亚硫酸钠还原法和混凝组合工艺处理磷化工废水工程实例

       

亚硫酸钠还原法和混凝组合工艺处理磷化工废水工程实例

引言

        广西某磷化工厂主要生产的产品为五硫化二磷,处理的废水包括黄磷容留池溢流水、黄磷尾气洗涤水和初期雨水。综合废水中主要污染物质为磷酸根和次氯酸根离子。磷酸根离子浓度达到85mg /L,与此同时,由于高浓度次氯酸根能与重铬酸钾反应生成Cl2,COD 指标也超过排放限值。高浓度的磷酸根离子一般采用具有经济、除磷效果好等特点的钙法混凝进行处理[1],但处理后废水中磷酸根离子浓度往往大于0. 5 mg /L,不能达标排放;而对于强氧化性、强腐蚀性的次氯酸废水常采用加酸、亚铁还原、光催化[2]等方法处理,传统工艺存在诸多弊端,例如加酸法会有副产物氯气产生,亚铁还原法会产生大量沉淀,产生的副产物需要另行处理,增加额外的运行成本。因此,针对浓度较高次氯酸根和磷酸根的磷化工废水,需要寻找新的处理方法。我院采用混凝和亚硫酸钠还原[3]组合工艺处理磷化工废水,混凝工艺中使用的药剂为熟石灰、除磷剂、PAC 和PAM,处理后的废水各水质指标达到国家排放标准,以下是工程的详细情况。

1 废水水质、水量

         设计废水水量Q = 166 m3 /d,要求处理后水质

指标达到《污水综合排放标准》GB8978 - 1996 中

一级标准,见表1。

2 废水处理工艺

2. 1 废水处理工艺流程图

          废水处理工艺流程图见图1。

2. 2 工艺流程说明

         综合废水由车间污水泵抽入到调节池,经安装在池顶的搅拌机搅拌混合,均质后的废水由污水提升泵抽入到一级混凝单元,推流至二级混凝单元,依靠自动化系统控制计量泵分别投加石灰乳、除磷剂、PAC 和PAM,经安装在池顶的搅拌机搅拌,使药剂与磷酸根离子充分接触,形成沉降性能好的颗粒物;混凝池的混合液流入到竖流沉淀池进行固液分离,物化污泥由污泥泵抽入到污泥浓缩池,上清液推流至亚硫酸钠反应池,在计量泵的控制下投加亚硫酸钠,与次氯酸根离子发生氧化还原,使废水的水质指标全面达标排放。

2. 3 各主要处理单元设计参数

          调节池有效容积为103 m3,水力停留时间为15. 2 h;调节池污水提升泵流量8 m3 /h,扬程20 m,功率1. 5KW;每一级混凝沉淀池有效容积为117m3,其中混凝池有效容积为17. 5 m3;亚硫酸钠还原A、B 池有效容积各为21. 1m3,反应时间各为1. 55 h;外排水混合池有效容积42 m3,水力停留时间6. 18 h;污泥浓缩池有效容积49 m3,物化污泥采用箱式压滤机脱水。

3 各主要处理单元说明

3. 1 调节池

          磷化工厂生产时间大多集中在正常工作时间,相对应的该时段生产废水排放量较大。此外,随着市场需求量的不同,废水排放量和水质指标也存在一定的变化。因此,需要设计一座调节池以均衡水质和水量。

3. 2 混凝池

           废水中投加熟石灰和除磷剂后生成细小且质量较轻的颗粒物,受水分子热运动的影响而做无规则运动。此外,颗粒由于带有同性电荷,分子之间的静电斥力阻止微粒彼此接近而不能形成较大的颗粒物。投加PAC、PAM 混凝剂后,降低或消除胶体电位,破坏颗粒的稳定状态,脱稳的颗粒在吸附架桥或网逋的作用下形成沉降性较好的颗粒,以达到去除正磷酸根离子的目的。

3. 3 亚硫酸钠还原池

          黄磷尾气洗涤水中游离氯包括水分子氯、次氯酸和次氯酸盐离子等形式,其含量多少、比例取决于废水的pH 值和温度,该废水中主要是以次氯酸和次氯酸根离子存在。废水中投加亚硫酸钠,次氯酸根和亚硫酸根离子反应生成氯离子和硫酸根,次氯酸根中的高价氯原子被还原成负一价的氯离子,生成的物质为NaCl 和Na2SO4,实现废碱水的无害化,同时不会产生任何固废。

亚硫酸钠与次氯酸钠的离子反应方程式

3. 4 设计系统各工艺段预期去除效果

           该工程设计系统各段工艺预期处理效果见表

2 ~ 表3。

4 运行费用分析

         磷化工废水处理系统装机容量为27. 3 kW,电费按0. 80 元/kW·h 计算,每吨废水运行费用为3. 2 元。每吨废水使用氢氧化钙、亚硫酸钠、PAC、阴离子PAM 和阳离子PAM 等药剂费用1. 5。因此,每吨废水处理成本为4. 7 元。

5 结论

        该工程已通过相关环保部门验收,处理后的废水水质指标达到《污水综合排放标准》GB8978 -1996 中一级标准。该工程运行结果表明,针对磷化工生产废水的特性,选用混凝、亚硫酸盐还原组合工艺是可行的。其中混凝中使用的除磷剂是江苏江南环境工程设计院处理正磷酸根离子特有的药剂;亚硫酸根与次氯酸根离子发生反应实现废水无害化,可直接达标排放,无其他副产物产生,操作简单便于维护管理,运行成本较低。