化學沉淀/人工快滲處理磷化廢水工程設計
摘要：采用化學沉淀/人工快滲工藝處理酸洗磷化廢水。運行結果表明：該工藝處理效果好，出水水質穩定，達到污水綜合排放排放標準(GB8978-1996) 新擴改二級標準，為酸洗磷化廢水的工程設計提供了一種新思路。
關鍵詞：磷化廢水，人工快滲，金屬件加工，工程設計
磷化廢水的主要特征為：磷酸鹽排放量大[1]，主要以磷酸二氫鋅等無機鹽類的形式存在[2]，此外還有COD、石油類和懸浮物等污染物。當前磷化廢水的在工程實踐中的主流處理工藝為：化學沉淀/混凝氣浮/砂濾/活性炭吸附[3]，工藝復雜，投藥量多，運行費用高。本工程采用化學沉淀/人工快濾工藝對酸洗磷化廢水進行處理，出水水質能穩定地達到污水綜合排放排放新擴改二級標準。
1設計水質水量
安徽某電器實業公司生產廢水來自于金屬件半成品工段表面處理的磷化工藝。該公司的前處理工段把金屬件半成品工件表面不可避免粘附的油脂類雜質去除以防不利于浸塑工藝中尼龍粉對工件的粘附性能。具體的生產工藝流程為：焊接后的半成品→脫脂→水洗1→酸洗→水洗2→中和→水洗3→表調→磷化→水洗4→熱水洗→空壓機干燥→進入浸塑過程。
從生產工藝流程和水平衡可以看出，主要的水污染源為除油脫脂工序廢水，酸堿工序廢水以及磷化過程中產生廢水，經測定磷酸鹽含量高達80mg/L左右，嚴重超標。由于磷化母液定期由專業公司回收，本工程設計規模為120 m3/d（24h×5m3/h）的清洗廢水，出水需達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)新擴改二級標準，具體設計進、出水水質指標見表1。
表1設計進出水水質 mg/L（pH除外）
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2廢水處理工藝
2.1處理工藝流程
針對酸洗磷化廢水的特點及該公司磷化車間排水現狀，確定廢水處理的重點為去除PO43-工程設計，石油類物質和COD，經大量的小試，擬采用化學沉淀/人工快濾工藝進行處理，工藝流程如圖1所示。
圖1 廢水處理工藝流程圖
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2.2工藝說明
廢水經過格柵，隔油后進入到調節池，提升泵均勻輸送進入反應槽，首先投入石灰乳，調節廢水pH值至10.0～10.5，形成Ca3(PO4)2和Zn(OH)2細小沉淀物，從而大幅降低廢水中TP及總鋅的濃度。再通過絮凝劑PAM的作用，使廢水中細小懸浮物和膠體物質聚集成大顆粒的絮凝體，同時完成乳化油、高分子樹脂的膠體脫穩、凝聚過程，進入斜管沉淀池完成分離。砂濾池進一步去除水中的懸浮物，確保后續的快滲系統能夠穩定運行cssci期刊目錄。
人工快速滲濾(Constructed Rapid Infiltration System，簡稱CRI)是指有控制地將污水投放于人工構建的滲濾介質的表面，采用淹水和落干相交替的工作方式，利用土壤含水層對污水進行綜合處理[4]。BOD5和SS的去除主要由過濾截留、吸附和生物降解作用共同完成；NH4-N通過硝化（落干）和反硝化作用（淹水）脫氮；由于人工快滲系統采用干濕交替的運轉方式，其池內的濾料不需反沖洗，只需定期對快滲池表層填料進行常規的翻曬保養和補充。
污泥至污泥干化池干化，干化后的污泥外運處理。上層清液回流至調節池。
2.3主要構筑物及工藝參數
(1)格柵/隔油/調節池
格柵：尺寸L×B＝1.2 m×0.8 m，b＝10mm，過柵流速v=0.6m/s，不銹鋼材質。
隔油池：尺寸L×B×H＝1.0 m×1.0 m×3.0 m，HRT=30min，鋼砼結構；
調節池：尺寸L×B×H＝10.0 m×2.5 m×3.0 m，HRT=12.5h，鋼砼結構。
配備：耐腐蝕泵（40FB-16A）2臺（1備1用），流量Q=6.55m3/h，揚程H=12m，功率N=1.1 kW；水下推流機1臺，N=2.2Kw工程設計，不銹鋼防腐材質；電纜式浮球液位控制器2套。
(2)反應槽/斜管沉淀器
反應槽：尺寸：Ф×H=1200mm×2500mm，HRT=15～30min，有效容積V=2.5m3，1座，防腐鋼結構。
斜管沉淀池：尺寸L×B×H＝4.0m×2.0m×3.5 m，水力停留時間5.5h，表面負荷0.60 m3/(m2·h)，1座，防腐鋼結構。
配備：加酸/PAM計量泵2套，型號均為KD-80/0.6，流量80 L/h，出口壓力7.6bar；酸/PAM儲存箱2套：容積500L；石灰乳投加裝置1套；攪拌機，型號ZJ-470，功率N=1.1kw，數量1臺；蜂窩狀斜管填料（Φ50）28 m3；工業在線pH計1套。
(3)砂濾池/反沖洗水池
砂濾池：尺寸L×B×H=1.4×1.2×1.5m，1座，鋼砼結構，濾速v=3.5m/h，沖洗強度q＝8L/m2·s，工作周期T=48h；沖洗時間t=10min。采用下向流過濾方式，砂濾池底部裝有礫石層，厚度為400mm，中間層為砂濾層，厚度為500mm，上部為300mm的清水層。砂濾池的出水管兼作反沖洗的進水管，運行和反沖洗通過水泵和閥門控制。
反沖洗水池：與砂濾池合建，位于砂濾池下面尺寸為1.4×1.2×2.0m，1座，鋼砼結構。配備：設置反沖洗泵2臺，1用1備，每臺流量Q=36 m3/h工程設計，所需水泵揚程為H=23m，功率N=5.5kw。過濾池根據運行情況，進行不定期反沖洗。
(4)CRI
CRI：尺寸L×B×H=20m×6m×2.0m，水力負荷q=1.0m3/m2·d，1座，鋼砼結構，分2格。CRI采用干濕交替運行，單池工作時間為12h，1天工作2次，其中1h用來布水，5h用來排水，6h用來落干，濕干比為1：1。CRI系統主要由布水區、滲透區、集水區三部分組成。池內上層清水層厚為400mm。中間濾層采用附近河流沖積砂（(0.45 mm至0.75 mm）作為滲濾介質，厚度為1200mm，考慮到除磷作用，在飽水層內充填工業石灰，占總填料的5％，下層集水層采用粒徑較大的礫石墊層，厚度為300mm，采用穿孔管集水。CRI現場圖見圖2。
配備布水和集水系統各1套：潛污泵（WQK10-12）2臺（1備1用），流量Q=8m3/h、功率N=1.1kW。
圖2 CRI現場工作圖
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(5)污泥池
污泥池。尺寸L×B×H＝2.0 m×2.0 m×2.0 m，鋼砼結構。
3運行費用及監測結果
3.1運行及監測結果
改工程于2010年6月施工結束，開始淹水，邊運行邊調試，經過3個月，系統正常運行cssci期刊目錄。該工程投入運行半年以來，當地環保監測站對其處理后的水質多次進行了監測，結果表明設施運行非常穩定，處理效果良好，處理后出水水質見表2。
表2平均進水和出水水質及去除率 mg/L（pH除外）
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3.2結果分析
該工程運行結果表明，化學沉淀/人工快速滲系統對磷化污水具有較好的污染物去除效果工程設計，其對SS、TP及CODCr的平均去除率分別為92.64%、99.86%和87.67%。處理出水的平均濃度分別為12、0.12和36.5mg/L，均達到了污水綜合排放標準(GB8978-1996) 新擴改二級排放標準。
該工藝特點表現為先通過常規化學沉淀大幅度去除TP、總鋅、COD及石油類物質，在通過CRI深度處理。特別的是CRI經6個月的運行，經測定其入滲速率基本穩定，期間對表層約20cm的填料進行翻耕和晾曬一次。而CRI進水的平均濃度為2.45mg/L，出水中磷的平均濃度為0.12 mg/L，提升了近2.1%，說明填充工業石灰的CRI確實能在一定程度上可通過物理、化學作用強化對磷的去除效果，有效的解決了傳統磷化廢水需要活性炭吸附深度處理。由此可見，本治理工藝對總磷的去除效果較佳。達到了設計的預期治理目標，優于設計要求水質。
3.3監測結果及結果分析
3.4運行費用
處理費用主要包括電費、藥劑費等。
電費：日用電量約為92W·h，以1.0元/kW·h計，即0.76元/噸。
藥劑費。包括石灰乳、硫酸、PAM藥劑，日處理費用為40元，即0.33元/噸。合除人工費外為1.09元/噸。
4結論
采用以化學沉淀除磷為基礎，以人工快滲技術強化除磷及石油類物質為核心的聯合工藝處理金屬件半成品工段產生的磷化廢水，完全可以達到預定的設計效果，有效減少了酸洗磷化廢水的污染。
參考文獻
[1]張繼華.化學沉淀法處理磷化廢水.工業水處理.2000，20(5)：43-44
[2]張顯忠，張智，魏虎兵.酸洗磷化廢水處理工程.水處理技術，2007，33（8）：85-87
[3]張顯忠，張智，魏虎兵.酸洗磷化廢水處理工程.水處理技術.2007，3（8）85-87
[4]李繼，周元祥，崔康平，等.人工快滲生物濾池深度處理有機農藥廢水.環境科學與管理.201035(8)47-50
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