CN105601028A

CN105601028A - 一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法

Info

Publication number: CN105601028A
Application number: CN201510727526.4A
Authority: CN
Inventors: 彭春生; 钟国先; 王旺; 邓维红; 管超; 蔡向鲲
Original assignee: Ganzhou Zhonglian Environment Protection Science Development Co Ltd
Current assignee: Ganzhou Zhonglian Environment Protection Science Development Co Ltd
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2035-10-30
Also published as: CN105601028B

Abstract

本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法，用于解决铝型材氧化着色废水的处理设备存在着成本高、净化产品的标准难以有效达到《地表水环境质量标准》IV类标准的问题。本发明提供的一种铝型材氧化着色废水处理系统包括：废水收集单元、微电解-氧化单元、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元、景观湿地单元，铝型材氧化着色废水依次流经废水收集单元、微电解-氧化单元、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元、景观湿地单元。从本发明的技术方案可以清楚的得知，本发明废水处理的技术简单、成本低，经后续检验，净化产品的标准可以有效达到《地表水环境质量标准》IV类标准。

Description

一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法

技术领域

本发明属于废水处理领域，尤其涉及一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法。

背景技术

近十五年，铝型材得到了广泛的使用，小到家庭用的晾衣杆，大到航天设备组件，在很多方面取代了钢材，铝型材的生产也得到迅猛的发展。铝型材生产主要有熔铸、挤压、氧化、电泳喷涂、包装等工序。铝型材生产也是废水大户铝型材生产中，加工生产一吨铝型材约产生15吨废水，而废水主要来自氧化车间。生产高档装修铝型材中，需要进行氧化着色，氧化着色产生的含重金属并难处理的废水。氧化着色使用了磷酸、锡镍等着色剂，封孔工序中使用了络合镍、氟化铵及其它有机添加剂等；电泳着色中也使用了磷化钝化、丙烯酸类和聚氨酯类电泳涂料、水溶性电泳漆。因此铝型材阳极氧化着色和电泳着色废水成份复杂，除与电镀废水一样含有锡、镍、铝金属等污染物外，还含磷、氟、氨氮、化学需氧量(COD)等污染物，并有很高的色度。

目前，在日常生产实践中广泛应用“化学沉淀+水解酸化+接触氧化”和“化学反应+膜混凝反应器(MCR)+水解酸化+接触氧化+膜-生物反应器(MBR)”处理工艺。这些处理工艺表面上解决了COD和金属离子超标问题，但实际运行中，MCR膜堵塞严重、更换频繁；因为废水中PH值不稳定、COD物质可生化性差、营养物质比例不均衡和重金属离子累积造成微生物中毒等，水解酸化和接触氧化运行崩溃瘫痪、不能正常运行，也直接造成MBR膜堵塞，并且MBR膜不能解决金属离子和磷酸根离子累积问题。最终，上述处理系统仍不能持久稳定运行和达标。而且，随着环保要求的提高，氧化着色、电泳着色废水因其含重金属并且水质成份复杂难于达标，很多地区对铝型材生产企业的审批也趋向谨慎。在环保要求相对宽松地区，对铝型材生产阳极氧化着色废水、电泳着色废水要求是按《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)表二标准排放；而在部分对环保要求高的地区，已经不审批新建铝型材生产企业，并且对原已经存在的铝型材生产企业排放提标，要求达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准排放。综上所述，目前，铝型材氧化着色废水的处理设备存在着操作难度大、成本高、净化产品的标准难以有效达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准的问题。

因此，研发出一种操作难度小、成本低、净化产品的标准可以有效达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准的铝型材氧化着色废水的处理设备及处理方法，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法，用于解决铝型材氧化着色废水的处理设备存在着成本高、净化产品的标注难以有效达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准的问题。

本发明提供了一种铝型材氧化着色废水处理系统，包括：废水收集单元、微电解-氧化单元、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元和景观湿地单元，所述废水收集单元、微电解-氧化单元、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元、景观湿地单元依次连接；所述微电解-氧化单元包括：微电解反应床、PH在线监测仪/氧化还原在线监测仪表、微孔曝气器、催化解媒床和臭氧发生器，所述微电解反应床在所述微电解-氧化单元的前端，所述微孔曝气器安装在所述微电解反应床上，所述催化解媒床在所述微电解-氧化单元的后端，所述臭氧发生器安装在所述催化解媒床上；所述电絮凝除盐单元包括：阴极板和阳极板，所述电絮凝除盐单元与外接直流电源连接，所述阴极板和所述阳极板安装在所述所述电絮凝除盐单元的两侧。

优选地，所述铝型材氧化着色废水处理系统还包括加药单元和污泥处理单元，所述加药单元安装在所述化学沉淀单元上，所述污泥处理单元位于所述化学沉淀单元与所述电絮凝除盐单元之间。

优选地，所述景观湿地单元包括：潜流湿地、地表流湿地和垂直流湿地；所述潜流湿地的填料选自：土壤、石灰石、碎瓦片和灰渣中的一种或多种；所述地表流湿地的填料选自：粗砂、砾石、沸石和灰渣中的一种或多种；所述垂直流湿地的填料选自：细砂、粗砂、砾石、沸石和石灰石中的一种或多种；所述景观湿地单元栽种有植物，所述植物选自：香蒲、水葱、风车草、灯心草、香根草和李氏禾中的一种或多种。

本发明还提供了一种利用所述铝型材氧化着色废水处理系统的铝型材氧化着色废水处理方法，所述铝型材氧化着色废水处理方法，所述铝型材氧化着色废水处理方法为：步骤一、铝型材氧化着色废水在所述废水收集单元储存聚集；步骤二、所述铝型材氧化着色废水从所述废水收集单元进入所述微电解-氧化单元的底部，所述铝型材氧化着色废水依次进行微电解反应和氧化反应，生成第一产物；步骤三、所述第一产物进入所述石灰石反应床单元，所述第一产物与石灰石反应，生成第二产物；步骤四，所述第二产物进入所述化学沉淀单元，所述第二产物在所述化学沉淀单元进行固液分离，分成上清液和污泥沉淀；步骤五、所述上清液进入所述电絮凝除盐单元，所述上清液中的阴离子聚集在所述阳极板附近，所述上清液中的阳离子聚集在所述阴极板附近，所述上清液中的阴离子和所述上清液中的阳离子浓度降低，生成第三产物；步骤七、所述第三产物进入所述景观湿地单元，在所述景观湿地单元停留后，生成净化产品。

优选地，所述加药单元向所述化学沉淀单元4投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，所述聚合氯化铝的投加量为300mg/L铝型材氧化着色废水，所述聚丙烯酰胺的投加量为100～150mg/L铝型材氧化着色废水。

优选地，所述污泥沉淀进入所述污泥处理单元，进行压滤脱水。

优选地，所述铝型材氧化着色废水进行所述微电解反应的时间为30～45分钟。

优选地，所述铝型材氧化着色废水进行所述氧化反应的时间为120～210分钟。

优选地，所述上清液与所述电絮凝除盐单元的反应时间为1小时。

优选地，所述第三产物与所述景观湿地单元的反应时间为48小时。

本发明提供一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法，所述铝型材氧化着色废水处理系统包括：废水收集单元、微电解-氧化单元(MET-Fenton)、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元(EST)、景观湿地单元(OBAO)，铝型材氧化着色废水依次流经废水收集单元、微电解-氧化单元(MET-Fenton)、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元(EST)、景观湿地单元(OBAO)。从本发明的技术方案可以清楚的得知，本发明废水处理的操作难度小、成本低，经后续检验，净化产品的标准可以有效达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例的一个附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一种铝型材氧化着色废水处理系统的结构示意图；

图2为本发明实施例铝型材氧化着色废水处理方法的流程示意图；

其中，废水收集调节单元1、微电解-氧化单元(MET-Fenton)2、石灰石反应床单元3、化学沉淀单元4、电絮凝除盐单元(EST)5、景观湿地单元(OBAO)6、加药单元7、污泥处理单元8。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法，进行具体地描述。

铝型材氧化着色废水在废水收集调节单元2中储存，当储存量达到一定量时，泵提升从底部进入微电解-氧化单元(MET-Fenton)，此时铝型材氧化着色废水在废水pH值得范围为2～3。

在微电解-氧化单元(MET-Fenton)，微孔曝气器在本实施例中可选用罗茨风机，罗茨风机提供压缩空气由底部进入微电解-氧化单元(MET-Fenton)，曝气量气水比为2.5:1，曝气的主要作用是搅拌，一方面可以促进铁碳填充间隙水循、防止死区，另一方面还可以冲刷铁碳表面，防止悬浮物被沉积在铁碳表面。微电解反应床在本实施例中可选用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成的无数个细微原电池，这些细微电池是以电位低的铁成为阳极而腐蚀，电位高的碳做阴极，呈强酸性的氧化着色废水在铁碳表面发生电化学氧化-还原反应，一方面络合镍、锡份子被破络，析出离子型镍、锡等；另一方面COD、氨氮物质在电化学反应中被分解，同时原有的显色物质因分子结构被破坏而产生变化，达到脱色作用；铁碳中的铁被酸蚀溶解，废水PH由2～3上升到4左右，该微电解过程设计的反应时间为30～45min。待废水完成微电解过程后，流经微电解-氧化单元(MET-Fenton)的中部，臭氧发生器生产的臭氧由MET-Fenton系统中部进入，本实施例中催化解媒床采用钛涂层板作催化触媒，在臭氧的作用下COD物质被进一步氧化分解，大部份被氧化成无机物；镍锡络合物也被氧化分解，形成易于化学沉淀的单质离子；显色基团被氧化破坏分解分子结构而达到脱色效果；废水中有部份以偏磷酸或络合磷酸根物质也被氧化或分解，形成正磷酸根离子，同时Fe²⁺离子也被氧化成Fe³⁺离子，该氧化过程设计的反应时间为120min。在整个微电解-氧化单元(MET-Fenton)中,PH在线监测仪/氧化还原在线监测仪表(PH/ORP表)检测整个微电解-氧化过程的pH变化。废水经由与微电解-氧化单元(MET-Fenton)的充分作用，生成第一产物。

第一产物随之进入石灰石反应床单元3，在第一产物流经石灰石反应床单元3的石灰石表面时，石灰石会被腐蚀和溶解，废水PH值由4左右上升到7～8。废水中的PO₄ ^3-离子在碱性条件下与Fe³⁺离子和溶入废水中的Ca反应生成磷酸盐沉淀物；在反应池中通过投加适量的OH^-，将石灰石反应床单元3PH值调整到11～11.5，Sn²⁺与OH^-与生成Ni(OH)₂和Sn(OH)₂沉淀物，石灰石反应床单元3中剩余的混合物即为第二产物。

第二产物随之进入化学沉淀单元4，然后，第二产物在化学沉淀单元4进行固液分离，分成上清液和污泥沉淀两部分,上清液进入电絮凝除盐单元(EST)5。

为使得第二产物更好的在化学沉淀单元4完成固液分离，可经由加药单元7向化学沉淀单元4投加聚丙烯酰胺(PAM)和聚合氯化铝(PAC)，其中，PAM的添加量为300mg100～150mg/L废水，PAC的添加量为300mg/L废水。

为降低化学沉淀单元4的清理频率，污泥沉淀进入所述污泥处理单元8，进行压滤脱水。

上清液进入电絮凝除盐单元(EST)5，本实施例中，电絮凝除盐单元(EST)5采用炭气凝胶电极。上清液从电絮凝除盐单元(EST)5的一端进入由两电极板相隔而成的空间，从另一端流出。原水在阴、阳极之间流动时受到电场的作用，水中带电粒子分别向带相反电荷的电极迁移，被该电极吸附并储存在双电层内。随着电极吸附带电粒子的增多，带电粒子在电极表面富集浓缩，实现与水的分离，水中的溶解盐类、胶体颗粒及其带电物质滞留在电极表面，废水中残余的主要离子SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、Ca²⁺因浓盐水浓度提高达几百倍，大部分会结垢形成固体，通过定期清理而去除；而Na⁺、Cl^-等离子及残余的SO₄ ^2-、PO₄ ^3-、Ca²⁺的水溶液即为第三产物，本过程设计的反应时间为1小时。

为保证景观湿地单元(OBAO)6的耐久性，第三产物在进入景观湿地单元(OBAO)6还可以流经反调池将pH回调至7～7.5。

第三产物随之进入景观湿地单元(OBAO)6，在本实施例中，景观湿地单元(OBAO)6全部用混凝土硬化防渗，结合厂区地形，利用绿化带和景观喷池分段采用潜流湿地(SSFW)→地表流湿地(SFW)→垂直流湿地(VFW)系统，潜流湿地填料为土壤、石灰石、碎瓦片和灰渣组合填料；地表流湿地填料为粗砂、砾石、沸石和灰渣组合填料，垂直流湿地为细砂、粗砂、砾石、沸石和石灰石组合填料。并根据各湿地段选用植物，主要为香蒲、水葱、风车草、灯心草和香根草，还有对金属主离子有很强吸收富集作用的李氏禾，以及部份景观和绿化植物。采用景观湿地单元(OBAO)6，整体结合了对悬浮物浓度(SS)、COD和BOD的去除、以及沸石和石灰石的除磷脱氮功能和植物除重金属功能。在景观湿地单元(OBAO)6，设计的反应时间为48小时，得到最终的净化产品。

经由本实例的具体作用和说明，铝型材氧化着色废水得到净化，经由HPLC检测，铝型材氧化着色废水、最终的净化产品各指标的数值与《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准相应的对照表见表1。

表1对照表

主要指标	pH	COD	SS	Ni²⁺	Sn²⁺	总磷	F^-	氨氮	色度
										废水	3.57	166.3	--	11.43	3.59	43.4	18.37	20.63	256
净化产品	7.64	22.3	9.89	未检出	未检出	0.18	0.94	1.22	16

IV类标准

6～9

30

--

0.3

1.5

--

本发明提供的一种铝型材氧化着色废水处理系统及处理方法，所述铝型材氧化着色废水处理系统包括：废水收集调节单元2、微电解-氧化单元(MET-Fenton)、石灰石反应床单元3、化学沉淀单元4、电絮凝除盐单元(EST)5、景观湿地单元(OBAO)6，铝型材氧化着色废水依次流经废水收集调节单元2、微电解-氧化单元(MET-Fenton)、石灰石反应床单元3、化学沉淀单元4、电絮凝除盐单元(EST)5、景观湿地单元(OBAO)6。从本发明的技术方案可以清楚的得知，本发明废水处理的操作难度小、成本低，经后续检验，净化产品的标准可以有效达到《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)IV类标准。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种铝型材氧化着色废水处理系统，其特征在于，所述铝型材氧化着色废水处理系统包括：废水收集单元、微电解-氧化单元、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元和景观湿地单元，所述废水收集单元、微电解-氧化单元、石灰石反应床单元、化学沉淀单元、电絮凝除盐单元、景观湿地单元依次连接；

所述微电解-氧化单元包括：微电解反应床、PH在线监测仪/氧化还原在线监测仪表、微孔曝气器、催化解媒床和臭氧发生器，所述微电解反应床在所述微电解-氧化单元的前端，所述微孔曝气器安装在所述微电解反应床上，所述催化解媒床在所述微电解-氧化单元的后端，所述臭氧发生器安装在所述催化解媒床上；

所述电絮凝除盐单元包括：阴极板和阳极板，所述电絮凝除盐单元与外接直流电源连接，所述阴极板和所述阳极板安装在所述所述电絮凝除盐单元的两侧。

2.根据权利要求1所述的铝型材氧化着色废水处理系统，其特征在于，所述铝型材氧化着色废水处理系统还包括加药单元和污泥处理单元，所述加药单元安装在所述化学沉淀单元上，所述污泥处理单元位于所述化学沉淀单元与所述电絮凝除盐单元之间。

3.根据权利要求2所述的铝型材氧化着色废水处理系统，其特征在于，所述景观湿地单元包括：潜流湿地、地表流湿地和垂直流湿地；所述潜流湿地的填料选自：土壤、石灰石、碎瓦片和灰渣中的一种或多种；所述地表流湿地的填料选自：粗砂、砾石、沸石和灰渣中的一种或多种；所述垂直流湿地的填料选自：细砂、粗砂、砾石、沸石和石灰石中的一种或多种；所述景观湿地单元栽种有植物，所述植物选自：香蒲、水葱、风车草、灯心草、香根草和李氏禾中的一种或多种。

4.一种包括权利要求1至权利要求3中任意一项所述的铝型材氧化着色废水处理系统的铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述铝型材氧化着色废水处理方法为：

步骤一、铝型材氧化着色废水在所述废水收集单元储存聚集；

步骤二、所述铝型材氧化着色废水从所述废水收集单元进入所述微电解-氧化单元的底部，所述铝型材氧化着色废水依次进行微电解反应和氧化反应，生成第一产物；

步骤三、所述第一产物进入所述石灰石反应床单元，所述第一产物与石灰石反应，生成第二产物；

步骤四、所述第二产物进入所述化学沉淀单元，所述第二产物在所述化学沉淀单元进行固液分离，分成上清液和污泥沉淀；

步骤五、所述上清液进入所述电絮凝除盐单元，所述上清液中的阴离子聚集在所述阳极板附近，所述上清液中的阳离子聚集在所述阴极板附近，所述上清液中的阴离子和所述上清液中的阳离子浓度降低，生成第三产物；

步骤七、所述第三产物进入所述景观湿地单元，在所述景观湿地单元停留后，生成净化产品。

5.根据权利要求4所述铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述加药单元向所述化学沉淀单元4投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，所述聚合氯化铝的投加量为300mg/L铝型材氧化着色废水，所述聚丙烯酰胺的投加量为100～150mg/L铝型材氧化着色废水。

6.根据权利要求5所述铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述污泥沉淀进入所述污泥处理单元，进行压滤脱水。

7.根据权利要求6所述铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述铝型材氧化着色废水进行所述微电解反应的时间为30～45分钟。

8.根据权利要求7所述铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述铝型材氧化着色废水进行所述氧化反应的时间为120～210分钟。

9.根据权利要求8所述铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述上清液与所述电絮凝除盐单元的反应时间为60分钟。

10.根据权利要求9所述铝型材氧化着色废水处理方法，其特征在于，所述第三产物与所述景观湿地单元的反应时间为48～120小时。