磷化(phosphorization)是一种通过化学与电化学反应在金属表面形成磷酸盐化学转化膜的过程。这种磷酸盐转化膜,即磷化膜,主要用于给基体金属提供保护,防止金属被腐蚀。磷化膜不仅能提高金属表面的防腐蚀能力,还能在涂漆前作为打底,增强漆膜层的附着力,同时,在金属冷加工工艺中起到减摩润滑的作用。磷化处理工艺自19世纪中叶开始应用于工业,至今已有90多年的历史,期间经历了奠定技术基础、迅速发展及广泛应用等多个阶段。
磷化过程中会产生大量废水,这些废水具有以下几个显著特点:
成分复杂:磷化废水中含有磷酸盐、金属离子(如锌、铁、钙等)、表面活性剂及有机添加剂等多种成分。
磷含量高:由于磷化液中含有大量的磷酸盐,因此废水中磷的含量较高,对环境造成较大压力。
酸碱性:磷化废水的pH值往往偏酸性或碱性,需要根据具体情况进行调节。
悬浮物多:废水中常含有悬浮的磷化渣、金属氧化物等杂质,增加了废水处理的难度。
可生化性差:由于废水中含有较多的难降解有机物,导致废水的可生化性差,处理难度增大。
针对磷化废水的特点,通常采用以下处理工艺流程:
预处理:废水首先进入调节池进行水质、水量的调节,同时去除较大尺寸的悬浮物和纤维污染物。必要时,还需进行pH值的调节。
化学处理:通过加药系统向废水中加入中和剂(如氢氧化钙),使pH值升至适宜范围,促使磷酸盐和金属离子生成沉淀。沉淀后的废水进入一级沉淀池进行泥水分离,上清液进入二级反应池,继续与混凝剂(如聚合氯化铝PAC、聚丙烯酰胺PAM)进行混凝沉淀反应,进一步去除残留的金属离子和磷酸盐。
生物处理:经过化学处理后的废水进入生物处理单元,利用微生物的代谢作用将废水中的有机物降解为无害物质。生物处理单元通常采用活性污泥法或生物膜法。
深度处理:根据出水水质要求,可采用砂滤、活性炭吸附、膜分离等深度处理工艺,进一步去除废水中的悬浮物、有机物和色度等污染物。
污泥处理:沉淀池和生物处理单元产生的污泥进入污泥处理系统,通过浓缩、脱水等工艺减少污泥体积和含水率,最终进行无害化处置或资源化利用。
案例名称:某汽车零部件企业磷化废水处理项目
项目背景:该企业主要生产汽车零部件,生产过程中涉及磷化处理工艺,每天产生大量磷化废水。废水中含有高浓度的磷酸盐、锌离子等污染物,对环境造成严重影响。为响应环保政策,该企业决定对磷化废水进行综合治理。
处理工艺:该企业采用了“调节池+中和沉淀+混凝沉淀+生物处理+深度处理”的废水处理工艺流程。预处理阶段,废水进入调节池进行水质、水量调节,同时去除较大悬浮物;化学处理阶段,通过加药系统加入氢氧化钙进行中和沉淀,去除磷酸盐和锌离子;混凝沉淀阶段,加入PAC和PAM进行混凝沉淀反应,进一步去除污染物;生物处理阶段,采用活性污泥法进行有机物降解;深度处理阶段,采用砂滤和活性炭吸附去除悬浮物和有机物。
处理效果:经过处理后,该企业磷化废水中的磷酸盐、锌离子等污染物浓度显著降低,出水水质达到了国家和地方的排放标准。同时,通过生物处理单元产生的污泥经过无害化处置后,实现了资源化利用。这一案例充分展示了磷化废水处理的可行性和有效性,为类似企业的废水处理提供了有益的借鉴。
综上所述,磷化作为一种重要的金属表面处理技术,在工业生产中发挥着重要作用。然而,磷化过程中产生的废水对环境造成了较大压力。通过科学合理的废水处理工艺流程和技术手段,可以实现磷化废水的达标排放和资源化利用,为企业的可持续发展做出贡献。