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涂裝油漆廢水處理工藝

       涂裝是鋼桶制造過程中產生廢水排放量最多的環節之一。該廢水主要是來自于生產過程中的清洗水、噴漆室廢水,通稱油漆廢水。該類油漆廢水含除油(脫脂)劑、除銹劑、磷化劑等,主要的污染物質是CODcr、BOD5、石油類、酸、堿、總磷、Cr6+、Pb2+、Zn2+等,其生物降解性能差,如果直接排放,將對水環境產生嚴重影響。本研究針對該類油漆廢水進行研究,提出用微電解-化學氧化法對此種水進行處理,使其達到國家規定的排放標準。

       微電解是低電位的Fe與高電位的C在廢水中組成數目眾多的原電池,鐵作為陽極被腐蝕,炭作為陰極。這些微小原電池形成電位差,產生電極反應和由此引發的一系列反應,從而使廢水中的有機物和無機污染物從廢水中得到處理。主要的作用有電場作用,Fe的還原作用,新生態[H]的氧化作用,過濾、吸附作用,絡合混凝作用等。在已確定的最佳實驗條件下,取一定量的原廢水進行微電解-化學氧化穩定性實驗,兩次測定相隔24h。

       本實驗裝置采用內徑為Φ90 mm,長為1 m的圓柱形有機玻璃微電解反應柱。柱內裝填由經活化的鐵屑和活性炭組成的微電解填料。

       在查閱文獻及初步實驗的基礎上,本研究選取微電解填料Fe/C體積分數比為1∶1。為了確定最佳工藝條件,本研究對影響處理效果最大的進水pH值和反應時間進行了實驗?；瘜W氧化主要是在化學氧化劑的作用下,使廢水中的有機物進一步降解為穩定的對自然環境影響小的無機鹽類。針對廢水經微電解反應器處理后,廢水中含有一定量的Fe2+、Fe3+,可以催化氧化劑H2O2,釋放氧化還原電位比較高的OH自由基。在OH自由基和H2O2兩種氧化劑的共同作用下,使廢水中的有機物得到降解。

       經微電解反應柱處理后的出水,再進一步進行氧化處理,最后加堿調pH值為8～8. 5,使其生成沉淀,以除去水中的Fe2+、Fe3+,降低水樣的CODcr和色度。調節水流量,使其在柱內的停留時間為60～70min,進水pH值為2.5～3.5,此時出水的CODcr質量濃度為323.8 mg/L。

       廢水經微電解處理后再進行氧化試驗。取一定量的微電解,調節pH值,用HJ-6A型數顯恒溫攪拌器將水樣加熱到50℃ ,按照每升廢水投加30%H2O24 mL的加入量投加H2O2。反應完畢后,用氫氧化鈉溶液調節pH值為8～8.5,可加入少量的PAM,過濾后取濾液測其CODcr。

       為進一步確定氧化劑的投料方式,取一定量的水樣,在溫度為50℃、pH值為5、反應時間為20min條件下,H2O2采用多次投加法(一次、二次、三次和四次)進行實驗。在多次投加時,每兩次間隔5min。實驗結果顯示,一次投加CODcr去除率為54.10%,分兩次投加總的CODcr去除率為55.10%,分三次投加總的CODcr去除率達到59.03%,分四次投加CODcr去除率達到60.91%。

       取一定體積的微電解填料,將一定量的涂裝油漆廢水調節到不同pH值條件下,分別進行微電解試驗,其結果如圖2所示。由圖可知,在pH值為2.5～3.5時,CODcr的去除率達85%以上。pH值大于3.5時,處理效果變差。分析原因,可能是當pH值較高時,鐵屑被鈍化,影響處理效果。因此,活性炭微電解法處理裝涂油漆廢水時,進水的pH值應調節到2.5～3.5為最佳。原廢水在微電解反應柱內的停留時間不同,其CODcr的去除率也不相同。CODcr的去除率將不斷增加,但是增加到一定程度后,CODcr的去除率將會下降。考慮到這一點和反應時間過長時,會造成鐵屑的過量消耗,減少微電解反應柱的壽命,增大污泥量,在經濟實用性上不可行,所以確定最佳的反應時間為60～70min。由此可見,多次投加處理效果優于一次投加。一次投加時,產生大量的氣泡,而分批投加時,出現的氣泡較少。這是因為一次性投加H2O2,H2O2不能完全氧化水樣中的有機物,部分以氣體形式溢出,而分批投加則可避免H2O2的損失,提高它的利用率。

       目前,微電解法工藝的反應器是直立不動的傳統微電解反應柱,雖然該技術已投入工業化,但許多試驗證明,該反應器還存在著如下問題:

       (1)填料結塊。微電解反應柱中最常用的填料為鋼鐵屑和鑄鐵屑,由于生成Fe(OH)2、Fe(OH)3等難溶物質,從而導致填料板結現象,出現溝流等問題,影響處理效果。

       (2)填料更換。在微電解反應器中,鐵屑不斷被消耗。當鐵屑減少到一定程度后,將影響內電解的處理效果,因此必須補充鐵屑。如果向反應器中直接投加鐵屑,鐵屑和炭粒不能充分混合,將影響微電解的處理效果。如果將填料全部清出,重新裝入混合好的新填料,這一過程不但工作量非常大,同時又需要較大的場地,實施困難。

       (3)反應器堵塞。隨著微電解反應柱運行時間的增長,填料中會聚集越來越多的懸浮物,加上金屬氫氧化物的濃集,容易將填料孔隙堵塞,影響出水的處理效果,故需定期反沖。由于鐵屑密度較大,需要非常大的沖洗強度,因而工程應用中必須配套較大的設備,增加了投資。

       (1)利用活性炭/鐵屑微電解法處理電泳廢水時,最佳的運行參數為:活性炭/鐵屑的體積分數比為1∶1,進水pH為2.5～3.5;反應時間為60～70min;出水的pH值控制在5左右。

       (2)利用雙氧水氧化微電解出水時,最佳的運行參數為:30%H2O2溶液的投加量每升廢水4 mL,氧化溫度為50℃ ,pH值為5,反應時間為20 min,投加H2O2采用多次投加法,CODcr的去除率達60%以上。

       (3)利用微電解-化學氧化處理裝涂油漆廢水效果較好,總COD去除率可達95%以上。并且實驗表明,處理穩定性較好,出水效果沒有大的波動,CODcr去除效果也很好,已遠遠低于該類的三級排放標準(ρ(CODcr)<500mg/L),此法適用于少量高濃度的有機廢水。

       把直立的微電解反應柱改為水平臥式的微電解反應柱,并加葉輪機使之勻速轉動,同時微電解反應柱內留有一定比例的空間,使填料能夠在反應柱里翻滾,這樣可以避免填料的堵塞和結塊;由于該工藝只消耗鐵屑,炭不消耗,在微電解反應柱壁上按比例開有一定數目的孔,便于定期增加鐵屑料,增加填料時,打開各孔;運行時,封上各孔,這樣就可以避免更換填料的麻煩。

       此外,還可將微電解反應器設計為機械攪動式,這樣既可以破壞鐵屑表面的惰性層,又可避免沉淀堵塞。而且強烈的攪動加快了反應速度,可以加速產生Fe2+,利于后續工藝混凝沉淀。

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