氧化钙，氯化钙，氢氧化钠，均为分析级。

PHS-3C型PH计，Big Squid型磁力搅拌器。

2.3测试方法

镍：丁二酮分光光度法；

磷：钼酸铵分光光度法；

pH：玻璃电极法。

3　结果与讨论

3.1pH的影响

取500mL磷化废水6份，向各废水中投加200 mg/L的氢氧化钙，用氢氧化钠分别调节pH至7～12。加入1 mg/L PAM，在250 r/min的转速下搅拌5 min，静置45 min，取上清液测定溶液中镍和磷的浓度，用以分析pH值对镍和磷去除率的影响。

图1　PH对除镍和磷的影响

实验结果图1所示。从结果看出，镍的去除率受pH的影响较大。镍的去除主要是由于水中的OH-与镍离子发生反应生成不溶性的沉淀[4]。随着pH的升高，镍的浓度先迅速下降。pH为10时，镍的去除率最高。之后pH升高，镍的去除率略有下降。磷的去除率随pH的变化波动，pH为9～10时，去除率达到最高。由此可见，pH控制在10左右是最优的选择。

3.2不同含钙化合物投加量的影响

取500mL磷化废水，分别向废水中投加100、200、300、400、500 mg/L的氢氧化钙和氯化钙，用氢氧化钠调节至pH为10。加入1 mg/L PAM，在250 r/min的转速下搅拌5 min，静置45 min,取上清液测定溶液中镍和磷的浓度，用以分析氢氧化钙和氯化钙不同投加量下对磷和镍去除的影响。

表1　不同药剂的影响

图2　不同加药量下镍的去除率

图3　不同加药量下磷的去除率

从图2和图3中可以看出，加入氯化钙的对镍和磷的去除率均好于氢氧化钙。要控制出水镍的浓度低于1 mg/L，氯化钙加药量需100 mg/L，而氢氧化钙的加药量需达到200 mg/L。但是要控制反应的pH在10左右，投加氯化钙的同时还需要投加较大量的氢氧化钠。

以水量400 m3/d计，表2所示分别核算投加氢氧化钙和氯化钙时的药剂费用，投加氢氧化钙的费用较低。同时根据运行经验，投加氢氧化钙生成的沉淀物脱水性能较好，有利于后续的污泥压滤。

表2　药剂费用比较

因此选择最佳的条件为，投加氢氧化钙200 mg/L，此时，镍的去除率约为95%，磷的去除率约为48%。

3.3PAM投加量的影响

取500mL含镍废水5份，向各废水中投加200 mg/L的氢氧化钙，用氢氧化钠调节至pH为10。分别投加0.3、0.7、1.5、3、5、7 mg/L的PAM，在转速为250 r/min的转速下搅拌5 min，静置45 min，取上清液测定溶液中镍和磷的浓度，用以分析PAM投加量对磷和镍去除的影响。

实验结果如图4所示，不同PAM加药量下，镍和磷的去除率影响不大。加入0.3 mg/L的PAM即可产生较好的矾花，有利于沉淀的形成。

图4　不同PAM加药量的影响

4　工程分析

根据小试结果，采用化学沉淀法处理能有效的处理磷化废水。处理后出水中镍的浓度能达到排放标准的要求，处理后的出水能为后续的生化处理系统提供足量的磷。

设计处理工艺流程如图5所示。磷化废水首先经收集池调节后，用泵抽入混凝/絮凝池内，混凝池体积4 m×6 m×3.5 m，停留时间约5 h。絮凝池体积4 m×3 m×3.5 m，停留时间约2.5 h。混凝池内投加石灰和液碱，并设置在线pH计。絮凝池内投加PAM。混凝池和絮凝池内均设置机械搅拌。絮凝池出水流入斜板沉淀池内进行泥水分离。斜板沉淀池体积为：4 m×8 m×3.5 m，停留时间约6.7 h。沉淀池上清液进入废水站生化处理单元，与其它废水混合后进行处理，污泥进入污泥浓缩池，之后泵入到板框压滤机压滤后处置，滤液返回到收集池循环处理。

图5　磷化废水处理工艺流程图

2015年12月，采用实验中确定的最佳工艺条件进行运行。监控进出水的镍和磷的指标，结果表3所示。出水的镍浓度平均去除率为96%，废水剩余镍的平均浓度为0.4 mg/L，低于1 mg/L，达到《上海市污水综合排放标准》(DB31/199-2009)的要求，磷的去除率也达到了设计要求，去除率为52%。

表3　运行结果

5　结　论

(1)采用化学沉淀法能有效的去除磷化废水中的镍和磷。

(2)最佳的工艺条件为：pH为10，石灰投加量200 mg/L，PAM投加量0.3 mg/L。磷化废水中镍的去除率约为95%，磷的去除率约为48%。

(3)将最佳工艺条件应用于实际工程运行中，出水的镍浓度平均去除率为96%，废水剩余镍的平均浓度为0.4 mg/L，低于1 mg/L，达到《上海市污水综合排放标准》(DB31/199-2009)的要求，磷的去除率约为52%。

[1]周德坤,徐大为,巴斯顿丁,等.石灰沉淀-活性炭吸附处理汽车涂装磷化废水[J].辽宁化工,2011,40(7):674-676.

[2]朱斌来,王闻超,施湖雷,等.含铜、镍电镀废水的三级沉淀回收工艺[J].镀与涂饰,2013,32(2):49-51.

[3]申柠,魏永宁,杨顺生.汽车磷化废水的处理工艺研究[J].环境科学与管理,2007,32(9):115-117.

[4]陈健荣,崔国峰.化学镀镍废液处理的现状及展望[J].电镀与环保,2007,27(4):4-8.

[5]李昌耀,胡敏捷,吴洪锋,等.石灰法处理磷化废水的实验研究[J].能源环境保护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

周圆，男，主要从事工业废水的处理。

X506

B

1001-9677(2016)011-0109-03