電泳廢水處理技術(shù)

電泳涂裝是近30年發(fā)展起來的一種特殊涂膜形成方法，具有水溶性、無毒、易于自動(dòng)化控制等特點(diǎn)，在汽車、電子、建材、五金等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。由此，電泳廢水隨之產(chǎn)生，并成為較廣泛出現(xiàn)的一種工業(yè)廢水，該廢水具有污染物種類多、成分復(fù)雜的特點(diǎn)。此外，由于各行業(yè)、企業(yè)規(guī)模差異較大，電泳廢水水量、水質(zhì)差異也較大，電泳廢水的處理工藝也必然呈多樣性。本工程位于大連某電子企業(yè)，根據(jù)環(huán)保“三同時(shí)”規(guī)定，新上電泳涂裝生產(chǎn)線需配套廢水處理站。本工程廢水量較小，現(xiàn)場(chǎng)用地有限，且要求基本實(shí)現(xiàn)無人值守。本工程設(shè)計(jì)基于上述條件展開。

1 設(shè)計(jì)處理規(guī)模、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
 
1.1 設(shè)計(jì)處理規(guī)模
 
本工程設(shè)計(jì)規(guī)模由該企業(yè)根據(jù)生產(chǎn)線參數(shù)確定，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為24 m3/d，廢水處理站可8 h或24 h自動(dòng)運(yùn)行。生產(chǎn)線定期排放的廢液由專業(yè)公司收集、處理，不在本工程處理范圍內(nèi)。

1.2 設(shè)計(jì)處理水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
 
由于廢水處理站必須與新上生產(chǎn)線同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投入運(yùn)行，無法通過現(xiàn)場(chǎng)采樣的方式獲得準(zhǔn)確的廢水水質(zhì)，因此本工程原水水質(zhì)由該企業(yè)結(jié)合同行業(yè)水質(zhì)資料確定。排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 21/1627—2008）之排入污水處理廠的水污染物最高允許排放濃度。設(shè)計(jì)原水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表 1所示。

表 1 原水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

2 工程設(shè)計(jì)
 
2.1 工藝流程
 
電泳廢水的主要污染物為水溶性樹脂、顏料、填料、助溶劑（酯、酮、酸類）和少量的重金屬離子。Fenton試劑因H2O2與Fe2+的催化作用，可產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的HO·，對(duì)以有機(jī)物為主的各類高濃度污染物有很好的處理效果。根據(jù)電泳廢水的主要污染物構(gòu)成及濃度，并結(jié)合本工程廢水量較小、現(xiàn)場(chǎng)用地有限且要求基本實(shí)現(xiàn)無人值守的條件，本工程設(shè)計(jì)工藝流程為廢水調(diào)節(jié)+序批式Fenton催化氧化+混凝沉淀+砂濾。具體工藝流程見圖 1。

 2.2 各單元設(shè)計(jì)
 
2.2.1 廢水調(diào)節(jié)單元
 
由于本工程水量較小且用地有限，采用批處理方式，因此必須設(shè)置廢水調(diào)節(jié)池以緩沖、調(diào)節(jié)批處理反應(yīng)裝置運(yùn)行期間流入廢水站的原水。廢水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)有效容積為8 m3，HRT為8 h。池底設(shè)有穿孔曝氣管攪拌廢水以達(dá)到均質(zhì)和防止沉淀的作用，曝氣強(qiáng)度為4 m3/（m2·h）。池頂部設(shè)有提升泵2臺(tái)，1用 1備，形式為耐腐蝕泵，Q=40 m3/h，H=15 m，N=5.5 kW，泵的啟停同時(shí)受批處理反應(yīng)裝置運(yùn)行時(shí)間控制及廢水調(diào)節(jié)池液位控制。

2.2.2 序批式Fenton催化氧化反應(yīng)槽單元
 
本單元是工藝處理的核心單元，可依次實(shí)現(xiàn)包括調(diào)pH至酸性、Fenton催化氧化、pH回調(diào)、混凝、沉淀、排水排泥6個(gè)功能。序批式Fenton催化氧化反應(yīng)槽本體為鋼制錐底圓罐，內(nèi)襯環(huán)氧樹脂玻璃鋼防腐，總高為4 m，直邊高為2.7 m，錐斗高為1.3 m，錐斗斜邊與水平面夾角60 °，罐體內(nèi)徑為1.8 m，反應(yīng)區(qū)總有效容積為6 m3。槽內(nèi)設(shè)有固定式pH探頭，實(shí)時(shí)在線測(cè)定廢水pH并傳送至集中控制柜，根據(jù)設(shè)定程序控制各加藥泵的運(yùn)行。槽內(nèi)設(shè)有槳式攪拌機(jī)1臺(tái)，轉(zhuǎn)速為190 r/min，N=2.2 kW。原水由提升泵提升進(jìn)入反應(yīng)槽，設(shè)計(jì)進(jìn)水歷時(shí)10 min，達(dá)到設(shè)定液位后攪拌機(jī)啟動(dòng)，同時(shí)H2SO4加藥泵在pH控制器控制下啟動(dòng)，在廢水中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的H2SO4溶液，待廢水pH降至3后停止加藥，設(shè)計(jì)pH調(diào)節(jié)歷時(shí)5 min。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的FeSO4溶液及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%的H2O2溶液，在攪拌下進(jìn)行Fenton催化氧化反應(yīng)，設(shè)計(jì)反應(yīng)歷時(shí)60 min。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)下，確定FeSO4投加量為200 mg/L，H2O2投加量為600 mg/L。槽內(nèi)設(shè)有固定式ORP探頭，實(shí)時(shí)在線測(cè)定廢水ORP值并傳送至PLC，當(dāng)氧化反應(yīng)后期ORP值穩(wěn)定在300 mV時(shí)認(rèn)為Fenton反應(yīng)已完成，否則將再次啟動(dòng)FeSO4加藥泵及H2O2加藥泵。當(dāng)然，除非生產(chǎn)線發(fā)生故障或H2O2藥劑品質(zhì)出現(xiàn)問題，否則此種異常情況極少發(fā)生。氧化反應(yīng)完成后，Ca(OH)2加藥泵啟動(dòng)，回調(diào)廢水pH至8.5，此時(shí)廢水中將產(chǎn)生大量絮體，再加入3 mg/L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15%的PAM溶液，使絮體更大，更易沉降，pH回調(diào)及PAM投加、反應(yīng)過程設(shè)計(jì)歷時(shí)15 min。PAM投加完成后攪拌機(jī)停止運(yùn)行，廢水逐漸靜止，絮體開始沉淀，沉淀過程設(shè)計(jì)歷時(shí)30 min，以保證槽體底部錐體內(nèi)的污泥密實(shí)度。沉淀工序完成后自動(dòng)由上至下依次開啟3個(gè)氣動(dòng)閥進(jìn)行排水，將槽體直邊段內(nèi) 6 m3的廢水平緩排出，之后啟動(dòng)槽體底部的排泥泵，將底部沉淀的污泥排至污泥干化槽，此排水、排泥過程設(shè)計(jì)歷時(shí)15 min。以上序批式Fenton催化氧化反應(yīng)單元運(yùn)行全周期合計(jì)10+5+60+30+15=120 min。

2.2.3 過濾單元
 
過濾單元的功能是通過砂濾去除沉淀后出水中可能含有的少量懸浮固體物質(zhì)，以保證最終出水達(dá)標(biāo)排放。設(shè)計(jì)中間水槽1個(gè)，有效容積6 m3，以緩沖批處理反應(yīng)槽的排水。過濾設(shè)計(jì)歷時(shí)1 h。過濾采用壓力式石英砂過濾罐，全氣動(dòng)閥自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)濾速12 m/h，罐體直徑0.8 m。配過濾水泵2臺(tái)，1用1備，形式為臥式離心泵，Q=9 m3/h，H=11.5 m，N=0.75 kW。當(dāng)出水水質(zhì)較好而無需過濾時(shí)，過濾單元可通過閥門切換而越過。

2.2.4 清水池單元
 
清水池的功能有2個(gè)，一是供檢測(cè)取樣，二是供石英砂過濾罐反洗取水。配反洗水泵2臺(tái)，1用1備，形式為臥式離心泵，Q=32 m3/h，H=14 m，N=2.2 kW，設(shè)計(jì)水反沖洗強(qiáng)度為17 L/（s·m2）。配反洗風(fēng)機(jī)1臺(tái)，形式為羅茨風(fēng)機(jī)，Q=0.7 m3/min，P=53.9 kPa，N= 2.2 kW，設(shè)計(jì)氣反沖洗強(qiáng)度為23 L/（s·m2）。

2.2.5 加藥單元
 
根據(jù)工藝需要H2SO4、FeSO4、H2O2、Ca(OH)2、PAM 5種藥劑，每種藥劑均配有儲(chǔ)藥、溶解、加藥泵、攪拌機(jī)（不含H2O2藥槽）等設(shè)備，以及液位控制器等儀表。藥槽采用LLDPE配藥槽，加藥泵采用機(jī)械隔膜式計(jì)量泵，液位控制器采用壓力式，攪拌機(jī)采用槳式，具體設(shè)備參數(shù)不再贅述。

2.2.6 污泥干化單元
 
本工程運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的污泥量較少，污泥產(chǎn)生量?jī)H為12 kg/d左右，以反應(yīng)裝置錐斗有效容積計(jì)算日排濕泥量約為1.2 m3（污泥含水率為99%）。針對(duì)如此小的泥量，本工程采用污泥干化槽的形式。污泥干化槽為方形，內(nèi)置縫制而成的敞口濾袋，濾袋有效容積約1.5 m3。稀污泥由排泥泵輸送至污泥干化槽的濾袋內(nèi)，分別依靠重力及室內(nèi)換氣自然濃縮、干化，濾液排放至清水池。由于Fenton催化氧化電泳廢水產(chǎn)生的污泥基本無特殊氣味，且室內(nèi)換氣良好（設(shè)計(jì)換氣量8 次/h），因此敞口污泥干化不會(huì)對(duì)處理站室內(nèi)環(huán)境造成影響。由于污泥中含有一定量的重金屬，干化后的污泥由具備危廢儲(chǔ)運(yùn)資質(zhì)的專業(yè)公司負(fù)責(zé)外運(yùn)處理。

2.2.7 事故水池單元
 
當(dāng)生產(chǎn)線或廢水處理系統(tǒng)發(fā)生故障而導(dǎo)致排水水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)時(shí)，將通過閥門切換，將原水或處理失敗的廢水導(dǎo)引至事故水池。事故水池設(shè)計(jì)有效容積24 m3，相當(dāng)于可存儲(chǔ)24 h的廢水。

2.2.8 自控系統(tǒng)
 
自控系統(tǒng)包括現(xiàn)場(chǎng)集中控制柜、各槽體液位控制器、pH控制器、ORP控制器、視頻監(jiān)視器等。集中控制柜內(nèi)的PLC是控制系統(tǒng)的核心，全部設(shè)備都按照設(shè)定的程序自動(dòng)運(yùn)行。各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括異常報(bào)警及現(xiàn)場(chǎng)視頻等都遠(yuǎn)傳至廠區(qū)的中央控制室。

3 實(shí)際運(yùn)行情況
 
本工程施工及設(shè)備調(diào)試完成后，進(jìn)行了試運(yùn)行。經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門連續(xù)48 h監(jiān)測(cè)，出水水質(zhì)達(dá)到了設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)行情況見表 2。

該工程直接運(yùn)行成本：藥劑費(fèi)78.02元/d，電費(fèi)12.70元/d，干泥外運(yùn)費(fèi)2.28元/d，自來水費(fèi)0.45元/d，合計(jì)93.45元/d，折合噸水運(yùn)行成本為3.89元。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

建設(shè)單位驗(yàn)收后的實(shí)際運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)了基本無人值守，僅有的人工操作是每日將干泥打包整理待運(yùn)以及根據(jù)實(shí)際藥品消耗情況，約2~3 d補(bǔ)充一次化學(xué)藥品并清洗pH、ORP電極，工廠僅需派1人兼職管理即可，其余時(shí)間均為無人值守。

4 設(shè)計(jì)總結(jié)
 
（1）本工程設(shè)計(jì)充分把握了廢水水質(zhì)、水量的特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)用地、排放標(biāo)準(zhǔn)、無人值守等情況，采用序批式Fenton反應(yīng)作為核心處理工藝，運(yùn)行效果可靠，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且節(jié)省了占地。（2）序批式Fenton反應(yīng)槽設(shè)計(jì)合理，同時(shí)具有Fenton催化氧化反應(yīng)、沉淀、污泥濃縮、逐層排水、監(jiān)測(cè)的功能。（3）本工程設(shè)計(jì)對(duì)各種可能情況考慮較周全，設(shè)有事故水池以避免不達(dá)標(biāo)廢水外排；設(shè)有可超越的過濾單元，在處理水質(zhì)允許情況下越過過濾單元以節(jié)省電能。（4）污泥干化槽設(shè)計(jì)新穎，以極低的設(shè)備成本及幾乎為零的運(yùn)行費(fèi)用完成了污泥的脫水、干化。（5）系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，基本實(shí)現(xiàn)無人值守，節(jié)省了人工費(fèi)用。