汽车及其零部件的装涂是汽车制造过程中产生废水排放zui多的环节之一。涂装废水含有树脂、表面活性剂、重金属离子、油、PO34-、油漆、颜料、有机溶剂等污染物,CODcr值高,若不妥善处理,会对环境产生严重污染。对此类废水,传统的方法是直接对混合废水进行混凝处理,治理效果不理想,出水水质不稳定,较难达到排放标准。特别是其中的喷漆废水,含大量溶于水的有机溶剂,直接采用混凝法处理效果很差。我们在上海某汽车厂经过实地勘查,大量分析调研和小试,针对涂装废水的特点。采用分质预处理再进行后续处理的二步处理的方法,并选择Fenton氧化-混凝沉淀,气浮物化工艺进行处理,达到了排放标准,CODcr去除率达到80%以上。
涂装废水处理工艺流程
间歇预处理
脱脂废液
对脱脂废液采用酸化法进行破乳预处理,向脱脂废液中投加无机酸将pH调到2~3,使乳化剂中的脂肪酸皂析出脂肪酸,这些脂肪酸不溶于水而溶于油,从而使脱脂废液破乳析油。另外,加酸后使脱脂废液中的阴离子表面活性剂在酸性溶液中易分解而失去稳定性,失去了原有的亲油和亲水的平衡,从而达到破乳。经预处理后CODcr从2500~4000mg/L降低到1500~2400mg/L,去除率在40%左右;而含油量从300~950mg/L降至50~70mg/L,去除率高达90%~95%。
电泳废液
在阴电泳废水中含有大量高分子有机物,CODcrzui高可达20000mg/L,还含大量电泳渣,这些物质在水中呈细小悬浮物或呈负电性的胶状体。处理中加入适当的阳离子型聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)作混凝剂,利用絮凝剂的吸附架桥作用来快速去除废水中的污染物。电泳废液在预处理时要求pH值在11~12之间,有较好的沉淀效果。反应后的出水CODcr在2000mg/L左右。
喷漆废水
对喷漆废水先采用Fenton试剂(H2O2+FeSO4)
对其进行预处理,使其中的有机物氧化分解,CODcr去除效率在30%左右,再加入PAC和PAM对其进行混凝沉淀,经过此两步处理,CODcr由3000~20000mg/L降至1200~4000mg/L,总去除率可达到60%~80%。出水排入混合废水调节池。
Fenton试剂具有很强的氧化能力,当pH值较低时(控制在3左右),H2O2被Fe2+催化分解生成羟基自由基(#OH),并引发更多的其他自由基,从而引发一系列的链反应[1]。通过具有强的氧化能力的#OH与有机物的反应,使废水中的难降解有机物发生部分氧化、使废水中的有机物C)C键断裂,终分解成H2O、CO2等,使CODcr降低。或者发生偶合或氧化,改变其电子云密度和结构,形成分子量不太大的中间产物,从而改变它们的溶解性和混凝沉淀性。同时,Fe2+被氧化生成Fe(OH)3在一定酸度下以胶体形态存在,具有凝聚、吸附性能,还可除去水中部分悬浮物和杂质。出水通过后续的混凝沉淀进一步去除污染物,以达到净化的目的。
连续处理
经预处理的各类废水排入均和调节池中,与其它废水混合后进入连续处理流程。混合后的废水CODcr约为700~900mg/L。连续处理分为二:混凝沉淀和混凝气浮。
在涂装废水中,油、高分子树脂(环氧树脂)、颜料(碳黑)、粉剂、磷酸盐等在表面活性剂、溶剂及各种助剂的作用下,以胶体的形式稳定地分散在水溶液中。可以靠投加化学药剂来破坏胶体的细微悬浮颗粒在水中形成稳定体系,使其聚集成有明显沉淀性能的絮凝体,然后形成沉淀或浮渣加以除去。在废水中加入一定量的无机絮凝剂后,它们可中和乳化油或高分子树脂的电位,压缩双电层,胶粒碰撞促进凝集,完成脱稳过程,形成细小密实的絮凝物。这样可使涂装废水中的金属离子和磷酸根离子在碱性条件下生成的固体小颗粒形成沉淀物[4]。所以混凝处理可有效地去除汽车涂装废水中的油、高分子树脂、颜料和粉剂。在重金属离子和磷酸盐中,由于Ni2+生成Ni(OH)2沉淀以及PO34+生成Ca3(PO4)2沉淀的*pH值是10以上:而Zn2+生成氢氧化物沉淀的*pH值范围是8.5~9.5,pH过高会形成ZnO22-而溶解。所以要分二混凝反应以分别去除Ni2+、PO34-和Zn2+。同时,混凝反应后的固液分离分别采用的是斜板沉淀池和气浮池,这样既可以用斜板沉淀池来去除比重较大的重金属化合物沉淀,又可以用气浮池来去除比重较轻的有机物等。
混凝沉淀
为混凝沉淀调节pH值为10~10.5。反应槽采用推流式反应槽,分为三格。格加碱将pH调高至10~10.5,加入CaCl2,第二格加FeSO4,第三格加混凝剂PAM,反应后进入斜板沉淀池进行固液分离。三格停留时间分别为15min、15min、7.5min。斜板沉淀池表面负荷按2m3/m2#h设计,一反应CODcr去除率为50%~60%。
混凝气浮
二反应的反应槽,也采用推流式反应槽,分为三格。格加酸将pH回调至8.5~9,第二格加PAC,第三格加PAM,反应后进入气浮池进行固液分离。二反应槽三格停留时间分别为10min、10min、5min。气浮池的溶气水按处理水量的30%设计。二反应CODcr去除率为20%~25%,同时气浮也去除了Zn2+和一部分的表面活性剂。
深度处理
深度处理采用砂滤和活性炭过滤。从运行情况看,经砂滤后的出水即能达到排放标准(CODcr[300mg/L)。砂滤装置的过滤速度控制在10~12m3/m2#h。反冲洗水由监测水箱中的水加压后提供,反冲洗强度控制在16~18L/(m2#s)。砂滤后的出水已能达到排放要求,因此,活性炭过滤只是一个应急保证措施,一般情况下较少使用。
污泥处理
污泥处理的好坏,直接影响废水处理站的运行。由于污泥含油量高,直接进行压滤效果较差,在污泥浓缩槽中加入Ca(OH)2,pH调整至10左右,能达到较好的压滤效果。污泥经板框压滤机后含水率可由99%下降至75%~80%。
连续处理去除率
本工程采用分质处理、混凝沉淀、混凝气浮、砂滤等工艺对汽车涂装废水进行处理在技术和经济上是合理可行的。实际运行结果证明,此工艺对重金属、SS、油的去除效率超过90%,对CODcr的去除率大于80%。汽车涂装废水水量和水质变化大、要特别重视废水水量、水质均衡和分质预处理。根据工程实践证明,对脱脂废液,电泳废水、废液和喷漆废水这三股废水分别进行间歇预处理,这不仅有利于后续处理效率的提高,体现出技术和经济的统一,而且对整个系统的稳定运行和出水和稳定达标至关重要。
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