聚硅铝混凝剂在磷化废水处理中的应用

任博华¹ 马启航¹ 黄云威¹ 王琦²

北京奔驰汽车有限公司 北京 100176

北京硕泰汇丰科技有限公司 北京 100070

摘要：本文研究阐述了聚硅铝混凝剂处理涂装磷化废水的主要特点，并结合工程实例详细分析了利用聚硅铝混凝剂，采取沉淀分离法处理汽车涂装磷化废水的成功案例。涂装磷化工序产生的废水以镍、总磷、SS、酸碱度为主，另含有少量的有机物和络合物等，在采用三氯化铁作为混凝剂的传统工艺中，存在设备腐蚀严重、污泥产生量大等缺点。我们采用聚硅铝混凝剂，以“酸性破乳 + 石灰除磷 + 絮凝沉淀 +pH 自动控制技术”为工艺主线进行处理，治理后的排放水指标优于《GB8978-1996》和《DB11/307-2013》标准要求，污泥产生量也有较大幅度降低。

关键词：磷化废水 混凝剂 聚硅氯化铝 三氯化铁 涂装废水

聚合氯化铝和三氯化铁在水处理中一直得到广泛的应用。从已发表的文献看，在聚合铝、聚合铁的基础上引入不同金属离子或有机高分子研制复合型混凝剂一直是环保工作者的研究热点。在不同的制备工艺条件下，相继研制出的聚合硅酸硫酸铝（PASS）、聚硫氯化铝（PACS）、聚合氯化铝铁（PAFC）、聚硅氯化铝（PASC）、聚硅硫
  酸铁（PSFS）等产品。本文在涂装磷化废水处理中，着重比较了聚硅氯化铝（PASC）和三氯化铁混凝效果的差异、除磷性能；考察了投加不同混凝剂后 COD、浊度、镍、污泥产生量的变化。
  1 常见的混凝剂及其处理混凝的机理
  聚合铝、聚合铁是污水处理中常用的混凝剂，压缩双电层及电性中和是其使胶体脱稳的主要作用机理。实际上在水溶液中投加混凝剂使胶粒脱稳现象涉及到胶粒与混凝剂、混凝剂与水溶液、水溶液与胶粒，3 个方面的相互作用，是一个综合的现象。对于普通混凝剂来说，从投加混凝剂开始到反应结束，是 1 个各种产物相继出现絮体逐渐增大的过程，其中包括低聚合度高电荷络离子的压缩双电层和电荷中和作用。聚合铝 / 聚合铁中的铝 / 铁离子在进入废水后 , 以带正电荷的羟基络离子形式存在，负离子形态存在的铝铁吸附核心有较大的吸附能力，能将水中的污染物吸附网捕下来，形成大颗粒的共聚沉积物，混凝除浊效果优于普通混凝剂。

  2 工艺流程与技术特点
  混凝沉淀法处理涂装磷化废水以“酸性破乳 + 石灰除磷 + 絮凝沉淀 +pH 自动控制技术”为工艺主线，生产来水先进行酸化破有机络合剂，然后投加石灰乳除磷并调节 PH值，再投加适量的混凝剂和絮凝剂进行絮凝沉淀，出水经过滤后与厂区其他污水混合进行后续处理。其工艺流程如图 2 所示：

  聚合铝的铝离子在进入废水后 , 以带正电荷的羟基络离子形式存在，负离子形态存在的吸附核心有较大的吸附能力，能将水中的污染物吸附网捕下来，同时通过氢氧根的共键作用与镍离子相结合，形成大颗粒的共聚沉积物，在混凝悬浮物的同时协同去除部分 COD、浊度、镍离子，混凝除浊效果优于普通混凝剂。所产生的污泥质地轻、比重小。
  3 工程实例与主要技术指标
  北京奔驰某工厂涂装车间废水预处理站设有两条处理线，一条是磷化废水处理，一条是综合漂洗废水处理。磷化废水处理线是以含 Ni2+、PO43-、SS、酸碱为主的重金属酸性废水。废水处理原工艺中采用三氯化铁作为破络剂和混凝剂，以石灰中和沉淀工艺，处理后的总镍、总磷均能达到《水污染物排放标准》DB11/307-2013 标准要
  求，处理能力 6m3/h。但是从投产 2 年来的运行情况看，输送三氯化铁的泵、阀、管线板结较严重，腐蚀磨损大，配件更换频率高。铁盐形成的污泥量较大，硬度高，螺杆式污泥输送泵磨损非常严重，污泥湿重大、危废处理费用高。
  为此公司引入北京硕泰汇丰科技有限公司的聚硅铝混凝剂替代三氯化铁，以降低设备腐蚀、减少危废污泥产生量，节省综合运行费用。
  3.1 处理方法
  保持现有处理构筑物和总的处理工艺路线，将三氯化铁替换为新型聚硅铝混凝剂。跟踪监测出水情况，比较了聚硅氯化铝（PASC）和三氯化铁混凝效果的差异、除磷性能；考察了投加不同混凝剂后 COD、浊度、镍、污泥产生量的变化。

  3.2 处理效果分析
  工艺调整前，为了确保镍和磷的处理效果，将 pH 值调整在 11 以上。此操作会带来两种不良后果，一是会耗费大量的氢氧化钠和石灰，二是在高 pH 条件下，设备腐蚀也较为严重。应用新型聚硅氯化铝混凝剂后，运行中将 pH 值调整在 10，此操作节省 5%-8% 的氢氧化钠和石灰，污泥产生量减少 6% ～ 10%。所跟踪时间段处理水量
  为 6m3/h×20h/ 天 ×4 天 =480m3，新型聚硅氯化铝混凝剂的使用量为 700kg，折合吨水投加量为 1.5kg/ 吨水。同等含水率情况下新混凝剂所产污泥减重约 9%。

  通过连续的运行监测表明：应用新混凝剂聚硅氯化铝HN222ST 较三氯化铁具有明显优势，出水水质各项指标均可以达到《水污染物排放标准》DB11/307-2013 标准要求。综合考虑节省的氢氧化钠和石灰的费用，使用新混凝剂聚硅氯化铝 HN222ST 处理磷化废水，药剂费用有所降低。其投加过程可在现处理工艺上实现，无需增加构筑物（反应）单元，实施步骤简单。
  4 废水处理工程评价
  使用聚硅铝混凝剂处理涂装废水，既有电中和桥架作用也有物理吸附过程，有很好的絮凝沉淀效果。铝盐絮体比重小，污泥产生量少；污泥颗粒硬度低、流动性好、腐蚀性小，对设备磨损较低。良好的聚硅铝混凝剂不仅具有较宽的 pH 应用范围，而且可以形成良好的絮凝，有利于污泥沉降分离。结合传统的碱中和沉淀法，采用二次沉淀的方式进行处理，不仅可以使出水 COD、浊度、镍降低至很低的程度，使企业排污总量大幅削减，还可以减少危废污泥产生量，降低污堵频率，减轻设备磨损。它传统、简单、可靠，对设备的要求很低，是一套切实可行、有很高推广价值的处理方法。
  参考文献：
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