两级氯化钙化学沉淀法处理电冰箱_洗衣机生产含磷废水

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1、?digestion system for solid wastes. Biotech. Bioeng, 1987, 30: 8448499? 丁琼. 硫酸盐废水厌氧生物处理的研究: 学位论文 . 北京: 清华大学环境科学与工程系, 199210 左剑恶. 高浓度硫酸盐有机废水生物处理新工艺的研究: 学位论文 . 北京: 清华大学环境科学与工程系, 1995?作者通讯处: 100084 清华大学环境科学与工程系? E ? mail: zwp ?den mail. tsinghua. edu. cn? 修回日期: 2000? 11 ? 24?两级氯化钙化学沉淀法处理电冰箱、 洗衣机生产含磷废水刘

2、绍根 ? 张世平 ? 黄显怀? ? 提要? 介绍了两级氯化钙化学沉淀法处理家电生产前处理工序含磷废水的工程实践。结果表明, 在进水磷酸盐( 以 P 计) 为 10 50 mg/ L 时, 分别控制钙磷化学计量比为 2?1、 5?1, pH 为 10?010?5、 10?5 11?0, 经过两级化学沉淀处理, 出水磷酸盐( 以 P 计) 为 0?174 0?189 mg/ L。 关键词 ? 洗衣机和电冰箱生产 ? 氯化钙 ? 两级化学沉淀? 含磷废水0? 概述合肥荣事达( 集团) 有限公司所属洗衣机公司和 电冰箱公司位于合肥市高新技术开发区。洗衣机箱体外壳是由冷轧式镀锌铁皮喷塑而成, 喷塑前必须

3、 经过前处理; 电冰箱公司高速双排平板喷涂线上冷轧钢板喷塑前也必须经过前处理。前处理的主要工 序为脱脂、 磷化, 所用脱脂剂主要成分为苏打、 表面活性剂等, 洗衣机公司磷化液主要成分为磷酸二氢 锌, 电冰箱公司磷化液主要成分为磷酸二氢钠, 因此前处理工段排放废水含有油污、 Zn2+、 磷酸盐等有 毒有害物质, 特别是磷酸盐含量高。1995 年建成投入运行的洗衣机公司废水处理 站因存在以下问题而需要扩容改造: ( 1) 由于电冰箱公司建成投产并排放废水, 原废水处理站处理能力 不足; ( 2) 出水水质的要求越来越严, 原废水处理工艺不能满足达标排放的要求。 1? 原废水处理站基本情况1?1?

4、设计水量、 水质和处理要求 Q= 15 m3/ h; COD 150 mg/ L, 总锌 15 mg/ L,磷酸盐( 以 P 计) 50 mg/ L, 油 35 mg/ L, pH= 7 8。处理水水质要求: COD 150 mg/ L, 总锌 4?0 mg/ L, 磷酸盐( 以 P 计) 1?0 mg/ L, 油 10 mg/ L,pH= 6 9。1?2? 工艺流程投加聚合氯化铝, 经混凝、 沉淀、 过滤处理含锌磷化废水, 流程为: 废水 !预沉隔油池!调节池 !一 级涡流反应器 !一级竖流沉淀器!二级涡流反应器!二级竖流沉淀器 !压力过滤器!排放。油污经预 沉隔油池而被除去; 由于除锌除磷

5、要求的 pH 条件不同, 故采用两级沉淀。两个竖流沉淀器的污泥经重力浓缩后, 用箱式压滤机脱水外运处置。 1?3? 主要构筑物、 设备及工艺参数预沉隔油池: 6?0 m 2?0 m 4?0 m, 有效容积 30 m3, 水力停留时间 2 h, 地下式钢筋混凝土结构; 调节池: 10?0 m 6?2 m 3?2 m, 有效容积 120 m3,水力停留时间 8 h, 地下式钢筋混凝土结构, 内设压缩空气搅拌; 涡流反应器: ? 1?8 m 4?7 m, 有效容 积 5 m3, 反应时间 20 min, 钢制, 2 台; 竖流沉淀器: ? 3?5 m 4?5 m, 有效容积 32 m3, 表面负荷率

6、 2m3/ ( m2#h) , 钢制, 2 台; 压力过滤器: ?1?6 m 3?6 m, 滤速 8 m/ h, 钢制, 2 台; 箱式压滤机: XAZG10/800 UK, 过滤面积 10 m2, 增强聚丙烯材质, 1台。 操作控制条件: 除磷沉淀 pH 6?0, PAC 100mg/ L; 除锌沉淀 pH 8?0, PAC 50 mg/ L。 1?4? 存在的主要问题( 1) 工艺流程不合理, 系统不能稳定达标。原废 水处理站因废水量大, 两级沉淀改为一级两组运行。废水中磷酸盐( 以 P 计) 为50 mg/ L, 要达标排放( 1 mg/ L) , 其去除率至少为 98% 。而在反应条件

7、控给水排水? Vol?27? No?6? 200145 ? ? ?制得很好的情况下, 铝磷摩尔比为 2?44?1, 去除率仅为 95%。 ( 2) 加药及自控设备选型不当, 反应条件未得到有效控制。原有加药计量泵及 pH 值控制系统, 均废弃不用, 改为重力式加药, pH 值靠人工调节。( 3) 絮凝不完善。原工艺选用絮凝效果较差的 涡流反应器, 且未投加助凝剂, 化学反应生成的细小沉淀物不能形成沉淀条件良好的絮凝体。( 4) 废水水质波动大, 加药量不易控制。前处理 工段排放的废水( 或废液) 有脱脂废液、 脱脂水洗水、磷化废液、 磷化水洗水, 每一种废水水质( 成分、 浓度) 因使用的材料

8、而异, 且除部分水洗水连续溢流排放外, 大多数废水或废液多为间歇集中排放, 造成排 水水量、 水质变化很大且无规律可循。尽管原废水处理站设有停留时间为 8 h 的调节池, 高浓度废液排放时, 水质波动仍较大, 实际操作中无法及时调整 加药量。2? 废水处理站扩容改造设计2?1? 设计水量、 水质设计水量: Q= 35 m3/ h。设计水质: 原水水质为COD 250 mg/ L, 总锌 70 mg/ L, 磷酸盐( 以 P计) 40 mg/ L, 油 50 mg/ L, pH= 4 6。处理水水质执行污水综合排放标准%( GB8978- 96) 第二时间段一级标准即 COD 100 mg/ L

9、, 总锌 2?0 mg/ L, 磷酸盐( 以 P 计) 0?5 mg/ L, 油 5 mg/ L,pH= 6 9。2?2? 小试 由于原废水处理站可利用空间有限, 甲方要求尽量利用现有设施。为了利用原有污泥处理系统,扩容改造时不考虑采用污泥量很大的石灰法除磷。废水取自生产车间, 分别用硫酸铝、 聚合铝和氯 化钙除磷, 结果见表 1。上述数据表明, 原水经过两级氯化钙处理, 可确保废水达标排放。 2?3? 工艺流程( 见图 1)脱脂、 磷化等废液进事故水池储存, 用泵送入预沉隔油池, 由系统逐步消化。废水经隔油、 预沉后, 与投加的 NaOH 和 CaCl2 在管道混合器内混合, 在涡流反应器内

10、反应、 絮凝( 由pH值控制系统自动调节NaOH 计量泵, 把pH表 1? 烧杯试验结果聚合铝/ mg/ L硫酸铝/ mg/ L一级氯化钙/ mg/ L二级氯化钙/ mg/ L总磷/ mg/ L备注16 24原水, pH= 11?4300?2?0 7?0 pH= 5?53007?5 9?5 pH= 5?02003001?0 2?0一级 pH= 5?5二级 pH= 112002000?2 0?3一级 pH= 10二级 pH= 11? 注: 试验中投加 PAM 3?0 mg/ L。图 1? 工艺流程值 控 制 在 10?0 10?5) , 生 成 的 羟 基 磷 灰 石 Ca5( OH) ( PO

11、4)3 和氢氧化锌在 PAM 的作用下形成较大絮凝体, 在竖流沉淀器内沉淀下来。残余的 磷酸根经二级反应沉淀( pH 值控制在 10?5 11?0)得到进一步去除。二级处理出水经压力过滤器过滤后, 用 HCl 将 pH 值返调至 7?5 8?5, 然后排放。 2?4? 主要构筑物、 设备及工艺参数事故水池: 4?0 m 3?0 m 3?65 m, 有效容积24 m3, 空气搅拌强度 3?0 L/ ( m2#s) ;预沉隔油池( 原有) : 6?0 m 2?0 m 4?0 m, 有 效容积 30 m3, 地下式钢筋混凝土结构;调节池( 原有) : 10?0 m 6?2 m 3?2 m, 有效容积

12、 120 m3, 水力停留时间 3?4 h, 地下式钢筋混凝 土结构, 内设压缩空气搅拌;涡流反应器( 原有改造) : ?1?8 m 4?7 m, 2只, 有效容积 10 m3, 反应时间 17 min, 钢制;竖流沉淀器( 原有改造) : ?3?5 m 4?5 m, 2 只, 表面负荷率 1?82 m3/ ( m2#h) , 钢制;机械混合反应器: 5?2 m 1?4 m 1?6 m, 混合时间 2 min, 反应时间 20 min;斜管沉淀器: 6?0 m 3?0 m 3?6 m, 表面负荷 率 1?94 m3/ ( m2#h) ;压力过滤器( 原有改造) : ?1?6 m 3?6 m,

13、滤46 ? ? ?给水排水? Vol?27? No ?6? 2001速 8?7 m/ h, 钢制, 2 台;箱式压滤机( 原有) : XAZG10/ 800 UK, 过滤面积 10 m2, 增强聚丙烯材质, 1台;pH 值控制系统: DP5000, 3 套, 自动控制配套的酸、 碱计量泵。3? 工程调试及运行结果3?1? 工程调试通过系统联动试车和加药运行, 一、 二级反应沉淀的 pH 值均能由 pH 值控制系统稳定地自动控制在10?0 10?5 和 10?5 11?0, 出水磷酸盐 0?5 mg/ L、 COD 100 mg/ L。由于压力过滤器出水的流量及压力有波动, 出水 pH 值不稳定

14、, 通过定期排除压力过滤器顶部积气、 适当关小压力过滤器出水阀门, 出水 pH 值稳定达标。3?2? 运行结果通过系统地培训, 操作人员能使系统稳定地运行。试运行阶段的总磷监测记录见表 2; 每 m3水药剂费见表 3。表 2? 试运行阶段总磷监测结果日期20000710200007112000071220000713200007142000071720000718200007192000072020000721原水/ mg/ L16?00 14?20 29?16 21 ? 36 33 ? 00 27?72 35?48 31?76 35?96 27?20出水/ mg/ L0?220?140?14

15、0 ? 110 ? 13 0?19 0?21 0?26 0?18 0?24表 3? 药剂费名? 称NaOHCaCl2HClPAM合计设计值药剂费/ 元/ m30?3900?4290?1710?1081?101?20? 注: NaOH、 CaCl2、 HCl 以600 元/ t 计, PAM 以 40 000 元/ t 计。合肥市环境监测站于 2000 年 7 月 26 日 27日对该工程进行了竣工验收监测, 结果见表 4。4? 结论(1) 喷涂前处理含磷废水经过氯化钙两级处理, 可确保废水稳定达标排放。氯化钙处理含磷废水具有反应条件易控制、 污泥量少、 操作环境好、 运行管理方便等优点, 是解

16、决高浓度含磷废水的有效方法之一。( 2) pH 值对除磷效果影响较大。本次改造采用表 4? 验收监测结果项目pH 值COD/ mg/ L总锌/ mg/ L石油类/mg/ L磷酸盐( 以P 计)/ mg/ L进水均值9?901168?8113?135?7出水均值7?3091 ? 50?593?680?182出水最高值7?5692 ? 70?914?220?189出水最低值7?1190 ? 10?293?140?174设计目标6 9 100 2?0 5 0?5合格率/%100100100100100了先进的 pH 值自动控制系统, 自动化程度得以提高, 从而消除了人为因素( 如操作不当) 对处理效果 的影响。( 3) 本次改造新建一座事故水池, 通过阀门的切换将高浓度脱脂、 磷化等废液放入事故水池中储存, 在日常处理中以均匀稳定的流量把高浓度废液泵入系统进行处理, 使系统的进水水质得以稳定, 从而保证系统稳定地运