CN103274567A

CN103274567A - 用于电泳涂装废水的处理装置及方法

Info

Publication number: CN103274567A
Application number: CN2013102026514A
Authority: CN
Inventors: 徐淼; 刘晓亮; 马艳宁; 张金凤; 冯海军; 杜琳曼; 韩利
Original assignee: Tianjin Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Tianjin Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开了一种用于电泳涂装废水的处理装置，包括废液调节池、废水调节池、反应槽，反应槽内设有pH探头，反应槽还连接有加碱管道；反应槽内沿反应路线依次分为四个反应室，包括第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室，每个反应室内均设有一搅拌器，相邻的反应室之间由溢流孔连通；第四反应室上设有用于废水溢流的排放口；排放口连接至一斜管沉淀槽；斜管沉淀槽的底部设有排泥口，斜管沉淀槽的排泥口连接至污泥池。处理方法主要废液和废水的混合、钙盐除磷、硫化除镍和铁盐除磷和絮凝沉降处理。本发明不但能有效的去除废水中的镍、锌等重金属离子，且降低了工人的劳动强度，同时能够保证系统稳定运行。

Description

用于电泳涂装废水的处理装置及方法

技术领域

本发明涉及环境保护废水处理技术领域，尤其涉及一种工业废水的处理方法。

背景技术

电泳涂装技术以其独有的高生产效率、优质耐腐的涂层、安全经济等优点，得到汽车制造业的广泛应用，为保证涂装效果，对被涂件要进行表面预处理后再进行化学转化膜处理(磷化、钝化等)，经预处理后，被涂件经电泳涂底漆后再喷涂面漆。涂装废水含有镍、锌等重金属离子。对于此类废水，一般采用化学沉淀法、离子交换法、物化吸附法及反渗透法等，由于受到处理成本的限制，工业废水处理以化学沉淀法为主。而化学沉淀法通常采用中和沉淀法，即投加碱液调节pH值（镍的最佳沉淀pH值在12左右），再通过沉淀去除镍的沉淀物。一般化学沉淀法采用间歇式的进水方式，即“进水——加药——沉淀——排水排泥——进水”循环进行，间歇式进水因操作繁琐、劳动强度大、占地面积大。因此，现有技术中对电泳涂装废水所采用的间歇式进水的中和沉淀法在实际工程应用中存在如下问题：

（1）采用中和沉淀法，镍以氢氧化物形式沉淀，由于镍的氢氧化物溶度积较其他重金属大，因此，镍离子很难沉淀完全。

（2）排污标准对废水中氢氧化镍悬浮物的沉降要求也很高，采用一般的斜管沉淀，不易达到严格的总镍排放标准。

（3）间歇式处理方式存在劳动量大、工人劳动强度大的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种电泳涂装废水的处理方法，克服了原有间歇式进水的中和沉淀法的缺点与不足，本发明处理方法不但能有效的去除废水中的镍、锌等重金属离子，且降低了工人的劳动强度，同时能够保证系统稳定运行。本发明尤其适用于汽车行业涂装废水的处理。本发明将含有镍、锌等重金属离子的涂装废水按照污染物浓度不同分为废水和废液，一般废液的污染物浓度比废水的污染物浓度要高很多倍。

为了解决上述技术问题，本发明用于电泳涂装废水的处理装置予以实现的技术方案是：包括废液调节池和废水调节池，所述废液调节池和废水调节池内均分别设有穿孔管，所述废液调节池和废水调节池均分别通过提升泵连接至一反应槽，所述反应槽内设有pH探头，所述反应槽还连接有加碱管道，所述加碱管道上设有由PLC控制器控制的电磁阀；所述反应槽内沿反应路线依次分为四个反应室，包括第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室，每个反应室内均设有一搅拌器，相邻的反应室之间由溢流孔连通；每个反应室中均分别设置一带有潜孔的隔板，该隔板将所在反应室在宽度上一分为二，第四反应室上设有用于废水溢流的排放口；所述排放口连接至一斜管沉淀槽；所述斜管沉淀槽的顶部设有集水渠，所述集水渠连接至一反调槽；所述反调槽内设有pH计和搅拌器，所述反调槽还连接有加酸管道，所述加酸管道上设有由PLC控制器控制的电磁阀；所述反调槽分别通过管路连接至生化调节池；所述斜管沉淀槽的底部设有排泥口，所述斜管沉淀槽的排泥口连接至污泥池，所述污泥池内设置有潜水泵，污泥由潜水泵提升至浓缩池，浓缩池内经过浓缩的污泥再由泵打入厢式压滤机进行脱水处理，所述厢式压滤机的压滤出水通过管路连接至废水调节池；

本发明用于电泳涂装废水的处理方法，采用上述用于电泳涂装废水的处理装置，并包括以下步骤：

步骤一、厂区产生的废水和废液分别通过排水管网排至对应的废水调节池和废液调节池内，通过废水调节池和废液调节池均化水质水量，通过废水调节池和废液调节池内的穿孔管曝气以防止废水和废液中的杂质沉淀；

步骤二、废水和废液均由提升泵连续提升至反应槽内，废液和废水流经反应槽过程中，在第一反应室内进行混合、第二反应室内进行钙盐除磷处理，第三反应室内顺序进行硫化除镍和铁盐除磷处理、第四反应室内进行絮凝沉降处理；

步骤三、反应槽中产生的泥水混合物通过第四反应室壁上的排放口流入斜管沉淀槽进行固液分离；若分离后的上清液中的重金属含量达到排放标准后经过集水渠自流入反调槽，通过加酸将出水的pH值调至8～9，排入生化调节池进行后续的生化处理；若分离后的上清液中的重金属含量未达到排放标准，则通过管路重新排入废水调节池；分离后的污泥排入污泥池，潜水泵将污泥提升至浓缩池，再有泵将浓缩后的污泥打入厢式压滤机脱水形成泥饼和滤液。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明克服了原有间歇式进水的中和沉淀法的缺点与不足，提供了一种连续的涂装废水的处理方法，该方法不但能有效的去除废水中的镍、锌等重金属离子，且降低了工人的劳动强度，同时能够保证系统稳定运行。

附图说明

附图是本发明电泳涂装废水处理方法工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如附图所示，本发明一种用于电泳涂装废水的处理装置，包括废液调节池和废水调节池，所述废液调节池和废水调节池内均分别设有穿孔管，所述废液调节池和废水调节池均分别通过提升泵连接至一反应槽，所述反应槽内设有pH探头，所述反应槽还连接有加碱管道，所述加碱管道上设有由PLC控制器控制的电磁阀；所述反应槽内沿反应路线依次分为四个反应室，包括第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室，每个反应室内均设有一搅拌器，相邻的反应室之间由溢流孔连通；每个反应室中均分别设置一带有潜孔的隔板，该隔板将所在反应室在宽度上一分为二，在每个反应室中用带有潜孔的隔板分为两格，两格之间由潜孔连通，即，将反应槽是分为四个大格，每一个大格又分为两小格，实际上就是八个小格，按照两行四列平面布置，之所以在每个反应室（大格）中设置有由潜孔连通的两小格，其作用是为了增加其中废水的停留时间，避免短流。）第四反应室上设有用于废水溢流的排放口；所述排放口连接至一斜管沉淀槽；所述斜管沉淀槽的顶部设有集水渠，所述集水渠连接至一反调槽；所述反调槽内设有pH计和搅拌器，所述反调槽还连接有加酸管道，所述加酸管道上设有由PLC控制器控制的电磁阀；所述反调槽分别通过管路连接至生化调节池；所述斜管沉淀槽的底部设有排泥口，所述斜管沉淀槽的排泥口连接至污泥池，所述污泥池内设置有潜水泵，污泥由潜水泵提升至一浓缩池，浓缩池内经过浓缩的污泥再由潜水泵打入厢式压滤机（也可选用板式压缩机，但优选厢式压缩机）进行脱水处理，所述厢式压滤机的压滤出水通过管路连接至废水调节池；

所述废水调节池还串联有一废水应急池，当处理装置出现故障或人为操作有误等突发性问题时，将废水临时打入该废水应急池，解决完问题后，再将应急池中的废水进行处理。

利用上述用于电泳涂装废水的处理装置进行处理的方法包括以下步骤：

步骤一、厂区产生的废水和废液分别通过排水管网排至对应的废水调节池和废液调节池内，通过废水调节池和废液调节池均化水质水量，通过废水调节池和废液调节池内的穿孔管曝气以防止废水和废液中的杂质沉淀。

步骤二、废水和废液均由提升泵连续提升至反应槽内，废液和废水流经反应槽过程中：

第一反应室内的混合：废水和废液为含镍废水和含镍废液，按照废水与废液为10:1的比例由提升泵连续提升至反应槽内的第一反应室内进行混合；

第二反应室内的钙盐除磷处理：向第二反应室内投加碱液（氢氧化钠），通过PLC控制器控制加碱管路上电磁阀的开启状态，从而控制第二反应室内的pH为8～10；

然后，加氯化钙溶液去除磷酸根，即在第二反应室于上述碱性条件下投加氯化钙溶液，第二反应室中进行如下反应：

1）2PO₄ ^3-+3Ca²⁺=Ca³（PO⁴）²↓，

2）Ni²⁺+2OH^-=Ni(OH)₂↓，

3）Zn²⁺+2OH^-=Zn(OH)₂↓，

4）3Ni²⁺+2PO₄ ^3-=Ni₃(PO₄)₂↓；

5）3Zn²⁺+2PO₄ ^3-=Zn₃(PO₄)₂↓

从而，废水中的大量磷酸根离子与钙离子生成磷酸钙沉淀；镍和锌离子与氢氧化钠和磷酸根分别生成镍和锌的氢氧化物或磷酸盐沉淀。

第三反应室内顺序进行硫化除镍和铁盐除磷处理：控制第三反应室内的pH值为8～10；

先投加硫化钠液实现深度除镍，即在第三反应室于上述碱性条件下投加少量硫化钠溶液，此时，第三反应室中有如下反应：

1）Ni²⁺+S^2－==NiS↓，

2）Zn²⁺+S^2－==ZnS↓；

从而，废水中的镍和锌离子将进一步与硫化物离子生成溶度积更小的硫化镍和硫化锌沉淀。将镍离子彻底去除。

然后，向第三反应室内投加聚合硫酸铁溶液实现深度除磷并絮凝，即在第三反应室投加聚合硫酸铁溶液，并投加稀碱液调节pH值至9～10，此时第三反应室有如下反应：

1）3PO₄ ^3-+2Fe³⁺==Fe₂（PO₄）₃↓，

2）Fe³⁺+3OH^-==Fe（OH）₃↓，

从而液体中过量的铁盐与磷酸根生成溶度积更小的磷酸铁，此外聚合硫酸铁溶液具有强烈的破乳絮凝效果，水解生成的氢氧化铁絮凝胶团将磷酸镍和磷酸锌包裹，对于悬浮物的沉降很有利。上一工序投加的过量硫化物将与聚铁液中的三价铁反应，转变为无害无还原性的硫化铁沉淀（不至于导致COD含量增加）。

第四反应室内进行絮凝沉降处理：向第四反应室投加聚丙烯酰胺溶液（即PAM溶液），使磷酸镍和磷酸锌以及磷酸铁絮凝团粘结在一起，形成大的“矾花”并迅速沉降。

步骤三、反应槽中产生的泥水混合物通过第四反应室壁上的排放口流入斜管沉淀槽中，比重大的悬浮物“矾花”沿斜管下降至污泥斗后排放至污泥池中。

若分离后的上清液中的重金属含量达到排放标准时，则沿斜管上升至液面并溢流至集水渠，进而从斜管沉淀槽排出，进入反调槽，通过加酸将出水的pH值调至8～9，反应式为：H₂SO₄+2NaOH==2H₂O+Na₂SO₄，排放后进行后续的生化调节处理。

若分离后的上清液中的重金属含量未达到排放标准，则通过管路重新排入废水调节池。

分离后的含重金属的稀泥浆自流排入污泥池，潜水泵将稀泥浆提升至浓缩池，再由潜水泵将浓缩后的污泥打入厢式压滤机脱水形成泥饼和滤液。

为了更充分地解释本发明的实施方法，提供涂装废水处理的实施例。这些实施例仅仅是解释、而不是限制本发明的范围。

选用来自某汽车制造厂的涂装废水处理工程，涂装废水的原水水质如下：

总镍：8～50mg/L；

总锌：8～26mg/L；

总磷：20～70mg/L；

pH值：4～9。

结合附图对本发明的实施过程做具体说明：

（1）重金属废水及重金属废液由厂区排水管网收集至对应的调节池。调节池内设置潜水泵。

（2）由于泵流量一定，故重金属废水及重金属废液按照10：1的比例进入到反应槽的第一反应室进行混合。

（3）反应槽内设置了pH探头，根据PLC控制加碱管道上电磁阀的开启将pH值控制在9～10。将氯化钙溶液、硫化钠、聚合硫酸铁溶液、分别投入对应的反应室内，与废水发生反应生成沉淀。

（4）聚丙烯酰胺（PAM）溶液最后投入反应槽的第四反应室，从而将小的絮体聚结成大的絮团，利于下一步的沉淀槽沉淀。

（5）泥水混合物进入斜管沉淀槽进行固液分离，上清液溢流至反调槽，沉淀物沉淀至泥斗，由气动阀按照PLC控制定时排泥至污泥池内。

（6）反调槽内设置pH计，根据来水的pH值开启加酸管道上的电磁阀，将pH值调节至6～9。

经上述方法处理前后的检测数据如下：

项目	pH值	总镍	总锌	磷酸根
					原水	7	46mg/l	26mg/l	45mg/l
处理出水	9	0.8mg/l	0.5mg/l	0.9mg/l

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims

1.一种用于电泳涂装废水的处理装置，包括废液调节池和废水调节池，所述废液调节池和废水调节池内均分别设有穿孔管，其特征在于，

所述废液调节池和废水调节池均分别通过提升泵连接至反应槽，所述反应槽内设有pH探头，所述反应槽还连接有加碱管道，所述加碱管道上设有由PLC控制器控制的电磁阀；

所述反应槽内沿反应路线依次分为四个反应室，包括第一反应室、第二反应室、第三反应室和第四反应室，每个反应室内均设有一搅拌器，相邻的反应室之间由溢流孔连通；每个反应室中均分别设置一带有潜孔的隔板，该隔板将所在反应室在宽度上一分为二，第四反应室上设有用于废水溢流的排放口；

所述排放口连接至一斜管沉淀槽；

所述斜管沉淀槽的顶部设有集水渠，所述集水渠连接至一反调槽；所述反调槽内设有pH计和搅拌器，所述反调槽还连接有加酸管道，所述加酸管道上设有由PLC控制器控制的电磁阀；所述反调槽出水通过管路连接至生化调节池；

所述斜管沉淀槽的底部设有排泥口，所述斜管沉淀槽的排泥口连接至污泥池，所述污泥池内设置有潜水泵，污泥由潜水泵提升至一浓缩池，浓缩池内的污泥再由潜水泵打入压滤机进行脱水处理，所述压滤机的压滤出水通过管路连接至废水调节池。

2.根据权利要求1所述用于电泳涂装废水的处理装置，其特征在于，所述废水调节池还串联有一废水应急池。

3.根据权利要求1所述用于电泳涂装废水的处理装置，其特征在于，所述压滤机选用厢式压滤器或板框压滤机。

4.一种用于电泳涂装废水的处理方法，其特征在于，采用如权利要求1所述用于电泳涂装废水的处理装置，其中所述压滤机选用厢式压滤器，包括以下步骤：

步骤三、反应槽中产生的泥水混合物通过第四反应室壁上的排放口流入斜管沉淀槽进行固液分离；

若分离后的上清液中的重金属含量达到排放标准后经过集水渠自流入反调槽，通过加酸将出水的pH值调至8～9，排入生化调节池进行后续的生化处理；

若分离后的上清液中的重金属含量未达到排放标准，则通过管路重新排入废水调节池；

分离后的污泥排入污泥池，潜水泵将污泥提升至浓缩池，再由潜水泵将浓缩后的污泥打入厢式压滤机脱水形成泥饼和滤液。

5.根据权利要求4所述用于电泳涂装废水的处理方法，其特征在于，步骤二中：

废水和废液为含镍废水和含镍废液，按照废水与废液为10:1的比例由提升泵连续提升至反应槽内的第一反应室内进行混合；

通过PLC控制器控制加碱管路上电磁阀的开启状态，从而控制第二反应室内的pH值为8～10；投加氯化钙溶液，第二反应室中进行如下反应：

1）2PO₄ ^3-+3Ca²⁺=Ca₃（PO₄）₂↓，

2）Ni²⁺+2OH^-=Ni(OH)₂↓，

3）Zn²⁺+2OH^-=Zn(OH)₂↓，

4）3Ni²⁺+2PO₄ ^3-=Ni₃(PO₄)₂↓，

5）3Zn²⁺+2PO₄ ^3-=Zn₃(PO₄)₂↓；

控制第三反应室内的pH值为8～10，先向第三反应室内投加硫化钠溶液，第三反应室中有如下反应：

1）Ni²⁺+S^2－==NiS↓，

2）Zn²⁺+S^2－==ZnS↓；

然后，向第三反应室内投加聚合硫酸铁溶液，并控制pH值为9～10，此时第三反应室有如下反应：

1）3PO₄ ^3-+2Fe³⁺==Fe₂（PO₄）₃↓，

2）Fe³⁺+3OH^-==Fe（OH）₃↓，

3）3S^2－+2Fe³⁺==Fe₂S₃↓；

向第四反应室内投加聚丙烯酰胺溶液形成絮凝沉降。