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電催化氧化處理冷軋平整液和光整液廢水的研究
  • 作者:吳經理    來源:宜興市海源環保設備有限公司    時間:2010-8-4    點擊:7081
冷軋廢水種類多,所含的污染物質較復雜,其中冷軋乳化液的油脂濃度和乳化程度高,普遍含表面活性劑,是含油廢水中處理難度較大的一種廢水。
  電催化氧化技術是在電化學氧化的基礎上發展起來的一種高級氧化技術,其在處理高濃度、難降解廢水方面的研究已受到了廣泛關注1、2。催化氧化反應過程中會產生大量的羥基自由基(·OH),其氧化能力極強,與大多數有機污染物都可以發生快速的鏈式反應,可把有機氧化成CO2、H2O或礦物鹽,無二次污染3。筆者將電催化氧化技術用于處理冷軋平整液和光整夜兩種廢水,考察其與破乳、混凝沉淀的組合工藝對兩種廢水的處理效果。使用的電催化氧化處理工藝是綜合采用鈦基涂層電極、固定催化劑及其脫附技術,在常溫、常壓下,通過可控制流電源在極板間形成磁場,并通過填充固定催化劑形成多元電極效應,最大限度的促進·OH、活性O、活性H等各種自由基的產生,以降低廢水中的難降解有機物濃度,有效提高廢水的可生化性。
1 試驗材料與方法
1.1 廢水水質
  試驗廢水為寶鋼新日鐵汽車板有限公司生產線排放的廢水。其中,平整液廢水的pH值為8.7~9.3,COD為12000mg/L(平均為14000mg/L),B/C≤0.35, 總油為800~1000mg/L(主要為石油類),電導率為1500~2500uS/cm,有機物的主要成分為鏈烷醇胺和表面活性劑等,平均分子質量為176u。光整夜廢水的pH值為8.2~8.8,COD為4000~8500mg/L(平均為5300mg/L),B/C≤0.35,總油為700~800mg/L(主要為石油類),電導率為600~1000uS/cm,平均分子質量為370~450u。平整液、光整夜廢水的有機物分子質量較小,絕大部分可穿過超濾膜,同時其中的有機堿(如鏈烷醇胺等)難于生物降解,傳統的超濾/生化處理工藝無法有效降解。
1.2 試驗工藝流程
  對兩種廢水分別獨立處理,工藝流程見圖1,其中光整夜廢水無破乳預處理工藝。
  兩種廢水的處理流量均為2.0m3/h。廢水經調節池均質、均量調節后,由提升泵送入破乳反應槽,在反應槽投加硝酸進行破乳,然后進行混凝反應槽,調節廢水pH值為5.2~5.8,投加混凝劑和助凝劑充分混合,經沉淀去除廢水中的大部分懸浮物及油類物質后,廢水排入中間水池。然后將廢水泵入催化氧化系統,催化氧化分為兩級,反應槽內布置有催化劑及電極(陽極為鈦基涂層燒結電極,陰極為不銹鋼電極,催化劑為金屬離子接種活性炭),通電曝氣后進行反應,并通過循環泵進行內循環。廢水經催化氧化處理后,在排入生化系統處理后達標排放。試驗過程中取原水、中間水池出水及二級電催化氧化出水進行分析。
2 結果與討論
2.1 對平整液廢水的處理效果
  破乳/混凝沉淀/電催化氧化組合工藝對平整液廢水中COD的處理效果如圖2所示。
  由圖2可知,當原水COD為13000~15000mg/L時,經過加酸破乳、混凝沉淀處理后,COD降至9800~12000mg/L,對COD的去除率接近30%;在經電催化氧化處理,COD降至4000mg/L左右,對COD的總去除率約為74%,表明該系統能夠穩定有效地去除廢水中的有機物。對第8天系統進、出水的B/C值、總油濃度進行檢測發現,進水BOD5、COD分別為4800、15400mg/L,出水BOD5、COD分別為1760、3420mg/L,B/C值由0.31提高至0.51;進水的總油濃度為908mg/L,出水的總油濃度為60.5mg/L,對總油的去除率為93%。這表明該系統能有效提高廢水的可生化性,并有效去除廢水中的大部分油類物質。
  試驗過程中,原水的pH值穩定在9.0左右,加酸破乳后,pH值下降到5.0左右。低pH一方面可使平整液廢水有效破乳、實現油水分離,另一方面對后續催化氧化過程中的電化學反應和基自由基的形成具有良好的促進作用;杂苫男纬珊唾|子的消耗有著一定的相關性,經電催化氧化反應之后,由于質子被消耗,出水pH值又恢復到了7.0左右。廢水電導率的變化和pH的變化是一致的,原水電導率較低,在2100uS/cm左右,經酸化破乳和混凝沉淀處理后,電導率上升到4000uS/cm左右,電導率的增加有利于降低溶液中離子的遷移阻力,從而對后續的催化氧化有促進作用。經電催化氧化反應后,電導率又恢復到2000uS/cm左右。
2.2 對光整夜廢水的處理效果
  混凝沉淀/電催化氧化組合工藝對光整夜廢水中COD的處理效果如圖3所示。
  由圖3可知,僅混凝沉淀處理對光整液廢水中COD的去除率較低,COD由6000~7000mg/L左右,再經電催化氧化處理后,最終出水COD穩定在2300mg/L左右,對COD的總去除率為65%,這表明電催化氧化工藝對光整液廢水中的有機物有較好的去除效果。對第18天系統進、出水的B/C值、總油濃度進行檢測發現,進水BOD5、COD分別為2150、6720mg/L,出水BOD5、COD分別為1120、2210mg/L,B/C值由0.32提高至0.51;進水的總油濃度為752mg/L,出水的總油濃度為55mg/L,對總油的去除率為93%。這表明該系統能有效提高廢水的可生化性,并可去除廢水中的大部分油類物質。
  在試驗過程中,由于未加酸破乳,原水和中間出水的pH相當,均為8.8左右,經電催化氧化處理后,pH值下降到7.0左右。原水的電導率較低,在600~1000uS之間,經混凝處理后,電導率有所上升,主要是由于顆粒和膠體態的物質通過混凝沉淀得以去除。經過催化氧化處理后,電子被消耗,電導率降至600~850uS/cm左右。
3 結論
  采用破乳、混凝沉淀和電催化氧化組合工藝處理冷軋平整液和光整液廢水,結果表明,該工藝能夠有效去除廢水中的有機物和油類物質,并可大大提高廢水的可生化性,對平整液和光整液廢水中COD的去除率分別為74%和65%。出水B/C≥0.5,對總油的去除率均可達93%。該處理工藝具有啟動速度快、處理效果穩定、易于控制、適應性強等優點,具有極大的應用潛力和推廣價值。
 
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