磷化清洗废水强化混凝处理技术

磷化主要是由易氧化的金属产品通过与含锌、锰、铁等元素的磷酸盐溶液进行接触，在其表面产生一层保护膜。这种对金属进行的磷酸盐处理方法称为磷化，它是对金属材料及其制件表面进行的一种化学再加工工艺。

而在稀土永磁性材料生产过程中，加工产生的磷化清洗废水中含大量有机污染物、悬浮物、重金属及含磷化合物等污染物质，色度也比较高。因此，此类废水若不经处理直接排入水体，将直接影响水体的自净，导致水质恶化和水体中污染物的增加，并且人们越来越意识到环境水体污染带来的严重危害。

因此磷化清洗废水的处理亟待解决，其处理方法有：凝聚法、吸附法、电化学法、离子交换法和混凝沉淀法等。其中混凝沉淀工艺处理磷化清洗废水，可有效降低有机物的含量。并且混凝剂种类繁多，实际工程中处理磷化清洗废水时常用的混凝剂主要有聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚丙烯酰胺(PAM)等。在实际工程中，可以按照比例使用多种混凝剂，这样既可以节约成本，又可以达到良好的混凝效果。

因而，本试验研究强化混凝处理磷化清洗废水，对比考察了两元和三元复配药剂对磷化清洗废水中COD、色度、UV254等的去除效果，优化了反应条件，为工程项目提供技术支撑。

1、试验材料与方法

1.1 主要仪器和试剂

实验所需用到的仪器如表1所示。

实验所用药剂：市售无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铝铁(PAFC)及聚合硫酸铁(PFS)，市售有机助凝剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)及非离子聚丙烯酰胺(NPAM)，市售强化絮凝脱色助剂DCA01、DCA02、DCA03等，硫酸(0.1mol・L-1)，氢氧化钠(0.1mol・L-1)。

1.2 分析方法

实验中所采用的分析方法如表2所示。

1.3 废水水质

本实验水样取自某永磁材料废水调节池，调节池废水主要由磷化清洗组成，有少量机加工和倒角废水汇入，水质指标如表3所示。

1.4 试验方法

强化混凝处理磷化清洗废水，分别量取100mL水样置于锥形瓶内，首先用0.1mol・L-1的H2SO4或0.1mol・L-1的NaOH溶液调节反应液的初始pH，再依次加入不同种类的无机絮凝剂、有机助凝剂和强化絮凝助剂以及改变不同的投加量后，置于六联电动搅拌仪上，在200r/min转速下快搅30s，然后在60～80r/min转速下慢搅10min，静置后取上清液测定COD、UV254及色度等水质指标。

2、实验结果与分析

2.1 考察不同pH值对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水100mL至烧杯中，调节pH分别为4.05、4.97、6.04、6.73、7.41、8.55、9.64。每份水样加入300mg・L-1PAC1后，再加入5mg・L-1CPAM1进行操作，静置后过滤测COD、UV254和色度值，用以分析不同pH值对混凝沉淀效果的影响，结果如图1所示。

由图1可知，当pH=6.04时，COD的去除率相对较高，为31.40%，之后pH升高，COD的去除率呈逐渐降低。这是因为pH值对胶体颗粒表面的ξ电位、絮凝剂的作用性质等有很大影响，絮凝剂的水解与pH值关系密切，当在最佳pH值时，混凝反应速率最快，混凝效果最好；而UV254和色度的去除率一直保持较高的去除率。由此可见，pH控制在6左右是较好的选择。

2.2 考察不同无机絮凝剂对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水400mL，分四份各100mL(已调节pH为6.04)于锥形瓶中，改变无机絮凝剂的种类，分别加入300mg・L-1的PAC1、PAFC1、PAFC2和PFS，再加入5mg・L-1CPAM1进行操作，静置观察现象，过滤测定COD、UV254和色度值，用以分析不同无机絮凝剂对混凝沉淀效果的影响，结果如图2所示。

由图2可知，当PAFC2投加量为300mg・L-1时，COD去除率为32.95%，相同条件下的PAC1、PAFC1、PFS的COD的去除率分别为31.48%、28.89%、30.74%。由此可见，聚合氯化铝铁的去除效果稍好，选择PAFC2作为后续实验的无机絮凝剂。

2.3 考察无机絮凝剂投加量对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水900mL，调节pH为6.04，分9份各100mL于锥形瓶中，分别加入30、40、50、55、60、75、90、120、150mg・L-1PAFC2，再加入5mg・L-1CPAM1进行操作，静置观察现象，过滤测定COD、UV254和色度值，用以分析无机絮凝剂投加量对混凝沉淀效果的影响。结果如图3所示。

由图3可知，随着PAFC2投加量的增加，COD的去除率先上升，当投加量为50mg・L-1时，去除率达到最佳34.23%。继续增大投加量，COD的去除率略有下降后趋于稳定在30%左右；而UV254和色度的去除率一直保持较高的去除率，分别稳定在80%和90%左右，因此，PAFC2投加量为50mg・L-1时为最佳投加量。

2.4 考察不同有机助凝剂对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水600mL，分6份各100mL(已调节pH,pH=6.04)于锥形瓶中，分别加入50mg・L-1PAFC2，再分别加入5mg・L-1CPAM1、CPAM2、APAM1、APAM2、NPAM1、NPAM2进行操作，静置观察现象，过滤测定COD、UV254和色度值，用以分析不同有机助凝剂对混凝沉淀效果的影响，结果如图4所示。

由图4可知，CPAM1投加量为5mg・L-1时的COD去除率为32.35%，相同条件下的CPAM2、APAM1、APAM2、NPAM1、NPAM2对COD的去除率分别为31.47%、30.60%、29.73%、30.17%、27.58%。由此可见，阳离子聚丙烯酰胺的去除效果稍好，选择CPAM1作为后续实验的有机助凝剂。

2.5 考察有机助凝剂投加量对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水1L，分10份各100mL(已调节pH=6.04)于锥形瓶中，分别加入50mg・L-1PAFC2，再分别加入3、4、5、6、7、8、9、10mg・L-1CPAM1进行操作，静置观察现象，过滤测定COD、UV254和色度值，用以分析有机助凝剂投加量对混凝沉淀效果的影响。结果如图5所示。

由图5可知，随着CPAM1投加量的增大，COD的去除率上升，当投加量为5mg・L-1时，COD的去除率已达最佳，为34.06%，往后继续增大投加量，COD去除率保持稳定；而UV254和色度的去除率一直保持较高的去除率，分别稳定在85%和95%左右，由此可见，CPAM1投加量为5mg・L-1时为最佳投加量。

2.6 考察不同强化絮凝助剂对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水300mL，分三份各100mL(已调节pH,pH=6.04)于锥形瓶中，分别加入50mg・L-1PAC1，再分别加入15mg・L-1DCA01、DCA02、DCA03，再分别加入5mg・L-1CPAM1进行操作，静置观察现象，过滤测定COD、UV254和色度值，用以分析不同强化絮凝助剂对混凝沉淀效果的影响。结果如图6所示。

由图6可知，DCA01投加量为15mg・L-1时的COD去除率为48.71%，相同条件下的DCA02、DCA03对COD的去除率分别为47.82%、46.80%，由此可见，DCA01的去除效果稍好，选择DCA01作为后续实验的强化絮凝助剂。

2.7 考察强化絮凝助剂投加量对混凝沉淀效果的影响

取磷化清洗废水1L，分10份各100mL(已调节pH,pH=6.04)于锥形瓶中，分别加入50mg・L-1PAFC2，再分别加入5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、100mg・L-1DCA01，再分别加入5mg・L-1CPAM1进行操作，静置观察现象，过滤测定COD、UV254和色度值，用以分析强化絮凝助剂投加量对混凝沉淀效果的影响。结果如图7所示。

由图7可知，随着DCA01投加量的增大，COD去除率上升，当投加量为15mg・L-1时效果就已经达到了最佳，此时COD、色度、UV254的去除率分别为53.70%、96.64%、82.50%。再继续增大投加量至100mg・L-1，COD去除率由53.70%缓慢降低至49.03%；而UV254和色度的去除率一直保持较高的去除率，分别稳定在80%和95%左右，由此可见，DCA01投加量为15mg・L-1时为最佳投加量。

3、结语

本文在不同pH条件下，对无机絮凝剂、有机助凝剂、强化絮凝助剂的种类和投加量进行考察，对强化混凝沉淀效果进行比较分析，得出以下结论：

(1)以强化混凝法去除磷化清洗废水中的有机污染物是可行的，混凝法具有处理效果好、成本低、操作简单等优势；

(2)三元复配药剂较二元复配药剂对磷化清洗废水中COD、色度、UV254等的去除效果更好，且降低了加药成本、降低了混凝沉淀量，减少了废水综合处理成本；

(3)三元复配药剂最佳操作条件为pH为6.04、无机絮凝剂PAFC2投加浓度为50mg・L-1、有机助凝剂CPAM1投加浓度为5mg・L-1，强化絮凝助剂DCA01投加浓度为15mg・L-1，强化混凝处理后的COD去除率为53.70%，色度去除率为96.64%，UV254去除率为82.50%。（来源：上海泓济环保科技股份有限公司）