CN103352219A

CN103352219A - 磷化清洗废水的回收处理方法以及相应的回收装置

Info

Publication number: CN103352219A
Application number: CN2013102276740A
Authority: CN
Inventors: 张伟明; 叶华平; 张强; 舒泽慧
Original assignee: HSOAR GROUP CO Ltd
Current assignee: HSOAR GROUP CO Ltd
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-10-16

Abstract

磷化清洗废水的回收处理方法以及相应的回收装置。本发明公开了一种磷化清洗废水的回收处理方法，其特征在于采用旁路循环方式，将清洗槽中的槽液部分泵出，同时进行在线过滤和/或吸附预处理，去除其中的固体颗粒物杂质及油污，并将过滤和/或吸附预处理的槽液注入膜分离装置进行分离，分离得到清洁的净水回流到清洗槽重新利用，并将分离得到的浓缩液回收到磷化处理槽中重复利用，并将磷化处理槽的pH值进行调整，以保持磷化处理槽中化学组分的稳定。本发明的这种处理方法，整个磷化过程中的磷化药剂和清洗水产生内循环，将磷化清洗产生的废水进行有效利用，提高了磷化药剂和水资源的利用率，并大大减少了磷化过程中资源的消耗及污染物的排放，有效的保护了环境。

Description

磷化清洗废水的回收处理方法以及相应的回收装置

技术领域

本发明涉及一种对磷化生产工艺的改进，具体涉及一种对磷化后水洗工序产生的清洗废水进行回收处理，得到可回用的清洁水及磷化药剂的方法以及相应的回收装置。

背景技术

磷化工艺是指将钢铁等工件在含磷酸盐的溶液中进行处理，从而利用化学方法在其表面形成磷酸盐转化膜，对基体材料起到增加涂层附着力和提高抗腐蚀能力的作用。磷化处理工艺的应用非常广泛，其涵盖汽车、军工、电气、机械等诸多领域，起到了防锈、耐磨、减摩、润滑及作为涂装底层等作用。

目前，通用的表面磷化工艺包括磷化、水洗及封闭等三个过程。首先，将除油除锈的钢铁工件与磷化液接触（一般使用浸泡或喷淋等方法），使钢铁表面与磷化药剂发生化学反应形成磷化膜。磷化膜形成后钢铁工件表面仍带有一层磷化药剂液膜，对后续工序会有影响，因此在封闭钝化之前必须对该钢铁工件进行水洗操作。这样一来，磷化药剂的消耗主要就有两个途径：一是与钢铁表面的化学反应，二是水洗过程中的带出损失。一般来说，水洗过程中的磷化药剂损失占有相当大的比例，特别是在生成的磷化膜厚度较薄的情况下，水洗操作造成药剂的损失甚至会高于化学反应的消耗（达到总消耗的60-70%），从而造成磷化药剂的大量消耗，大大增加了企业药剂购买的成本。同时，由于生产时磷化药剂随着钢铁工件的不断带出，后续的水洗池中的药剂浓度会越来越高，为了达到清洗的工艺要求，需要不断加入新鲜洗水来稀释水洗池中污染物的浓度，这样就带来洗水的大量消耗，同时产生了大量的溢流废水排放，进一步增加了操作成本。排放的清洗废水中的磷化药剂富含磷元素，会造成自然水体的严重富营养化，产生严重的水污染。因此，无论是从经济还是环境方面考虑，上述水洗（又可称为磷洗）产生的废水排放都必须得到控制和有效处理。

通常使用的磷化药剂主要是含有酸式磷酸根的盐溶液，而磷化后的清洗废水也就是这种药剂的稀溶液。近年来，随着膜分离技术的不断发展，可实现将水溶液中的盐溶质与溶剂分离开来，并且具有无相变、无化学变化、能耗低、适应性强等诸多优点。因此，如果能够将膜分离技术与磷化生产工艺偶联起来，利用膜分离技术将磷化清洗废水中的水资源与药剂分离开来，就可实现水资源及药剂的重复利用，从而达到资源循环利用，并从源头上减少污染物排放的目的。

发明内容

鉴于背景技术存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种磷化清洗过程中产生的废水进行回收处理，对其中的磷化药剂和清洗水进行重复利用的磷化清洗废水的回收处理方法以及相应的磷化回收装置。

为此，本发明是采用如下技术方案来实现的：一种磷化清洗废水的回收处理方法，其特征在于包括如下步骤：

（a）、利用旁路循环方式，将清洗槽中的槽液部分泵出，同时进行在线过滤和/或吸附预处理，去除其中的固体颗粒物杂质及油污；

（b）、将过滤和/或吸附预处理的槽液注入膜分离装置，进行分离；

（c）、将分离得到的清洁净水送回至清洗槽进行利用；

（d）、将分离得到的浓缩液送回到磷化处理槽进行利用；

（e）、调整磷化处理槽中的pH值，使得磷化处理槽中化学组分保持稳定。

所述膜分离装置的脱盐率控制在大于20%而小于100%。

本发明还提供了一种用于磷化清洗废水的回收处理方法的磷化回收装置，包括磷化处理槽、清洗槽、预处理装置和膜分离装置，其特征在于所述清洗槽设置在磷化处理槽的一侧，所述清洗槽与所述预处理装置通过第一管道相连，所述预处理装置通过第二管道与所述膜分离装置相连，所述膜分离装置分别通过第三管道、第四管道与所述的清洗槽、磷化处理槽连通。

所述磷化处理槽还连通磷化液添加管和pH值调整液管。

所述清洗槽接通新鲜水管。

所述预处理装置为介质过滤器、袋式过滤器、活性炭吸附器或超级滤清器中的一种或一种以上的组合。

所述膜分离装置为反渗透或电渗析膜分离装置。

本发明中，可在现有的磷化生产线中加入反渗透或电渗析膜分离装置，在线处理磷化线产生的磷洗废水，将其还原为清洁净水及浓缩的磷化药剂并分别回收利用，达到整个磷化过程中磷化药剂和清洗水的内循环，使得整个磷化系统中清洗废水的排放大大减少甚至完全消除，并减少了磷化工艺对环境的影响；由于回收的清洗水可重复利用，减少了水资源的利用，故而，本发明的这种方法和装置，对于环境保护、节约水资源具有重要的作用。

附图说明

下面再结合附图进一步描述本发明的有关细节。

图1为本发明的磷化回收装置的结构示意图；

图2为本发明采用反渗透时的分离流程图；

图3为本发明采用电渗透时的分离流程图。

图中标号：101为磷化处理槽，102为清洗槽，103为预处理装置，104 为膜分离装置，111为反渗透分离组件，112为高压泵，113 背压调节阀；121为负极电极板，122为正极电极板，123为阳离子选择性离子交换膜，124为阴离子选择性离子交换膜，201为 PH调整液管，202为磷液添加管，203为磷化工作液随工件带出至水洗槽路线；204为新鲜水管，205为磷化清洗废水溢流排放管路，206为第一管道，207为第二管道，208为第三管道，209为第四管道。

具体实施方式

参照附图，本实施例采用的反渗透膜分离装置，其核心在于只允许水分子透过反渗透膜。这种磷化清洗废水的回收处理方法，是利用旁路循环方式，将清洗槽102中通过第一管道206将槽液部分泵出，并通过介质过滤器103进行在线过滤，去除其中的固体颗粒物杂质及油污，该步骤为预处理过程，将过滤后槽液通过112高压泵注入膜分离装置104的反渗透膜组件111中，此时，流液中的部分水分子会通过反渗透膜得到洁净水，同时未透过反渗透膜的残液即为浓缩液，通过调节背压阀113可控制回收结晶水及浓缩液的比例，即调节控制此过程中的水回收率；分离得到的洁净水通过第三管道208送回至清洗槽102进行利用；分离得到的磷化药剂浓缩液通过第四管道209送回到磷化处理槽101进行利用；然后通过pH值调整液管201，将pH值调节剂注入到磷化处理槽101中，使得磷化处理槽101中化学组分保持稳定。在上述的回收处理方法中，所述膜分离装置104的脱盐率控制在大于20%而小于100%；需要添加磷液时，通过磷液添加管202将磷液加入到磷化处理槽101中。当由于清洗槽102中的净水损耗不够时，还可通过新鲜水管204加入新鲜的水，在分离得到的清洁净水通过第三管道208送回至清洗槽102中后，可以减少甚至关闭新鲜水管204水的补充量，以保持清洗槽清洁程度恒定；当清洗槽102内的水溢出时，通过磷化清洗废水溢流排放管路205排出。上述的介质过滤器也可以是袋式过滤器，也可以是活性炭吸附器或者是超级滤清器，或者是他们的组合。

下面进行举例说明以说明本发明方法的有益效果：

例1：如在采用常温磷化工艺中，磷化处理槽中的磷化药剂配方为NaH₂PO₄，十二烷基笨磺酸钠以及少量促进剂，pH值调节液为H₃PO₄溶液，磷液为浓缩工作液，预处理装置采用超级滤清器，膜分离装置为反渗透膜分离装置，生产过程中添加pH调节液使清洗槽中的pH值维持在4-4.5，工作液总固浓度（TDS）为20000mg/L，通过上述方法进行处理后，整个系统达到稳定时，磷化处理槽中的TDS为20000mg/L，清洗槽中TDS为1000mg/L，清洗槽旁路循环流量为1000L/h，洁净水回收流量约为850L/h，TDS小于30mg/L，脱盐率大于97%，水税收率为95%，浓缩液209流量为50 L/h，TDS约为19500 mg/L；新鲜清洗水204极少量补加以保持水洗槽液面稳定，溢流排放205流量为0。此时总体测算，生产线磷化药剂消耗减少约60%，清洗水消耗及污染物排放基本消除。

例2：生产线使用的磷化药剂及添加液与例1相同。系统中预处理装置103采用2微米PP棉过滤器，膜分离系统104采用如图3所示的自制电渗析装置。生产过程中添加pH值调节液201使工作槽101中pH值维持在4-4.5，工作液总固溶度（TDS）为20000 mg/L。整个系统达到稳定时工作槽101中TDS为20000 mg/L，水洗槽102中TDS为2000 mg/L。清洗槽旁路循环206流量为1000 L/h；洁净回收水208流量约为950 L/h，TDS约为1000 mg/L，系统脱盐率为50%，水回收率为95%；浓缩液209流量为50 L/h，TDS约为21000 mg/L；新鲜清洗水204极少量补加以保持水洗槽液面稳定，溢流排放205流量为0。此时总体测算，生产线磷化药剂消耗也减少约60%，清洗水消耗及污染物排放基本消除。

例3：生产线使用药剂及系统配置情况与例2相同。整个系统达到稳定时工作槽101中TDS为30000 mg/L，水洗槽102中TDS为3000 mg/L，清洗槽旁路循环206流量为1000 L/h；洁净回收水208流量约为900 L/h，TDS约为2000 mg/L，系统脱盐率为33%，水回收率为90%；浓缩液209流量为100 L/h，TDS约为11000 mg/L；新鲜清洗水204补加以保持水洗槽液TDS不高于3000 mg/L，此时溢流排放205流量为1200 L/h。此时总体测算，生产线磷化药剂消耗也减少约35%-40%，清洗水消耗及污染物排放减少约60%。

例4：生产线使用磷化药剂为常温锌系磷化剂，主要成分为磷酸二氢锌，硝酸锌及磷酸，并含有少量有机硝酸盐促进剂。系统中预处理装置103采用吸油布袋过滤器及活性炭吸附柱，膜分离系统104采用如图3所示的自制电渗析装置。生产过程中添加pH值调节液201使工作槽101中pH值维持在3.5-4.0，工作液总固溶度（TDS）为25000 mg/L。系统达到稳定时工作槽101中TDS为25000 mg/L，水洗槽102中TDS为2500 mg/L。清洗槽旁路循环206流量为1200 L/h；洁净回收水208流量约为910 L/h，TDS约为900 mg/L，系统脱盐率为64%，水回收率为91%；浓缩液209流量为90 L/h，TDS约为19000 mg/L；新鲜清洗水204少量补加以保持水洗槽液TDS不高于2500 mg/L，溢流排放205流量为300 L/h。此时总体测算，生产线磷化药剂消耗也减少约50%，清洗水消耗及污染物排放减少约90%。

Claims

1.一种磷化清洗废水的回收处理方法，其特征在于包括如下步骤：

（c）、将分离得到的清洁净水送回至清洗槽进行利用；

（d）、将分离得到的浓缩液送回到磷化处理槽进行利用；

2.根据权利要求1所述的磷化清洗废水的回收处理方法，其特征在于所述膜分离装置的脱盐率控制在大于20%而小于100%。

3.一种用于磷化清洗废水的回收处理方法的回收装置，包括磷化处理槽、清洗槽、预处理装置和膜分离装置，其特征在于所述清洗槽设置在磷化处理槽的一侧，所述清洗槽与所述预处理装置通过第一管道相连，所述预处理装置通过第二管道与所述膜分离装置相连，所述膜分离装置分别通过第三管道、第四管道与所述的清洗槽、磷化处理槽连通。

4.根据权利要求3所述的用于磷化清洗废水的回收处理方法的回收装置，其特征在于所述磷化处理槽还连通磷化液添加管和pH值调整液管。

5.根据权利要求3所述的用于磷化清洗废水的回收处理方法的回收装置，其特征在于所述清洗槽接通新鲜水管。

6.根据权利要求3所述的用于磷化清洗废水的回收处理方法的回收装置，其特征在于所述预处理装置为介质过滤器、袋式过滤器、活性炭吸附器或超级滤清器中的一种或一种以上的组合。

7.根据权利要求3所述的用于磷化清洗废水的回收处理方法的磷化回收装置，其特征在于所述膜分离装置为反渗透或电渗析膜分离装置。