余皓;苏立川;谷长志;邢文玉;张海瑞
【摘 要】Ni2+是汽车磷化过程中不可缺少的离子,同时也是国标中规定的第一类污染物.由于Ni2+具有致癌性和致突变性,长期以来是汽车厂废水处理的重点.本研究结合某汽车厂磷化废水中镍含量超标的问题,设计试验,到问题出现的原因,一方面更换处理能力更强的药剂,另一方面对废水处理设备进行改造,最终成功解决该问题.
【期刊名称】《涂料工业》
【年(卷),期】2015(045)011
【总页数】4页(P73-76)
【关键词】涂装;Ni2+;环境保护;废水;磷化
【作 者】余皓;苏立川;谷长志;邢文玉;张海瑞
【作者单位】长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;天津哈弗分公司,天津300462;长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心,河北保定071000;天津哈弗分公司,天津300462
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ630.9
如今汽车电泳涂装前,大多数企业选用锌锰镍三元磷化为电泳提供更为优秀的磷化膜,同时提高车身的耐腐蚀性能。其中Ni2+起到细化晶粒、提高磷化膜性能的重要作用。随着人们环保意识的日益提高、政府相关部门监管越来越严格,由于Ni2+属于国标GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的第一类污染物(排放标准＜1.00 mg/L),使得涉及磷化的企业不得不面对Ni2+排放的问题。本研究结合某汽车厂针对涂装磷化废水中镍含量超标的问题进行分析并提供相应对策。
在例行涂装工艺检查过程中发现,处理磷化废水的磷化反应槽入口及出口处的镍含量均远超上限。针对相关磷化槽体进行镍含量检测,检测数据如表1所示。
2.1 化学反应原理及主要药剂
涂装车间磷化废水所含污染离子主要为Ni2+。处理污水时,使用化学药剂(见表2)对其进行沉淀,上层清液回收,沉淀再进一步处理,从而达到降低排放的标准。消除Ni2+主要化学反应见式(1)。
2.2 现场工艺控制存在的问题
现场处理磷化废水主要是在磷化反应器中,如图1所示。废水的处理方式为连续处理,处理过程见图2。磷化清液进入磷化反应器中,依次自动添加处理药剂:氢氧化钠、PAC、PAM,并分别进行搅拌反应,然后流入布水池,将处理后的水经固液分离后,使上清液溢流到后续流程,污泥排入污泥槽。
2.2.1 pH控制保定长城汽车厂
根据式(1)反应原理,以氢氧化钠作为pH调节剂,当槽液pH≥10.5时,发生正向反应,Ni2+被沉淀；当pH＜10.5时,发生逆向反应,沉淀物分解为Ni2+,重新回到废水中。而现状为进水pH调整为10.5,但经反应消耗OH-,导致布水池中pH下降为8～9,从而发生逆反应,导致Ni2+含量高。
2.2.2 排泥控制
排泥量少导致沉淀槽底部沉淀液位较高,沉淀物长时间处在pH较低的布水池中,发生逆向反应,导致上清液检测时镍含量超标。
2.3 污水处理能力分析
2.3.1 药剂能力
由于PAM对废水处理的效果起到决定性作用,故本研究针对现在使用的PAM药剂进行试验设计。
配制6份相同的样品进行试验,Ni2+含量为20 mg/L,分别标记为 1～6。分别取 5份试验药剂(PAM),标记为PAM1～PAM5,分别加入样品1～5进行试验；第6份样品不加入药剂,做对比用。样品信息见表3、试验过程及结果见表4。
从表3及表4可以看出,1号样品使用的现用PAM,药剂除Ni2+能力不能满足法规要求(≤1 mg/L),需要更换新药剂；同样不能达到要求的还有3号、5号样品；2号样品和4号样品能够达到除Ni2+的要求,且2号样品的效果更好。
2.3.2 设备能力
对磷化废水处理能力进行排查确认,结果如表5所示。
对比处理磷化废水的设计能力,结果如表6所示。
由表6可以明显看出,现涂装车间排放磷化废水中Ni2+含量、废水排放量均远远超出原设计标准,现有设备处理废水能力严重不足导致磷化废水在线监测出口水样Ni2+含量超标。
为了解决此问题,首先调整现场工艺,增加磷化反应器出口pH管控指标,同时延长沉淀时间和排泥频次,作为临时对策。具体措施如表7所示。
同时更换了药剂,将现用 PAM更换为高效PAM。
为了更好地处理含镍废水,制定了磷化反应槽上层清液Ni2+含量＜0.05 mg/L的标准要求。根据此目标对磷化废水处理设备进行重新设计、改造,以增加其处理能力,处理过程如图3所示。
3.1 改造磷化清水槽
磷化清水槽仅起到储存磷化废水的作用,重新设计后,由磷化清水槽对磷化废水进行预处理。由计算机程序控制自动投加NaOH将废水的pH保持在10.5～11.5之间,pH由在线pH仪监控；然后投加混凝剂PAC,之后再投加絮凝剂PAM,继续搅拌15 min后自动停止机械搅拌机,静置,进行沉降分离。沉降分离后,清水槽内出现分层,上层为清液,下层为沉积的污泥。此时启动磷化清液泵,将清液槽的上清液送入一级混凝反应槽。当磷化反应槽内液位降至设定液位时,清液泵停止,启动磷化污泥转移泵,将槽内沉降下来的污泥送至磷化污泥槽中。槽内液位再次降至设定最低液位时,污泥转移泵自动停止,一个处理循环结束,如此往复。
3.2 拆除原磷化反应器,增加一级混凝反应槽、一级斜管沉降槽、二级混凝反应槽
将原来的一级处理拆分为二级处理,并在其中增加一个沉降槽。从清水槽转移的磷化废水经一级混凝反应槽后流入一级斜管沉降槽中进行固液分离,产生的上清液重力流入二级混凝反应槽中。分别在一级、二级混凝反应槽中投加NaOH将废水的pH调整至10.5～11.5之间,然后投加 PAC、PAM,整个过程依靠自动控制。
二级混凝反应槽出口增设2台自动控制泵,分别连接2个水阀。在线Ni2+检测仪检测出水清液Ni2+＜1 mg/L时,则不合格水阀关闭,合格水阀自动打开,将出水导入涂装反应槽中进一步处理；
如出水Ni2+≥1 mg/L时,则不合格水阀自动打开,合格水阀自动关闭,将不合格出水导入磷化一级混凝反应槽重新处理。
通过重新设计磷化废水处理过程,不但能实现对pH的管控、提升排污能力,同时提高了污水的处理效率,能够很好的解决磷化废水量大,Ni2+含量高的问题。
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