化学沉淀/人工快渗处理磷化废水_工程设计

采用化学沉淀/人工快渗工艺处理酸洗磷化废水。运行结果表明：该工艺处理效果好，出水水质稳定，达到污水综合排放排放标准(GB8978-1996) 新扩改二级标准，为酸洗磷化废水的工程设计提供了一种新思路。
论文关键词：磷化废水，人工快渗，金属件加工，工程设计

　　磷化废水的主要特征为：磷酸盐排放量大[1]，主要以磷酸二氢锌等无机盐类的形式存在[2]，此外还有COD、石油类和悬浮物等污染物。当前磷化废水的在工程实践中的主流处理工艺为：化学沉淀/混凝气浮/砂滤/活性炭吸附[3]，工艺复杂，投药量多，运行费用高。本工程采用化学沉淀/人工快滤工艺对酸洗磷化废水进行处理，出水水质能稳定地达到污水综合排放排放新扩改二级标准。
　　1设计水质水量
　　安徽某电器实业公司生产废水来自于金属件半成品工段表面处理的磷化工艺。该公司的前处理工段把金属件半成品工件表面不可避免粘附的油脂类杂质去除以防不利于浸塑工艺中尼龙粉对工件的粘附性能。具体的生产工艺流程为：焊接后的半成品→脱脂→水洗1→酸洗→水洗2→中和→水洗3→表调→磷化→水洗4→热水洗→空压机干燥→进入浸塑过程。
　　从生产工艺流程和水平衡可以看出，主要的水污染源为除油脱脂工序废水，酸碱工序废水以及磷化过程中产生废水，经测定磷酸盐含量高达80mg/L左右，严重超标。由于磷化母液定期由专业公司回收，本工程设计规模为120 m3/d（24h×5m3/h）的清洗废水，出水需达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)新扩改二级标准，具体设计进、出水水质指标见表1。
　　表1设计进出水水质 mg/L（pH除外）
　　

水质指标	设计进水	设计出水
CODcr	≤350	≤150
TP(磷酸盐)	≤90	≤1.0
SS	≤140	≤70
石油类	≤200	≤10
Zn2+	≤20	≤4.0
pH	4-6	6-9

2废水处理工艺
　　2.1处理工艺流程
　　针对酸洗磷化废水的特点及该公司磷化车间排水现状，确定废水处理的重点为去除PO43-工程设计，石油类物质和COD，经大量的小试，拟采用化学沉淀/人工快滤工艺进行处理，工艺流程如图1所示。
　　
　　图1 废水处理工艺流程图
　　2.2工艺说明
　　废水经过格栅，隔油后进入到调节池，提升泵均匀输送进入反应槽，首先投入石灰乳，调节废水pH值至10.0～10.5，形成Ca3(PO4)2和Zn(OH)2细小沉淀物，从而大幅降低废水中TP及总锌的浓度。再通过絮凝剂PAM的作用，使废水中细小悬浮物和胶体物质聚集成大颗粒的絮凝体，同时完成乳化油、高分子树脂的胶体脱稳、凝聚过程，进入斜管沉淀池完成分离。砂滤池进一步去除水中的悬浮物，确保后续的快渗系统能够稳定运行cssci期刊目录。
　　人工快速渗滤(Constructed Rapid Infiltration System，简称CRI)是指有控制地将污水投放于人工构建的渗滤介质的表面，采用淹水和落干相交替的工作方式，利用土壤含水层对污水进行综合处理[4]。BOD5和SS的去除主要由过滤截留、吸附和生物降解作用共同完成；NH4-N通过硝化（落干）和反硝化作用（淹水）脱氮；由于人工快渗系统采用干湿交替的运转方式，其池内的滤料不需反冲洗，只需定期对快渗池表层填料进行常规的翻晒保养和补充。
　　污泥至污泥干化池干化，干化后的污泥外运处理。上层清液回流至调节池。
　　2.3主要构筑物及工艺参数
　　(1)格栅/隔油/调节池
　　格栅：尺寸L×B＝1.2 m×0.8 m，b＝10mm，过栅流速v=0.6m/s，不锈钢材质。
　　隔油池：尺寸L×B×H＝1.0 m×1.0 m×3.0 m，HRT=30min，钢砼结构；
　　调节池：尺寸L×B×H＝10.0 m×2.5 m×3.0 m，HRT=12.5h，钢砼结构。
　　配备：耐腐蚀泵（40FB-16A）2台（1备1用），流量Q=6.55m3/h，扬程H=12m，功率N=1.1 kW；水下推流机1台，N=2.2Kw工程设计，不锈钢防腐材质；电缆式浮球液位控制器2套。
　　(2)反应槽/斜管沉淀器
　　反应槽：尺寸：Ф×H=1200mm×2500mm，HRT=15～30min，有效容积V=2.5m3，1座，防腐钢结构。
　　斜管沉淀池：尺寸L×B×H＝4.0m×2.0m×3.5 m，水力停留时间5.5h，表面负荷0.60 m3/(m2·h)，1座，防腐钢结构。
　　配备：加酸/PAM计量泵2套，型号均为KD-80/0.6，流量80 L/h，出口压力7.6bar；酸/PAM储存箱2套：容积500L；石灰乳投加装置1套；搅拌机，型号ZJ-470，功率N=1.1kw，数量1台；蜂窝状斜管填料（Φ50）28 m3；工业在线pH计1套。
　　(3)砂滤池/反冲洗水池
　　砂滤池：尺寸L×B×H=1.4×1.2×1.5m，1座，钢砼结构，滤速v=3.5m/h，冲洗强度q＝8L/m2·s，工作周期T=48h；冲洗时间t=10min。采用下向流过滤方式，砂滤池底部装有砾石层，厚度为400mm，中间层为砂滤层，厚度为500mm，上部为300mm的清水层。砂滤池的出水管兼作反冲洗的进水管，运行和反冲洗通过水泵和阀门控制。
　　反冲洗水池：与砂滤池合建，位于砂滤池下面尺寸为1.4×1.2×2.0m，1座，钢砼结构。配备：设置反冲洗泵2台，1用1备，每台流量Q=36 m3/h工程设计，所需水泵扬程为H=23m，功率N=5.5kw。过滤池根据运行情况，进行不定期反冲洗
　　(4)CRI
　　CRI：尺寸L×B×H=20m×6m×2.0m，水力负荷q=1.0m3/m2·d，1座，钢砼结构，分2格。CRI采用干湿交替运行，单池工作时间为12h，1天工作2次，其中1h用来布水，5h用来排水，6h用来落干，湿干比为1：1。CRI系统主要由布水区、渗透区、集水区三部分组成。池内上层清水层厚为400mm。中间滤层采用附近河流冲积砂（(0.45 mm至0.75 mm）作为渗滤介质，厚度为1200mm，考虑到除磷作用，在饱水层内充填工业石灰，占总填料的5％，下层集水层采用粒径较大的砾石垫层，厚度为300mm，采用穿孔管集水。CRI现场图见图2。
　　配备布水和集水系统各1套：潜污泵（WQK10-12）2台（1备1用），流量Q=8m3/h、功率N=1.1kW。
　　
　　图2 CRI现场工作图
　　(5)污泥池
　　污泥池。尺寸L×B×H＝2.0 m×2.0 m×2.0 m，钢砼结构。
　　3运行费用及监测结果
　　3.1运行及监测结果
　　改工程于2010年6月施工结束，开始淹水，边运行边调试，经过3个月，系统正常运行cssci期刊目录。该工程投入运行半年以来，当地环保监测站对其处理后的水质多次进行了监测，结果表明设施运行非常稳定，处理效果良好，处理后出水水质见表2。
　　表2平均进水和出水水质及去除率 mg/L（pH除外）
　　

水质指标	平均进水	平均出水	去除率
CODcr	296	36.5	87.67%
TP(磷酸盐)	85.4	0.12	99.86%
SS	163	12	92.64%
石油类	15.1	2.8	81.46%
Zn2+	15.2	1.4	90.79%
pH	6.4	8.2	/

3.2结果分析
　　该工程运行结果表明，化学沉淀/人工快速渗系统对磷化污水具有较好的污染物去除效果工程设计，其对SS、TP及CODCr的平均去除率分别为92.64%、99.86%和87.67%。处理出水的平均浓度分别为12、0.12和36.5mg/L，均达到了污水综合排放标准(GB8978-1996) 新扩改二级排放标准。
　　该工艺特点表现为先通过常规化学沉淀大幅度去除TP、总锌、COD及石油类物质，在通过CRI深度处理。特别的是CRI经6个月的运行，经测定其入渗速率基本稳定，期间对表层约20cm的填料进行翻耕和晾晒一次。而CRI进水的平均浓度为2.45mg/L，出水中磷的平均浓度为0.12 mg/L，提升了近2.1%，说明填充工业石灰的CRI确实能在一定程度上可通过物理、化学作用强化对磷的去除效果，有效的解决了传统磷化废水需要活性炭吸附深度处理。由此可见，本治理工艺对总磷的去除效果较佳。达到了设计的预期治理目标，优于设计要求水质。
　　3.3监测结果及结果分析
　　3.4运行费用
　　处理费用主要包括电费、药剂费等。
　　电费：日用电量约为92W·h，以1.0元/kW·h计，即0.76元/吨。
　　药剂费。包括石灰乳、硫酸、PAM药剂，日处理费用为40元，即0.33元/吨。合除人工费外为1.09元/吨。
　　4结论
　　采用以化学沉淀除磷为基础，以人工快渗技术强化除磷及石油类物质为核心的联合工艺处理金属件半成品工段产生的磷化废水，完全可以达到预定的设计效果，有效减少了酸洗磷化废水的污染。

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