CN110092524B - 一种高浓度磷化废水的处理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种高浓度磷化废水的处理方法，包括以下步骤：（1）向磷化废水中投加混凝剂PAC（聚合氯化铝）和磁粉，搅拌混合得到一级混合体系；（2）向一级混合体系中加入助凝剂PAM（聚丙烯酰胺）搅拌混合得到二级混合体系；（3）采用气浮机对二级混合体系进行气浮分离，得到出水和浮渣，该方法结合了磁混凝和气浮技术，不仅减少了药剂的使用量，同时也减少了处理时间和占地面积，提高了处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种高浓度磷化废水的处理方法及系统。
背景技术
机械工业常对零件采用磷化处理形成保护层，磷化工艺是指将金属工件浸入磷酸盐溶液中进行化学处理，利用含磷酸或含磷酸盐的溶液在金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜的过程，是汽车涂装工艺的前道工序。在工业生产中，为了增加磷化膜的防腐蚀性和增大涂料与金属基底附着力的作用，通常在磷化液中添加Mn2+、Ni2+、Cu2+等重金属离子或者电位比铁正的金属盐(如铜盐、镍盐等)，能缩短成膜时间，减小结晶尺寸，改变结晶形态，提高膜的防护性、抗碱性和涂装性。其中镍的作用更显著，过量不会产生不良影响，以此来改进磷化液的性能。
磷化过程一般包括碱洗除油、酸洗除锈、磷化和钝化处理，在此过程中产生大量的污染物，尤以磷酸盐的排放量大，超标严重。磷化废水处理方法很多，具体方法有凝聚法、吸附法、电化学法、离子交换法和沉淀法等。
目前，通常采用化学沉淀法处理磷化废水，这是一种有效实用的处理方法，其特点在于操作简单，处理效果好，消耗药剂少，经济效益显著。混凝沉淀是常用的固液分离技术，向水中加入絮凝剂、助凝剂将废水中的悬浮物、胶体凝聚成粒径较大的絮体，絮体在沉淀池内沉淀，从而达到水质净化的目的。但通常在絮凝剂加药量大，絮体沉降速度慢等问题，导致占地面积大，结构复杂，不易操作，使用效果差，不符合实际使用要求。
发明内容
本发明提供一种高浓度磷化废水的处理方法，该方法结合磁混凝和气浮分离技术，能够快速、高效的实现废水中磷的去除。
一种高浓度磷化废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）向磷化废水中投加混凝剂PAC（聚合氯化铝）和磁粉，搅拌混合得到一级混合体系。
（2）向一级混合体系中加入助凝剂PAM（聚丙烯酰胺）搅拌混合得到二级混合体系；
（3）采用气浮机对二级混合体系进行气浮分离，得到出水和浮渣。
优选的，所述磷化废水的pH范围为7～9。
该pH范围能够保证废水在絮凝反应池中能够维持PAC絮凝，并且保证重金属能够沉淀下来；此外，在中性条件下处理效果最佳。
混凝剂具备较强的吸附能力，对于污染物的混凝沉淀效果佳，然而由于混凝剂处理后产生的矾花小，在去除污染物的时候，会残留一些小矾花及细微污染物，容易造成二次污染的滋生，达不到理想效果。因此，必须在使用混凝剂后投加絮凝剂，絮凝剂将混凝沉淀的小矾花及细小悬浮污染物絮凝成大的絮团然后去除，达成效果佳。
优选的，所述PAC的聚合程度m≤10，中性程度n为1-5。
优选的，所述PAM的离子度为20%~50%，分子量为800万-1800万。
优选的，所述磁粉的平均粒径为400目。
优选的，所述步骤（1）中，所述PAC的投加量为50-100mg/L，所述磁粉的投加量为10-20mg/L。
优选的，所述步骤（2）中，所述PAM的投加量为20-30mg/L。
优选的，所述步骤（1）中，所述搅拌混合的时间为20-40 min。
优选的，所述步骤（2）中，所述搅拌混合的时间为20-40min。
本发明还提供一种基于上述方法的工艺系统，该系统结构简单，耗时短，占地面积小，处理效率高的特点。
一种基于上述方法的处理系统，依次包括进水管、一级混合池、二级混合池、气浮池和出水管，所述一级混合池、二级混合池和气浮池之间依次通过输送管道连通，废水自进水管接入一级混合池，在一级混合池中与混凝剂PAC和磁粉强制搅拌形成一级混合池体系，一级混合体系通过输送管道流入二级混合池，在二级混合池中与助凝剂PAM强制搅拌形成二级混合体系，二级混合体系通过输送管道流入气浮池，二级混合体系气浮池中分离为浮渣和出水，出水通过出水管接出气浮池。
优选的，所述进水管上设有用于调节进水pH的pH自动调控系统，所述pH主动调控系统包括用于监测进水流量和pH的监测器和调节进水pH的管道混合器。
优选的，所述出水管上设有Ni含量监测器，所述Ni含量监测器之后设有回流管，所述回流管与进水管接通，所述回流管上设有阀门I，所述出水管上还设有阀门II，所述阀门I和II与Ni含量监测器。
上述Ni含量监测器用于监测出水中Ni的含量，当监测器监测到出水中Ni含量超出《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L时，其控制阀门II关闭，同时打开阀门I，使Ni含量未达标的出水重新自进水管进入系统，进行二次处理，当出水中的Ni含量达标后，Ni含量监测器控制阀门I关闭，阀门II打开，使出水进入下一级处理。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述方法的磁混凝过程中由于磁粉的参与，使得形成的絮团更为紧密和结实，吸附效果更好，但絮团越紧密余越容易沉淀，一般来说，都采用沉淀池分离絮团和出水，本发明方法结合磁粉的粒径和用量以及混凝剂和助凝剂的用量的调整，使得絮团不易沉淀，使得经絮凝后的絮团适合气浮分离工艺，如此不仅减少了药剂的使用量，同时也减少了处理时间和占地面积，提高了处理效率。
2.本发明所述方法的磷酸盐去除率高达60-90%，出水中Ni的含量可达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物的排放标准。
3.本发明所述方法中投加的磁粉和絮凝剂对细菌、病毒、油及多种微小粒子都有很好的吸附作用，因此对该类污染物的去除效果比传统工艺要好，同时本发明所述系统的结构简单，能改善目前混凝沉淀絮凝剂加药量大，运行成本高的不足之处。
4.本发明所述方法中投加的磁性物质能吸附更多的污染物，加速含磷絮体析出，可以大大缩短析出时间，使整个工艺的停留时间很短，因此对包括TP 在内的大部分污染物，出现反溶解过程的机率非常小。
5.本发明所述方法中的气浮分离的控制和操作简便，溶气系统产生的气泡细微、弥散均匀，气浮处理效果较比同类产品得到大幅度改善，具有节省能耗、节省系统配套设备、节省空间、无堵塞、易维护等特点。
附图说明
图 1是一种高浓度磷化废水的处理系统的示意图。
1-进水管、11-pH自动调控系统、2-一级混合池、3-二级混合池、4-气浮池、5-出水管、51-Ni含量监测器、52-回流管、6-输送管道。
具体实施方式
以下结合附图对发明进行进一步的说明。
需要说明的是：实施例中所使用的PAC中含Al2O3≥28%，购买于巩义市芝田瑞鑫供水材料厂；所使用的PAM分子量为800万，固含量≥90%，购买于濮阳市成业制造有限公司；磁粉的粒径为400目，购买于上海水田材料科技有限公司。实施例中所采用的其他试剂与材料，若无特殊说明均可通过市售渠道获得。
实施例 1
参见图1，一种高浓度磷化废水的处理系统；依次包括进水管1、一级混合池2、二级混合池3、气浮池4和出水管5，所述一级混合池2、二级混合池3和气浮池4之间依次通过输送管道6连通，废水自进水管1接入一级混合池2，在一级混合池2中与混凝剂PAC和磁粉强制搅拌形成一级混合池体系，一级混合体系通过输送管道6流入二级混合池3，在二级混合池3中与助凝剂PAM强制搅拌形成二级混合体系，二级混合体系通过输送管道6流入气浮池4，二级混合体系气浮池分离为浮渣和出水，出水通过出水管接出气浮池。
所述进水管1上设有用于调节进水pH的pH自动调控系统，所述pH主动调控系统包括用于监测进水流量和pH的监测器和调节进水pH的管道混合器。
所述出水管5上设有Ni含量监测器51，所述Ni含量监测器之后设有回流管52，所述回流管52与进水管1接通，所述回流管52上设有阀门I，所述出水管5上还设有阀门II，所述阀门I和II与Ni含量监测器51。
上述Ni含量监测器用于监测出水中Ni的含量，当监测器监测到出水中Ni含量超出《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L时，其控制阀门II关闭，同时打开阀门I，使Ni含量未达标的出水重新自进水管进入系统，进行二次处理，当出水中的Ni含量达标后，Ni含量监测器控制阀门I关闭，阀门II打开，使出水进入下一级处理。
实施例2
一种高浓度磷化废水的处理方法，
待处理的污水的COD平均为251.637 mg/L，总磷浓度平均为267.851 mg/L，总镍含量平均为14.332mg/L，将污水按以下步骤处理：
（1）调节pH：磷化废水经在线实时调控pH值稳定在中性范围6~7；
（2）1级混合：磷化废水通过提升泵泵入絮凝反应池，投加50mg/L PAC混凝剂和10mg/L磁粉，搅拌混合反应25min，形成一级混合体系；
（3）2级混合：一级混合体系进入助凝反应池，投加20mg/L PAM助凝剂，搅拌混合反应25min形成二级混合体系；
（4）气浮分离：二级混合体系进入气浮池，停留60min，气浮分离，浮渣进入污泥池进行处理，出水进入出水管。
（5）Ni含量监测：出水经Ni含量监测器监测，Ni含量达标，阀门II打开，出水进入下一级处理。
经过处理后，出水COD含量平均为75.254mg/L，去除率为70%；总磷含量为45.329mg/L，去除率为83%；Ni含量为0.957mg/L，去除率为93%，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L。
实施例3
一种高浓度磷化废水的处理方法，
待处理的污水的COD平均为370.311 mg/L，总磷浓度平均为273.862 mg/L，总镍含量平均为16.663mg/L，将污水按以下步骤处理：
（1）调节pH：磷化废水经在线实时调控pH值稳定在中性范围6~7；
（2）1级混合：磷化废水通过提升泵泵入絮凝反应池，投加75mg/L PAC混凝剂和15mg/L磁粉，搅拌混合反应30min形成一级混合体系；
（3）2级混合：以及混合体系进入助凝反应池，投加30mg/L PAM助凝剂，搅拌混合反应30min形成二级混合体系；
（4）气浮分离：二级混合体系进入气浮池，停留80min，气浮分离，浮渣进入污泥池进行处理，出水进入出水管；
（5）Ni含量监测：出水经Ni含量监测器监测，Ni含量达标，阀门2打开，出水进入下一级处理。
经过处理后，出水COD含量平均为62.012mg/L，去除率为83%；总磷含量为37.134mg/L，去除率为86%；Ni含量为0.940mg/L，去除率为94%，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L。
实施例4
一种高浓度磷化废水的处理方法，
待处理的污水的COD平均为530.938 mg/L，总磷浓度平均为305.916mg/L，总镍含量平均为17.707mg/L，将污水按以下步骤处理：
（1）调节pH：磷化废水经在线实时调控pH值稳定在中性范围6~7；
（2）1级混合：磷化废水通过提升泵泵入絮凝反应池，投加100mg/L PAC混凝剂和20mg/L磁粉，搅拌混合反应40min形成一级混合体系；
（3）2级混合：一级混合体系进入助凝反应池，投加40mg/L PAM助凝剂，搅拌混合反应40min形成二级混合体系；
（4）气浮分离：二级混合体系进入气浮池，停留90min，浮渣进入污泥池处理，出水进入出水管。
（5）Ni含量监测：出水经Ni含量监测器监测，Ni含量达标，阀门II打开，出水进入下一级处理。
经过处理后，出水COD含量平均为71.342mg/L，去除率为87%；总磷含量为28.411mg/L，去除率为91%；Ni含量为0.849mg/L，去除率为96%，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L。
对比实施例1
1级混合投加100mg/L PAC混凝剂和20mg/L磁粉，搅拌混合反应25min；2级混合投加40mg/L PAM助凝剂，搅拌混合反应25min；分离过程不采用气浮工艺，采用沉淀工艺，沉淀时间增加至120min，其他条件与实施例2相同。经处理后出水COD含量平均为74.161mg/L，去除率为71%；总磷含量为50.024mg/L，去除率为81%；Ni含量为0.857mg/L，去除率为94%，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L。
对比实施例2
1级混合中不添加磁粉，PAC混凝剂投加量为120mg/L，搅拌混合反应30min；2级混合PAM助凝剂投加量为50mg/L，其他条件与实施例3相同。经过处理后，出水COD含量平均为65.714 mg/L，去除率为82%；总磷含量为40.227mg/L，去除率为85%；Ni含量为0.986mg/L，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L。
对比实施例3
1级混合中不添加磁粉；分离过程不采用气浮工艺，采用沉淀工艺，其他条件与实施例3相同，其他条件与实施例4相同。经处理后，出水COD含量平均为213.457mg/L，去除率为60%；总磷含量为102.412mg/L，去除率为65%；Ni含量为2.336mg/L，高于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）第一类污染物最高允许排放浓度1mg/L，需进行二次处理直至达标。
根据上述实施例和对比例的结果可知，相较于传统的沉淀工艺，本发明的高浓度磷化废水的处理方法仅需少量的磁粉、PAC和PAM即可实现对高浓度磷化废水的处理，磷去除率更高。
Claims (5)
1.一种高浓度磷化废水的处理方法，包括以下步骤：
（1）向pH=7～9的磷化废水中投加混凝剂PAC和磁粉，搅拌混合得到一级混合体系；
（2）向一级混合体系中加入助凝剂PAM搅拌混合得到二级混合体系；
（3）采用气浮机对二级混合体系进行气浮分离，得到出水和浮渣；
所述步骤（1）中，所述PAC的投加量为50-100mg/L，所述PAC的聚合程度m≤10，中性程度n为1-5，所述磁粉的投加量为10-20mg/L，所述磁粉的平均粒径为400目；
所述步骤（2）中，所述PAM的离子度为20% ~ 50%，分子量为800万~ 1800万，所述PAM的投加量为20-30mg/L。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述搅拌混合的时间为20-40 min。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述搅拌混合的时间为20-40min。
4.一种高浓度磷化废水的处理系统，其特征在于，依次包括进水管、一级混合池、二级混合池、气浮池和出水管，所述一级混合池、二级混合池和气浮池之间依次通过输送管道连通，废水自进水管接入一级混合池，在一级混合池中与混凝剂PAC和磁粉强制搅拌形成一级混合池体系，一级混合体系通过输送管流入二级混合池，在二级混合池中与助凝剂PAM强制搅拌形成二级混合体系，二级混合体系通过输送管流入气浮池，二级混合体系气浮池中分离为浮渣和出水，出水通过出水管接出气浮池。
5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述进水管上设有用于调节进水pH的pH自动调控系统，所述pH自动调控系统包括用于监测进水流量和pH的监测器和调节进水pH的管道混合器；所述出水管上设有Ni含量监测器，所述Ni含量监测器之后设有回流管，所述回流管与进水管接通，所述回流管上设有阀门I，所述出水管上还设有阀门II，所述阀门I和II与Ni含量监测器相连。
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