涂装工艺磷化废水污染控制

2023-02-21

在家电工业生产中产品的金属壳和某些金属部件为了防腐、美观、耐用, 都要进行喷粉处理, 为提高喷粉的质量, 在喷粉前金属构件的表面需经过脱脂、磷化、冲洗等工序过程。磷化处理是对金属材料及其制件表面进行的一种化学再加工工艺, 是利用含磷酸或含磷酸盐的溶液在基底金属表面形成一种不溶性磷酸盐膜的过程。了解锌系磷化废水的产生过程及废水的特征是废水处理和废水排放最小化的关键。

一、锌系磷化废水的产生及其特征

涂装表面预处理主要包括:脱脂 (除油) →水洗→表面调整 (以下简称表调) →磷化→水洗等工段。每个工段产生的污染物及其构成不尽相同, 以下按照预处理工段的顺序对工艺及废水特征进行介绍。

1. 脱脂

脱脂工序由预脱脂和脱脂两个部分组成。

为减轻脱脂负担, 在预脱脂工段, 采用50℃-70℃热水以喷淋的方式进行预脱脂。预脱脂后, 用50℃-70℃的脱脂液以喷淋的方式进行脱脂。脱脂排放废水的主要污染物含量如表1-1所示。

2. 脱脂后水洗

水洗包括一次热水洗和两次冷水洗。热水洗是用50℃-70℃的循环热水以喷淋的方式进行水洗;两次冷水洗均是用自来水循环喷淋工件以除去表面的污染物。在水洗工段中, 产生的主要污染物含量如表1-2所示。

3. 表调

脱脂后的金属表面, 常采用焦磷酸钛盐溶液进行调整。由于钛胶表调液浓度低, 胶体稳定性差, 所以将溶液p H值控制在7-8之间。在表调工段中, 产生的污染物主要为含有表调剂的废水, 其中的主要污染物含量如表1-3所示。

4. 磷化

(1) 磷化膜形成的反应机理

磷化处理材料的主要组成为酸式磷酸盐, 其分子式可写为Me (H2PO4) 2, 在锌系磷化工艺中, Me即Zn2+, 其酸式磷酸锌存在下列平衡反应:

当洁净的钢铁放入含有氧化剂、催化剂的酸式磷酸锌溶液时, 游离磷酸将与基体反应:

该反应使金属与磷化溶液相接触的界面处酸度下降, 平衡反应 (1.1) , (1.3) 向右移动, 难溶性磷酸盐在基体表面沉积析出, 当整个基体形成完整的磷酸盐薄膜时, 成膜反应结束。

由上述机理可知:磷化渣的主要成分为Fe PO4, 但其中也有少量的Zn3 (PO4) 2磷化膜的主要成分是Zn3 (PO4) 2.4H2O, 但也有磷酸铁与氧化铁存在。

(2) 磷化废水的主要成分

在常温下, 用含有磷化促进剂的锌系磷化液以喷淋的方式进行磷化处理。在磷化工段中, 废水的主要污染物含量如表1-4所示。

5. 磷化后水洗

在磷化工段后, 采用三级顺序循环冷水洗的方法除去附着在工件中的磷化液和磷化渣。其中的主要污染物含量如表1-5所示。

6. 最终出水

二、磷化废水处理的主要方法

污水的除磷方法包括生物方法、化学方法和物理方法, 以及这些方法的结合。

1. 生物法

生物法除磷是通过好氧-厌氧的交替运行来实现除磷的方法。该方法在合理的条件下, 可去除废水中90%的磷。

2. 化学法

化学沉淀法是指用试剂与污水中的磷反应, 分散颗粒由于相互作用结合成聚集体而增大, 生成化学沉淀, 达到除磷目的的方法。化学法除磷 (磷酸盐、聚磷) 因其处理效率高, 效果稳定、简单易行, 是处理高浓度含磷废水最有效的方法之一。

3. 物理法

物理法主要是用吸附法吸附废水中的磷。吸附法除磷工艺简单, 运行可靠, 可以作为生物除磷法的必要补充, 也可以作为单独的除磷手段。

4. 联合处理法

人工湿地除磷技术综合了化学法、生物法和吸附法的优势而对废水中的磷进行处理。

三、废水及废渣的综合利用

1. 废水的净化回用

分离出磷酸盐废渣后的上层清液呈酸性, 将此液与漂洗废水合并流入综合处理池内, 静置一天后, 上层清水即可流入清水池中, 供循环使用。底层废渣达到一定数量后抽出用离心机或压榨机脱水, 晒干后可作为水泥的原料或作“三合土”铺路。

2. 磷酸盐废渣生产磷酸三钠和铁红

洗涤后的氧化铁红经甩干、烘干、粉碎好后, 可作建筑用铁红颜料。

摘要：涂装是表面工程的重要内容, 涂装预处理产生的磷化废水无机磷含量高, 化学需氧量和生化需氧量相对较低, 用生化法处理难以达到废水排放标准的要求。富营养化污染已成为目前所面临的重大环境问题, 多数富营养化水体中控制因素为磷, 因此废水的除磷对防止水体富营养化尤为重要。涂装预处理过程是涂装生产主要的污染产生环节、能耗环节、水耗环节, 环境污染问题也最严重。本文重点介绍家电工业生产中锌系磷化废水污染来源及特征, 给出废水治理方法, 在环评中应合理评价, 提出清洁生产措施和建议。

关键词：涂装,磷化废水,环评,污染控制