含磷廢水處理目前應(yīng)用較多的主要是化學(xué)沉淀法和生物法,生產(chǎn)處理多數(shù)用于處理有機(jī)磷廢水,電解和化學(xué)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(xué)沉淀法處理;瘜W(xué)沉淀法的基本要求是:
l)加化學(xué)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(jìn)行了如下的工藝試驗(yàn)。
8.5.2.1 加鋁鹽
如鋁鹽Al2(SO4)3·14H2O,它與磷的反應(yīng):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(dá)標(biāo),經(jīng)五次試驗(yàn)、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(dá)標(biāo)。
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(guān)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(dá)標(biāo),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(dá)標(biāo)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(shè)計(jì)中將電解拋光廢水,化學(xué)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?jǐn)?shù)≥80%~90%)粉溶入加藥槽,用泵將調(diào)節(jié)池中廢水輸入反應(yīng)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(yīng)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(yùn)。
各類廢液再回廢水調(diào)節(jié)池重新處理。
8.5.4 化學(xué)沉淀法除磷工藝說明
不銹鋼電解拋光和鋁件化學(xué)拋光產(chǎn)生的含磷廢水均呈酸性,pH=l~3,在進(jìn)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*格進(jìn)行預(yù)處理,沉淀去除灰渣雜物,定期清理,以免堵管塞泵損壞設(shè)施。
加藥箱中間設(shè)有隔板,石灰先放槽一側(cè)溶解,清液流入一側(cè)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?jǐn)?shù)可達(dá)70%~90%,添加量10~20g/L,pH值可調(diào)至10~12,待反應(yīng)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(yīng)就進(jìn)入混凝反應(yīng)中,部分CaO包在大分子團(tuán)中未發(fā)揮作用就產(chǎn)生下沉,既浪費(fèi)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(yīng)為:CaO+H2O=Ca(OH)2,輸入廢水管中后鈣離子與磷酸鹽反應(yīng)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(yīng),同時石灰還與廢水中的碳酸氫鈣反應(yīng)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(yīng)生成硫酸鈣沉淀。碳酸鈣、硫酸鈣均可作助凝劑,在混凝反應(yīng)中產(chǎn)生共沉,有利各類有機(jī)雜物下沉。
在混凝反應(yīng)池中,由pH計(jì)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(jìn)量,反應(yīng)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(jī)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(yīng)池中由*池流入第二池時,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(jìn)一步增大到0.6~1.0mm,達(dá)到重力沉淀的條件而下沉?xí)r,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(shè)了60°蜂窩斜管,斜管長約1.2m,斜管上層保護(hù)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(dǎo)向流斜管沉淀池過流率可達(dá)36m3/m2·h,處理能力比一般沉淀池大5~7倍。設(shè)計(jì)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(dá)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(jié)堵管。污泥濃縮池濃縮后,下層濃稠污泥泵入板框壓濾機(jī)壓濾后使固液分離,干渣打包外運(yùn)。
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(xué)纖維毛細(xì)纖維細(xì)密性和綜合濾料的超細(xì)孔比表面積大的特點(diǎn),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(biāo)均達(dá)國家排放標(biāo)準(zhǔn),大部分處理后水可用于生產(chǎn)線。
8.5.5 調(diào)試運(yùn)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(biāo)。主要原因:廢水酸度太高,添加石灰量少,廢水pH值沒有達(dá)到10.5以上;化學(xué)反應(yīng)時間短,加PAM量不夠,沉淀效果差,進(jìn)行適當(dāng)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(jìn)水量太大,沒有控制好水流速度,進(jìn)入斜管沉淀池廢水流速快,攪拌強(qiáng)烈。適當(dāng)調(diào)整,及時排泥,問題解決了。
3)有機(jī)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(yīng)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(dāng)天配制當(dāng)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(fù)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(yīng)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(yùn)行三個月后,發(fā)現(xiàn)水質(zhì)慢慢變5)運(yùn)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(biāo),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(diǎn)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(yù)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。