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铝合金阳极氧化与废水处理除磷最优化技术方案-铝制品表面处理

2019/3/31 20:12:12

A.在电镀铝合金阳极氧化化学抛光工艺中,传统清洗流程是抛光后2-3道水洗,清洗后直接排放废水处理站,由于抛光液粘度大,比重高工件带出来大量的药液,其中在抛光实际化学反应中,抛光液的实际化学消耗量占比例10-15%,其中70-80%被工件带着清洗掉,这些药剂没有参与化学反应,有很大的回收价值,而被排放到废水处理站被处理成污泥,给污水处理成本和设备带了很大的压力,对环境的影响也非常恶劣。

B.采用GER回收系统可以很好进行回收利用,降低成本,促进环保。

具体方法:

1.化学抛光设计3槽逆流水洗,在第一槽安装温度控制和降温装置,温度控制在25-35℃。

2.控制浓度,酸洗液浓度控制在10-15%,浓度太低回收成本增加,工业铝型材浓度太高回收率降低。

3.收集酸洗液至储罐,若采用普通型回收系统进行处理后25-30%酸洗抛光液可以返回生产线使用剩余部分由第三方公司回收,产生效益,几乎去除80-95%的污泥量。

4.采用R回收系统机组时,是一种非常节能的系统,他可以把热能无限制的循环利用,0.6-0.8T蒸汽可以处理一吨酸洗液或高浓度的化学品,如果是电能,只需要200-300Kw可以处理一吨酸液。

5.采用RH系统时,0.3-0.5T蒸汽可以处理一吨酸洗液或高浓度的化学品,如果是电能,只需要70-150Kw可以处理一吨酸液。

磷是引起水体富营养的根源,虽然城市污水的磷含量很低,但是其排放水量极大。如未经处理直接排除水体,将会严重污染水环境。磷虽然是一种构成生物体必不可少的营养物质,且本身没有毒性。但是当大量的磷铜其他营养物质一起排入水提示,问题就产生了。藻类的大量生长使水体的生态平衡失调,导致了水体富营养化,由此产生的后果非常严重。

下面是传统处理工艺:

一、钙法除磷在沉淀法除磷中,化学沉析剂主要有铝离子、铁离子和钙离子,其中石灰和磷酸根生成的羟基磷灰石的平衡常数最大,除磷效果最好.投加石灰于含磷废水中,钙离子与磷酸根反应生成沉淀,反应如下:5Ca2++7OH-+3H2PO4-=Ca5(OH)(PO4)3 +6H2O(1)副反应:Ca2++CO32-=CaCO3 (2)反应(1)的平衡常数KS0=10-55.9.由上述反应可知除磷效率取决于阴离子的相对浓度和pH值.由式(1)可知磷酸盐在碱性条件下与钙离子反应生成羟基磷酸钙,随着pH值增加反应趋于完全.当pH值大于10时除磷效果更好,可确保达到出水中磷酸盐的质量浓度 0.5mg/l的标准.反应(2)即钙离子与废水中的碳酸根反应生成碳酸钙,它对于钙法除磷非常重要,不仅影响钙的投量,同时生成的碳酸钙可作为增重剂,有助于凝聚而使污水澄清.上述工艺中第一级反应及沉淀主要是除锌,控制ph=8.5~9.0,投加聚合氯化铝,第二级反应及沉淀主要是钙法除磷,控制ph=11~11.5,出水经中和后排放或回用.出水水质达一级标准。

钙法除磷关键技术是利用氯化钙或石灰作为药剂,采用机械混合反应器和高效斜管沉淀器,控制适量反应、混合强度、沉淀表面负荷和反应pH值。

二、炉渣是钢铁冶炼过程中产生的固体废弃物,主要由CaO、FeO、MnO、SiO2、Fe2O3、P2O5、Cr2O5、Al2O3等氧化物组成,具有很多优良特性,其中所含的每种成分均可以利用.该方法的实验研究是在数个具塞锥型瓶中各加200mL模拟含磷废水和一定量的炉渣,置于振荡器上,在室温下振荡一定时间使吸附反应达到平衡后过滤,然后对清液进行磷的浓度测试,再通过比较溶液中磷的初始浓度和平衡浓度推算出其在吸附剂上的吸附量和磷的去除率.研究表明:1)随着炉渣用量的增加,磷的去除率也增加,但吸附量却下降.2)吸附量在开始是随时间的增长而增大,但吸附时间大于2h时,吸附量趋于稳定.3)吸附量随废水中磷的浓度的上升而增大.4)温度对炉渣吸附作用的影响很小.5)溶液pH值对吸附效果有重要影响,当pH为7.56时,磷的去除率为最高。

因此,用该法处理含磷废水时,当废液中磷的浓度为2~13mg/L,炉渣用量为5g/L,pH为7.56,吸附时间为2h的条件下,磷的去除率可达99%以上,残留液的浓度也低于国家排放标准,而且该法安全可靠,不会产生二次污染。

三、加石灰

含磷废水加入大量石灰,调pH=10.5~12.5生成羟基磷灰石,沉淀物稳定,平衡常数大,生成Ca10(OH)2(PO4)6的平衡常数为90,大于铝盐、铁盐生成磷酸盐沉淀物的3~4倍。平衡常数越大,生成的沉淀物越稳定,沉淀效果越好,脱磷更彻底,固液分离效果也好,处理含磷废水完全达标,P 0.5mg/L。

加石灰提高废水pH值除磷的同时也使废水中的石油类、CODcr共沉得到净化,废水可达标排放。

四、含磷废水处理工艺

含磷废水处理工艺设计中将电解抛光废水,化学抛光废水及其它废水统一流入废水调节池。将石灰(CaO质量分数 80%~90%)粉溶入加药槽,用泵将调节池中废水输入反应池,并在泵前加药,再加入PAM(聚丙烯酰胺)0.5~l.0mg/L,经10~15min,混凝反应后流入斜管沉淀池,上清液经pH值回调后再经过滤,检测合格外排。下层渣液输入污泥浓缩池浓缩后经压滤脱水后干渣打包外运。

各类废液再回废水调节池重新处理。

五、化学沉淀法除磷工艺说明

不锈钢电解抛光和铝件化学抛光产生的含磷废水均呈酸性,pH=l~3,在进水口放些石灰石起部分中和作用。研磨,去油生产线上产生的其它废水偏碱性,灰渣多,由于有较多的表面活性剂,CODcr也偏高,三股废水混和后pH=4~7,先流入调节池第一格进行预处理,沉淀去除灰渣杂物,定期清理,以免堵管塞泵损坏设施。

加药箱中间设有隔板,石灰先放槽一侧溶解,清液流入一侧并与废水管连接,这样可防止大石灰渣堵塞弯管。

采用熟石灰粉[Ca(OH)2]调pH用量大,且不便长期储存,与空气中CO2作用在潮湿时会生成CaCO3,消耗了活性钙。采用活性较高的CaO粉末,一般CaO质量分数可达70%~90%,添加量10~20g/L,pH值可调至10~12,待反应10~15mim后,再加PAM,如过早的加PAM,钙离子没有完全释放出来与PO43-起反应就进入混凝反应中,部分CaO包在大分子团中未发挥作用就产生下沉,既浪费了原材料,又增加大量泥渣,以后CaO会反溶生成Ca(OH)2,使pH值上升,干扰外排废水pH值的稳定性。

加药箱中反应为:CaO+H2O=Ca(OH)2,输入废水管中后钙离子与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀:10Ca2++6PO43-+2OH-=Ca10(OH)2(PO4)6 ,少量CaO微粒还继续反应,同时石灰还与废水中的碳酸氢钙反应生成碳酸钙:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 2CaCO3 +H2O,废水中还含有大量SO42-也会与Ca2+反应生成硫酸钙沉淀。碳酸钙、硫酸钙均可作助凝剂,在混凝反应中产生共沉,有利各类有机杂物下沉。

在混凝反应池中,由pH计控制废水pH=10.5~11.5,在此氢离子浓度下磷的沉淀才有效,pH值低时可加大石灰水进量,反应10~15min后,磷酸根全部生成羟基磷灰石,再加入絮凝剂PAM立即产生较大矾花,使一些有机悬浮物、石油类吸附产生共聚沉淀,降低废水中的CODcr。废水在混凝反应池中由第一池流入第二池时,搅拌速度由快到慢,使废水的流速由0.5~0.6m/s减少到0.1~0.2m/s,防止增大的絮体破碎。经絮粒与絮凝剂继续碰撞,矾花尺寸进一步增大到0.6~1.0mm,达到重力沉淀的条件而下沉时,废水再自流入斜管沉淀池,为了增大沉淀面积,缩短沉淀时间,在沉淀区增设了60 蜂窝斜管,斜管长约1.2m,斜管上层保护水深0.8~1.0m,下层缓冲区为0.8m的布水区。布水区以下是45 ~60 的污泥斜斗,深约1.6m,便于收集池内污泥。采用这种导向流斜管沉淀池过流率可达36m3/m2?h,处理能力比一般沉淀池大5~7倍。设计中将斜管内流速控制为0.5~0.7m/s,使下沉颗粒不易受紊流干扰而迅速下沉,达到固液分离。

用石灰处理含磷废水,产生的泥渣量较大,斜管沉淀池底的污泥通过底管排入污泥浓缩池,每天排泥1~2次,以免干结堵管。污泥浓缩池浓缩后,下层浓稠污泥泵入板框压滤机压滤后使固液分离,干渣打包外运。

废水经斜管沉淀后清水从上部溢出,再经pH值回调,采用pH自动监控电磁泵加药,保证外排废水pH=6~9,再经综合过滤器过滤。综合过滤器利用化学纤维毛细纤维细密性和综合滤料的超细孔比表面积大的特点,能有效地去除0.5~10.0μm级的微小悬浮物,滤过水的悬浮物含量在10mg/L以下,使出水更清,各类指标均达国家排放标准,大部分处理后水可用于生产线。

磷是引起水体富营养的根源,虽然城市污水的磷含量很低,但是其排放水量极大。如未经处理直接排除水体,将会严重污染水环境。磷虽然是一种构成生物体必不可少的营养物质,且本身没有毒性。但是当大量的磷铜其他营养物质一起排入水提示,问题就产生了。藻类的大量生长使水体的生态平衡失调,导致了水体富营养化,由此产生的后果非常严重。

一、钙法除磷在沉淀法除磷中,化学沉析剂主要有铝离子、铁离子和钙离子,其中石灰和磷酸根生成的羟基磷灰石的平衡常数最大,除磷效果最好.投加石灰于含磷废水中,钙离子与磷酸根反应生成沉淀,反应如下:5Ca2++7OH-+3H2PO4-=Ca5(OH)(PO4)3 +6H2O(1)副反应:Ca2++CO32-=CaCO3 (2)反应(1)的平衡常数KS0=10-55.9.由上述反应可知除磷效率取决于阴离子的相对浓度和pH值.由式(1)可知磷酸盐在碱性条件下与钙离子反应生成羟基磷酸钙,随着pH值增加反应趋于完全.当pH值大于10时除磷效果更好,可确保达到出水中磷酸盐的质量浓度 0.5mg/l的标准.反应(2)即钙离子与废水中的碳酸根反应生成碳酸钙,它对于钙法除磷非常重要,不仅影响钙的投量,同时生成的碳酸钙可作为增重剂,有助于凝聚而使污水澄清.上述工艺中第一级反应及沉淀主要是除锌,控制ph=8.5~9.0,投加聚合氯化铝,第二级反应及沉淀主要是钙法除磷,控制ph=11~11.5,出水经中和后排放或回用.出水水质达一级标准。

钙法除磷关键技术是利用氯化钙或石灰作为药剂,采用机械混合反应器和高效斜管沉淀器,控制适量反应、混合强度、沉淀表面负荷和反应pH值。

二、炉渣是钢铁冶炼过程中产生的固体废弃物,主要由CaO、FeO、MnO、SiO2、Fe2O3、P2O5、Cr2O5、Al2O3等氧化物组成,具有很多优良特性,其中所含的每种成分均可以利用.该方法的实验研究是在数个具塞锥型瓶中各加200mL模拟含磷废水和一定量的炉渣,置于振荡器上,在室温下振荡一定时间使吸附反应达到平衡后过滤,然后对清液进行磷的浓度测试,再通过比较溶液中磷的初始浓度和平衡浓度推算出其在吸附剂上的吸附量和磷的去除率.研究表明:1)随着炉渣用量的增加,磷的去除率也增加,但吸附量却下降.2)吸附量在开始是随时间的增长而增大,但吸附时间大于2h时,吸附量趋于稳定.3)吸附量随废水中磷的浓度的上升而增大.4)温度对炉渣吸附作用的影响很小.5)溶液pH值对吸附效果有重要影响,当pH为7.56时,磷的去除率为最高。

因此,用该法处理含磷废水时,当废液中磷的浓度为2~13mg/L,炉渣用量为5g/L,pH为7.56,吸附时间为2h的条件下,磷的去除率可达99%以上,残留液的浓度也低于国家排放标准,而且该法安全可靠,不会产生二次污染。

三、加石灰

含磷废水加入大量石灰,调pH=10.5~12.5生成羟基磷灰石,沉淀物稳定,平衡常数大,生成Ca10(OH)2(PO4)6的平衡常数为90,大于铝盐、铁盐生成磷酸盐沉淀物的3~4倍。平衡常数越大,生成的沉淀物越稳定,沉淀效果越好,脱磷更彻底,固液分离效果也好,处理含磷废水完全达标,P 0.5mg/L。

加石灰提高废水pH值除磷的同时也使废水中的石油类、CODcr共沉得到净化,废水可达标排放。

四、含磷废水处理工艺

含磷废水处理工艺设计中将电解抛光废水,化学抛光废水及其它废水统一流入废水调节池。将石灰(CaO质量分数 80%~90%)粉溶入加药槽,用泵将调节池中废水输入反应池,并在泵前加药,再加入PAM(聚丙烯酰胺)0.5~l.0mg/L,经10~15min,混凝反应后流入斜管沉淀池,上清液经pH值回调后再经过滤,检测合格外排。下层渣液输入污泥浓缩池浓缩后经压滤脱水后干渣打包外运。

各类废液再回废水调节池重新处理。

五、化学沉淀法除磷工艺说明

不锈钢电解抛光和铝件化学抛光产生的含磷废水均呈酸性,pH=l~3,在进水口放些石灰石起部分中和作用。研磨,去油生产线上产生的其它废水偏碱性,灰渣多,由于有较多的表面活性剂,CODcr也偏高,三股废水混和后pH=4~7,先流入调节池第一格进行预处理,沉淀去除灰渣杂物,定期清理,以免堵管塞泵损坏设施。

加药箱中间设有隔板,石灰先放槽一侧溶解,清液流入一侧并与废水管连接,这样可防止大石灰渣堵塞弯管。

采用熟石灰粉[Ca(OH)2]调pH用量大,且不便长期储存,与空气中CO2作用在潮湿时会生成CaCO3,消耗了活性钙。采用活性较高的CaO粉末,一般CaO质量分数可达70%~90%,添加量10~20g/L,pH值可调至10~12,待反应10~15mim后,再加PAM,如过早的加PAM,钙离子没有完全释放出来与PO43-起反应就进入混凝反应中,部分CaO包在大分子团中未发挥作用就产生下沉,既浪费了原材料,又增加大量泥渣,以后CaO会反溶生成Ca(OH)2,使pH值上升,干扰外排废水pH值的稳定性。

加药箱中反应为:CaO+H2O=Ca(OH)2,输入废水管中后钙离子与磷酸盐反应生成羟基磷灰石沉淀:10Ca2++6PO43-+2OH-=Ca10(OH)2(PO4)6 ,少量CaO微粒还继续反应,同时石灰还与废水中的碳酸氢钙反应生成碳酸钙:Ca(HCO3)2+Ca(OH)2 2CaCO3 +H2O,废水中还含有大量SO42-也会与Ca2+反应生成硫酸钙沉淀。碳酸钙、硫酸钙均可作助凝剂,在混凝反应中产生共沉,有利各类有机杂物下沉。

在混凝反应池中,由pH计控制废水pH=10.5~11.5,在此氢离子浓度下磷的沉淀才有效,pH值低时可加大石灰水进量,反应10~15min后,磷酸根全部生成羟基磷灰石,再加入絮凝剂PAM立即产生较大矾花,使一些有机悬浮物、石油类吸附产生共聚沉淀,降低废水中的CODcr。废水在混凝反应池中由第一池流入第二池时,搅拌速度由快到慢,使废水的流速由0.5~0.6m/s减少到0.1~0.2m/s,防止增大的絮体破碎。工业铝型材经絮粒与絮凝剂继续碰撞,矾花尺寸进一步增大到0.6~1.0mm,达到重力沉淀的条件而下沉时,废水再自流入斜管沉淀池,为了增大沉淀面积,缩短沉淀时间,在沉淀区增设了60 蜂窝斜管,斜管长约1.2m,斜管上层保护水深0.8~1.0m,下层缓冲区为0.8m的布水区。布水区以下是45 ~60 的污泥斜斗,深约1.6m,便于收集池内污泥。采用这种导向流斜管沉淀池过流率可达36m3/m2?h,处理能力比一般沉淀池大5~7倍。设计中将斜管内流速控制为0.5~0.7m/s,使下沉颗粒不易受紊流干扰而迅速下沉,达到固液分离。

用石灰处理含磷废水,产生的泥渣量较大,斜管沉淀池底的污泥通过底管排入污泥浓缩池,每天排泥1~2次,以免干结堵管。污泥浓缩池浓缩后,下层浓稠污泥泵入板框压滤机压滤后使固液分离,干渣打包外运。

废水经斜管沉淀后清水从上部溢出,再经pH值回调,采用pH自动监控电磁泵加药,保证外排废水pH=6~9,再经综合过滤器过滤。综合过滤器利用化学纤维毛细纤维细密性和综合滤料的超细孔比表面积大的特点,能有效地去除0.5~10.0μm级的微小悬浮物,滤过水的悬浮物含量在10mg/L以下,使出水更清,各类指标均达国家排放标准,大部分处理后水可用于生产线。


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