汽车厂磷化废水处理工艺
汽车厂磷化废水处理工艺
某汽车厂磷酸盐废水处理工艺
1.项目意义
磷化是汽车涂装工艺的第一步，是利用磷酸或含磷酸盐的溶液对金属进行处理的过程
在表面形成一层不溶性磷酸盐膜的过程。一般的磷化工艺包括碱洗除油、酸洗除锈、磷化
在化学和钝化处理过程中，会产生大量污染物，特别是磷酸盐的排放严重超标。
其污染程度较重，所含污染物种类繁多，若直接排入河流或湖泊，将造成大量水体的富营养化。
藻类过度生长造成水质恶化、湖泊退化，严重破坏水生态环境，威胁水质。
生物的生存和人类的健康。
因此处理磷化废水并使其达到排放标准已经成为亟待解决的问题。
废水处理已成为必然，由于污染物种类繁多，给污水处理带来了一定的麻烦。
2. 国内外现状
磷酸盐是污水综合排放标准（-1996二级标准）严格控制的指标。
过量排放，会造成水体富营养化，水质恶化。
物理化学方法及其组合。大多数方法是将废水中的磷酸根离子转化为不溶性
使固体成分沉淀下来，达到除磷的效果，目前应用最为广泛的是化学法和生物法。
其中化学除磷具有处理效率高、效能稳定、简单易操作等优点，是处理高浓度磷的良好选择。
处理废水最有效的方法之一。
生物除磷是基于聚磷菌在好氧和厌氧条件下吸收和释放磷的原理。
除磷的方法是交替操作厌氧和厌氧系统。在厌氧条件下，
兼性细菌通过发酵将可溶性BOD转化为低分子量的发酵产物——挥发性有机酸。
聚磷酸盐积累细菌吸收这些挥发性脂肪酸或来自原废水的挥发性脂肪酸，并将其同化到细胞内的碳能储存中。
（PHB/PHV），该过程所需的能量来自多磷酸盐的水解（以及细胞内糖的发酵），从而导致
在有氧条件下，聚磷菌的活性得到恢复，多余的磷酸盐以磷酸盐的形式储存起来。
生长所需的磷量由PHB/PHV氧化代谢产生的能量用于磷的吸收和磷的合成。
该方法在合理条件下可以去除废水中90%的磷。
生物除磷高度依赖于废水中的有机物浓度（BOD）。
当含量超过10mg/L时，出水很难达到磷的排放标准，因此往往需要对出水进行二级处理。
除磷处理。
化学除磷的基本原理是通过加入化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀，然后
除磷的目的是通过固液分离去除废水中的沉淀物，反应过程中化学沉淀和絮凝同时发生。
化学除磷常用的金属盐有三种：
-1：钙盐、铁盐、铝盐。一般认为磷酸盐沉淀是通过与钙离子、PO4铁离子或
采用化学沉淀法，析出铝离子。
此外，还有吸附法，以及结合使用生物化学和化学方法去除废水中的磷，还有一些
先进的
3.基本原则
磷化废水的处理方法有很多种，这里主要采用化学方法除磷。
由于废水中主要含有镍、锌离子及磷酸根离子，因此加入碱性物质可使其
它们产生沉淀，废水可以通过过滤等单元操作净化。由于铁盐和铝盐的相对成本
高，来源不如钙盐广泛，且含磷废弃物浓度高
水量较小，生产沉淀稳定，因此从磷化废水处理技术及经济效益考虑，
目前汽车厂磷化废水处理多采用钙磷沉淀法，钙通常以Ca(OH)2形式加入
当废水的pH值升高到约10以上时，过量的2
钙离子会与磷酸盐反应形成羟基磷灰石沉淀。
其机制如下：
,,,,,,,,,,,,
从上述反应式可知，磷酸盐在碱性条件下与钙离子发生反应，生成羟基磷酸钙。
说明随着pH值的升高，反应更加完全，pH值在10.5左右时，沉淀中即可形成磷酸盐。
钙溶解度下降到较低水平；pH值在11左右，可去除90%以上的磷酸盐；pH值为
在13左右除磷效果最好，去除率可达95%。化学除锌技术包括硫化物法
及碱性混凝沉淀等。氢氧化钙溶液沉淀除去锌，Zn(OH)溶度积Ksp=1.2×2
-1710，基于氢氧化物沉淀M(OH)-溶解平衡和水离子积n
+-Kw = [H][OH]，可计算出氢氧化物沉淀的pH值，即
n,；加入氢氧化钠调节pH值，控制混凝pH=14-1/n（log[M]-），
沉淀的最佳pH值为8.5、9.0，pH>10时，氢氧化锌沉淀易溶解于
2、离子，所以经过一段时间的反应沉淀后，需要进行固液分离。
离子浓度可达到国标1996年的排放标准4mg/L。
,16体积，我们可以看出Ni(OH)的溶度积表明镍离子和锌离子可以Ksp0,5.471,2
当pH>10时，氢氧化锌与磷酸盐可形成可溶性盐，因此
将镍离子和锌离子从磷酸盐中分离出来。
将镍离子与氢氧化钙溶液混合，使溶液pH值在8.5~9.0之间，使镍离子和锌离子
待沉淀更完全后，过滤除去沉淀物。然后向滤液中加入氢氧化钙溶液，调节
保持pH值在10以上，使磷酸根离子完全沉淀，然后过滤，即可达到
-1996 2 级,,,,10462
标准。在沉淀过程中加入一些混凝剂（三氯化铁和PAM），以加速沉淀颗粒的混凝。
使得沉淀过滤过程更加节省时间。
4 工艺设计与计算
4.1 原水水质水量分析及国家标准
某汽车厂废水产生量为20t/d，考虑到该厂废水排放余量要求，设计水量为
22t/d。经分析，某汽车厂磷化废水成分经处理后应能达到中华人民共和国标准。
-1996二级标准对照如下：
表1 汽车废水成分及二级标准
测试项目 单元测试结果 二级标准
允许
外观：淡绿色液体
3--1 磷酸盐（以 PO 计）g?L7501.04
pH 值 3.36-9
-?L15.6150
-1Cumg?L-1Femg?L-1Nimg?L2861.0
-1Znmg?L1044.0
4.2 工艺流程
该厂磷化废水处理工艺是将废水经栅栏进入调节池。
用NaOH将溶液的pH值调节到7左右，然后放入碱沉淀槽中。加入化学品使溶液
pH达到8左右，锌、镍离子即可完全析出。由于加入的烧碱（NaOH）纯度高，溶液
溶解性好，处理水中沉淀物少，除锌效果好，易达标排放。同时加入部分混凝剂
七水硫酸亚铁与PAM加速沉淀物的凝聚，然后过滤沉淀物，滤液进入反应（沉淀）
泳池，补充氧气
3-七水硫酸亚铁钙与PAM，调节pH为10左右，使离子生成PO4羟基磷灰石
石灰石的沉淀加速了其凝结，可使其快速沉降。
最后一步就是用活性炭进行过滤，因为活性炭是水处理中最常用的吸附剂。
吸附性能好，化学稳定性好，不易破碎，气流阻力小，常用粉状、颗粒状，
该工艺利用活性炭巨大的比表面积，充分吸收废水中微量残留磷及其他污染物。
进一步确保工艺处理能达到国家污水处理二级排放标准。
蒸汽格栅调节罐碱沉淀罐反应罐车格栅废
沉淀水
斜管沉淀池、曝气池排出的活性炭达标
污泥回流
图1 磷化废水处理工艺流程图
4.3 参数计算
2+-Zn + 2OH = Zn(OH)?2
2+-Ni + 2OH = Ni(OH)?2
,,,3 磷酸钙,,,,,,,,
- 17Zn(OH)溶度积K = 1.2×10, Ni(OH)溶度积2sp2
n+,16，由于pH=14-1/n×(log[M]-logK)，计算得出Ksp 0,5.471，sp 氢氧化锌和氢
氧化镍完全沉淀的pH值约为8，因此第一步是让它们先沉淀，然后
过滤后调节pH值，使磷酸根离子、钙离子和氢氧根离子生成羟基磷灰石
石灰石沉淀。
4.4 沉淀处理方法
该工厂废水处理后的废渣主要为羟基磷灰石。
它可用于制造纳米材料和药物。在医学上，它可以用作骨替代材料、整形外科和牙科
科学、层析纯化、补钙等等，但是工厂的废渣显然不能用于此。
至于回收方式，考虑到废渣数量较大，可以考虑和复合肥生产厂家协商，低价出售。
用于废物回收。
5.经济核算
汽车厂磷化废水处理的经济成本主要有设备成本、电费、人工成本、
按一般化学除磷方法，氢氧化钙和七水硫
亚铁酸和PAM混凝剂非常便宜，所用的设备不是特别先进，污水处理技术
该技术也比较成熟，因此每立方米污水的处理成本对于汽车厂来说是可以承受的。
上升。
6. 总结
喷漆可以使汽车更耐腐蚀、更具有装饰性，并延长其使用寿命，提高产品
质量与价值。汽车及其零部件涂装是汽车制造过程中最大的废水来源，也是最大的废水排放源。
随着国内外汽车工业的发展，汽车涂装废水的排放量逐年增加，对环境造成了很大的影响。
随着磷化工业的不断发展,磷化废水的污染也越来越严重,因此磷化废水的产生量也越来越大,对环境的污染也越来越严重。
该方法除磷使排水达到国家二级标准，并产生大量的羟基磷灰石沉淀。
然而，大量的羟基磷灰石沉淀不能得到有效利用，而且,,,,10462
作为废渣处理，从环保角度来说，该处理方法没有利用磷。
造成了浪费，因此这种处理磷化废水的方法还有待改进。
汽车涂装废水的水质取决于涂装工艺过程，因此需要对涂装工艺过程有深入的了解。
还应结合实际情况，注重水质的均匀性，保持水质的稳定性，合理控制化学药剂的使用量。
降低汽车涂装加工成本，保证加工系统稳定正常运行。
参考
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科学与管理 2007
[4] 陶秀成, 黄晓佳, 胡玉婷. 汽车涂装废水处理工艺设计及运行
实践[J].安徽化工2008