磷化廢水處理工藝

　　今天為大家介紹的污水處理技術是“磷化廢水處理工藝”

　　磷化廢水處理工藝，所述處理工藝包括向磷化廢水中加入氫氧化鈣懸濁液，攪拌均勻后加入混凝劑與復合生物質炭，實時監測出水處pH值;沉淀打入污泥槽，清液與工業廢酸混合二次沉淀，沉淀后的清液根據測得的總磷、鎳、COD值決定進行生化處理或排放至污水管網。本發明處理藥劑有效使用率大幅度提高，可接近100%，同時藥劑便宜易得明顯降低處理成本;處理過程僅需管控出水的pH值一項指標便可以保證出水的水質達標，更易操作;處理出水經調整pH值后再確認COD合格可進行直排，工藝得到大幅度的簡化，亦降低了運行處理的費用。

　　權利要求書

　　1.一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，所述處理工藝包括向磷化廢水中加入氫氧化鈣懸濁液，攪拌均勻后加入混凝劑與復合生物質炭，實時監測出水處pH值;沉淀打入污泥槽，清液與工業廢酸混合二次沉淀，沉淀后的清液根據測得的總磷、鎳、COD值決定進行生化處理或排放至污水管網。

　　2.根據權利要求1所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，所述處理工藝包括以下步驟：

　　a)將磷化廢水存儲池內的廢水使用提升泵打到攪拌反應槽內，在攪拌狀態下不斷滴加質量分數為8-10%的氫氧化鈣懸濁液，再繼續添加混凝劑與復合生物質炭，通過在線pH實時測量出水的pH值，并通過PLC控制氫氧化鈣懸濁液的滴加量，待出水pH為10.5-11時，停止滴加氫氧化鈣懸濁液，然后靜置沉淀;

　　b)將沉淀通過污泥泵或隔膜泵打至污泥槽，通過螺桿泵打入板框壓濾機內壓濾呈濾餅;清液經過管道混合器與工業廢酸混合，待pH為7-8時，進入二次存儲池進行二次沉淀;

　　c)清液根據測得的總磷、鎳、COD值決定進行生化處理或排放至污水管網。

　　3.根據權利要求1或2所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，混凝劑為質量比2:1的聚丙烯酰胺與聚合氯化鋁，加入量為1.5-2g每升磷化廢水。

　　4.根據權利要求1或2所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，復合生物質炭的制備方法如下：

　　1)、將脫水后紅藻、脫水后的椰殼、花生殼粉碎并混合后放置于炭化裝置中，在通大氣條件下以50-60℃/min的速度升溫至450-500℃并保持10-30min，結束后洗凈、干燥，得到預炭化物;

　　2)、將步驟1)的預炭化物與活性劑按質量比1：2-3混合并放置于微波輻射裝置中，在惰性氣體氛圍下先后進行低溫炭化和高溫炭化，其中低溫炭化溫度500-550℃，炭化時間2-4h;高溫炭化溫度為1250-1400℃，炭化時間4-6h;

　　3)、對炭化后的物質進行清洗、干燥，制得復合生物質炭。

　　5.根據權利要求4所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，所述紅藻、椰殼、花生殼的質量比為2:3-5:3-4。

　　6.根據權利要求4所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，活性劑為質量比為1:1的氫氧化鈣與氯化鋅的混合物。

　　7.根據權利要求4所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，在步驟2)的低溫炭化過程中，升溫速率為20-25℃/min，微波功率500-600W，微波頻率2450MHz;在高溫炭化過程中，升溫速率為30-45℃/min，微波功率800-1000W，微波頻率2450MHz。

　　8.根據權利要求4所述的一種磷化廢水處理工藝，其特征在于，在步驟2)的高溫炭化過程中，向微波輻射裝置內通入氨氣，相對于紅藻、椰殼、花生殼的總質量每100g，氨氣的通入量為2-4L/min。

　　說明書

　　一種磷化廢水處理工藝

　　技術領域

　　本發明涉及廢水處理，尤其涉及一種原料來源豐富、有效使用率高，降低成本，操作方便、工藝簡化的磷化廢水處理工藝。

　　背景技術

　　汽車工業生產工藝主要包括機械加工、成型、焊接、表面處理、涂裝、總裝等工序，其中表面處理和涂裝是排放廢水的主要工藝。目前汽車工業廢水的處理方法主要有生化處理法、物化處理法和膜分離法等。由于廢水種類多、污染濃度高，某些廢水可生化性差，單純的生化處理不能滿足達標要求;單純的物化處理不僅成本高，而且對溶解性有機物的去除效果也較差，出水也達不到排放標準;膜分離法和膜的性能有關，且運行費用高，采用較少。

　　涂裝生產過程中磷化處理是一種較為常見的前處理工藝，磷化膜層緊密、牢固的結合在金屬表面提供初步的防腐能力，同時磷化膜表面微觀結構為凹凸不平，增加了工件的表面積，可以明顯提高涂料與基體的附著力。磷化液的主要成分為酸式磷酸鹽，以磷酸二氫鋅為主針對不同的底材及使用需求增加某些特定成分，如汽車涂裝前處理工藝中使用的為含有鋅、錳、鎳離子的三元磷化液，鑄造工件使用的以磷酸二氫亞鐵為主的磷化液，還有以磷酸二氫鈣為主的磷化液。磷化液中的游離態磷、重金屬離子對自然環境具有較大的危害性，磷化后的工件清洗用水及廢棄的磷化液均需處理達標后方可排放�，F目前磷化廢水的處理方法以化學法為主，在攪拌的狀態下投加氫氧化鈉中和廢水的酸性并使金屬離子生成氫氧化物沉淀，投加氯化鈣使磷酸根生成磷酸鈣、羥磷灰石沉淀。接著投加無機絮凝劑聚合氯化鋁PAC和有機絮凝劑聚丙烯酰胺PAM。PAC的作用為促使微小沉淀聚合，PAM作為有機高分子絮凝劑依靠其復雜的線性結構和帶有一定電荷的基團吸附微小的沉淀，聚合為大塊的團狀沉淀，大大加速沉淀過程。處理完后的廢水進入沉淀槽內進行沉淀，底部沉淀的污泥打至污泥槽進行壓濾，上層清液溢流至與其它廢水混合后進行下一步生化處理。

　　磷化廢水處理過程中發揮作用的為氫氧根離子和鈣離子，現工藝中鈉離子及氯離子不參加反應，物料有效利用率經計算可知不足50%，原子經濟性太低，不符合綠色化學的原則，處理運行成本偏高。兩種藥劑搭配使用的比例不容易控制，常導致出水水質不達標需進行二次處理或者藥劑超量使用帶來浪費，無形中增加了該處理工藝的管控難度。處理完成的磷化廢水再次與其它廢水進行混合處理，增加了總體廢水的處理量，拉高了運行成本。

　　中國專利公布號CN104876392A，公布日為2015年9月2日，名稱為一種涂裝廢水處理工藝流程，該申請案包括通過粗柵欄，細柵欄過濾，油脂廢水進行破乳處理，污泥脫水回收利用，工件表面磷化，對電泳廢水集中處理，對涂裝廢水中高分子樹脂、顏料、粉劑、表面活性劑、助劑進行集中處理，氣浮，曝氣凈化，低濃度廢水混合，廢水進行批量處理，接入生物氧化池，廢水進行二級處理，采用膜分離技術把大分子有機物質截留，氨氮加入次氯酸鈉，鹽類回收，流砂過濾，把廢水進行活性炭過濾，凈水排放。其不足之處在于，步驟較多，操作略顯復雜。

　　發明內容

　　本發明的目的在于為了解決現有處理磷化廢水工藝步驟較多，操作復雜，成本較高的缺陷而提供一種原料來源豐富、有效使用率高，降低成本，操作方便、工藝簡化的磷化廢水處理工藝。

　　為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

　　一種磷化廢水處理工藝，所述處理工藝包括向磷化廢水中加入氫氧化鈣懸濁液，攪拌均勻后加入混凝劑與復合生物質炭，實時監測出水處pH值;沉淀打入污泥槽，清液與工業廢酸混合二次沉淀，沉淀后的清液根據測得的總磷、鎳、COD值決定進行生化處理或排放至污水管網。在本技術方案中，本發明使用氫氧化鈣，其組成部分氫氧根及鈣離子恰好是現處理工藝中發揮處理作用的成分，理論上使用該藥劑進行廢水的處理物料利用率可達到100%，且該藥劑廉價易得，是進行磷化廢水處理的有效處理劑。

　　植物材料制備的生物炭具有多孔性，包含大量微米級至納米級的分級多孔精細結構;復合生物炭是由植物生物質在完全或部分缺氧的情況下，經熱解炭化產生的一類高度芳香化的難熔性固態物。其具有多孔性，表面積大和表面帶有大量的負電荷等特性，表現出極強的重金屬吸附能力，能夠吸附多種重金屬。生物炭中有機炭含量可以高達 90%，具有很高的生物化學和熱穩定性，可長期穩定地存在于環境中而不易被礦化。而磷化廢水中重金屬含量較高，使用復合生物質炭可以將這些重金屬吸附，從而在氫氧化鈣作用下更進一步去除重金屬污染。

　　作為優選，所述處理工藝包括以下步驟：

　　a)將磷化廢水存儲池內的廢水使用提升泵打到攪拌反應槽內，在攪拌狀態下不斷滴加質量分數為8-10%的氫氧化鈣懸濁液，再繼續添加混凝劑與復合生物質炭，通過在線pH實時測量出水的pH值，并通過PLC控制氫氧化鈣懸濁液的滴加量，待出水pH為10.5-11時，停止滴加氫氧化鈣懸濁液，然后靜置沉淀;

　　b)將沉淀通過污泥泵或隔膜泵打至污泥槽，通過螺桿泵打入板框壓濾機內壓濾呈濾餅;清液經過管道混合器與工業廢酸混合，待pH為7-8時，進入二次存儲池進行二次沉淀;

　　c)清液根據測得的總磷、鎳、COD值決定進行生化處理或排放至污水管網。

　　作為優選，混凝劑為質量比2:1的聚丙烯酰胺與聚合氯化鋁，加入量為1.5-2g每升磷化廢水。

　　作為優選，復合生物質炭的制備方法如下：

　　1)、將脫水后紅藻、脫水后的椰殼、花生殼粉碎并混合后放置于炭化裝置中，在通大氣條件下以50-60℃/min的速度升溫至450-500℃并保持10-30min，結束后洗凈、干燥，得到預炭化物;

　　2)、將步驟1)的預炭化物與活性劑按質量比1：2-3混合并放置于微波輻射裝置中，在惰性氣體氛圍下先后進行低溫炭化和高溫炭化，其中低溫炭化溫度500-550℃，炭化時間2-4h;高溫炭化溫度為1250-1400℃，炭化時間4-6h;

　　3)、對炭化后的物質進行清洗、干燥，制得復合生物質炭。

　　在本技術方案中，由于紅藻、椰殼、花生殼中含有易揮發物質，如果直接進行炭化會導致生物質炭的雜質含量較高，因此在步驟1)中，對紅藻、椰殼、花生殼進行通大氣升溫預處理，在此過程中，紅藻、椰殼、花生殼中的易揮發物質在遇氧以及高溫狀態下迅速氧化燒失，這些易揮發物質的燒失，不僅減少了雜質的含量，同時也在預炭化物的基體上生成了大量的空隙，增大了比表面積，便于在后續炭化過程中與活性劑接觸。

　　選用微波輻射加熱對預炭化物進行炭化，微波輻射加熱是通過被加熱體內部偶極分子的高頻往復運動，使分子間相互碰撞產生大量摩擦熱量，繼而使物料內外部同時快速均勻升溫。微波輻射加熱具有操作簡單、升溫速率快、反應效率高、加熱均勻性好等優點。炭化過程分為低溫炭化以及高溫炭化兩個步驟，在低溫炭化過程中，原料中的有機化合物在絕氧以及高溫條件下分解為炭和各種氣體。其中碳源到達玻璃化轉變溫度后，其剛性降低，柔性增強，在此溫度下，活性劑氫氧化鉀、氫氧化鈉與C反應生成碳酸鉀、碳酸鈉，碳酸鉀、碳酸鈉又分解為氧化鉀、氧化鈉和二氧化碳，由于此時炭材料的柔性較強，可塑性較高，氣體生成時能夠在炭基體中生成大量孔隙，在此溫度下保持較長時間，有利于增大炭的比表面積。在高溫炭化過程中，碳源繼續升溫后又生成剛性較強的炭，此時炭的結構已基本固定，由于剛性增強，大的孔隙已無法生成。這時碳酸鉀、碳酸鈉、氧化鉀、氧化鈉與C生成的金屬鉀、金屬鈉的沸點已達到(鉀沸點760℃，鈉沸點880℃)，生成鉀蒸汽、鈉蒸汽，這些高溫的蒸氣能夠在炭基體上生成尺寸較小的微孔，進一步增加炭的比表面積。

　　復合生物質炭選用紅藻、椰殼、花生殼為前驅體，由于這些混合物自身結構的特殊性，由上述前驅體制得的復合生物質炭具有極高的活性，且制得的復合生物質炭各種尺寸的孔含量豐富，表面積大和表面帶有大量的負電荷等特性，表現出極強的重金屬吸附能力，能夠吸附多種重金屬，與反應物的接觸面積大，反應效率高。

　　作為優選，所述紅藻、椰殼、花生殼的質量比為2:3-5:3-4。

　　作為優選，活性劑為質量比為1:1的氫氧化鈣與氯化鋅的混合物。

　　作為優選，在步驟2)的低溫炭化過程中，升溫速率為20-25℃/min，微波功率500-600W，微波頻率2450MHz;在高溫炭化過程中，升溫速率為30-45℃/min，微波功率800-1000W，微波頻率2450MHz。

　　作為優選，在步驟2)的高溫炭化過程中，向微波輻射裝置內通入氨氣，相對于紅藻、椰殼、花生殼的總質量每100g，氨氣的通入量為2-4L/min。在本技術方案中，盡管對原料在炭化前經過預處理去除雜質，但是還是含有少量的硫，因此需要對其進行脫硫處理。在高溫下氨氣會在裝置內生成具有強還原性的氫，氫能夠與炭材料中的碳硫鍵反應，從而將硫脫除。

　　本發明的有益效果是：

　　1)處理藥劑有效使用率大幅度提高，可接近100%，同時藥劑便宜易得明顯降低處理成本;

　　2)處理過程僅需管控出水的pH值一項指標便可以保證出水的水質達標，更易操作;

　　3)處理出水經調整pH值后再確認COD合格可進行直排，工藝得到大幅度的簡化，亦降低了運行處理的費用。

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