CN108383297A - 一种电化学处理高浓度废切削液工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于，将高浓度废切削液通过电化学高级氧化为主的处理工艺，达到氧化、破乳、汽浮、絮凝等作用，所述处理工艺包括在浓液中加入含氯离子盐类调电导及加氯，加酸调pH值，隔油去除浮油，进入电化反应器进行氧化、破乳、汽浮、絮凝等综合处理，反应时间30～40min，经电化学处理后进行20～30min.的曝气反应，出水经絮凝、沉淀处理后，难降解有机物降解，乳化油破乳汽浮。采用本工艺方法处理后，COD去除率可以达到95％～99％，色度、油类、表面活性剂都可以得到有效去除。本工艺还具有处理效果显著，占地面积小，运行成本低，具有很好的经济和社会效果。

Description

一种电化学处理高浓度废切削液工艺
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及采用电化学处理高浓度废切削液工艺。
背景技术
切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中，用来冷却和润滑刀具、加工件的工业用液体，其主要作用包括冷却、润滑、防锈和清洗四个方面。作为一种金属切削加工的重要辅助性配套材料，起改善切削、工作切具间的摩擦状况，降低切削力和切削温度，能延长刀具和磨具使用寿命，提高工件的光洁度，降低切削、磨削力，能减少工作变形等，从而提高加工精度和减少已加工表面粗糙度。切削液由多种功能助剂经科学复合配伍而成，其中含有表面活性剂及各种添加剂(如致冷剂、防锈剂、防腐剂等)，呈乳白不透明状态，使用时还会有加工中的油脂进入，形成一种COD浓度高、乳化严重的环境废液。
切削液使用后成为废切削液，是一种高浓度、乳化严重的废液，含有多种化学物质如表面活性剂，防腐剂、防锈剂、矿物油等，这些物质稳定性高，不易降解，含有多种有害物，极易发生腐败，恶臭，并且具有很大的毒性，甚至致癌性。这种环境废液具有很大的毒性和污染性，如处置不当将严重污染水源。废切削液如果直接排放至水体中，不仅会导致生物缺氧死亡，水体环境遭到严重的破坏，同时也将对人类健康造成严重威胁。
废切削液的处理方法主要有物理处理法(例如气浮法，吸附法)、化学处理法(例如酸化法，絮凝法)、生物处理法(例如需氧生物处理法，厌氧生物处理法)等。对于COD浓度高、乳化严重的废切削液，仅用一种方法进行处理，是不能够有效的去除各种化学物质，达到排放标准的，必须采用几种方法结合在一起，形成多级处理的工艺进行处理。一般采用强酸破乳，混凝沉淀，光催化氧化，膜过滤等方法进行处理，但工艺复杂且成本很高，处理效果不理想。特别是在对废切削液的前期处理中，通常采用酸化法破乳，由于酸性作用大，往往会对设备造成较大的腐蚀，且工人操作中也存在一定危险；同时，酸化法加酸难以控制，酸碱加药量大，加药费用高，操作步骤也较多。
由于这类废液浓度高，往往处理工艺复杂、投入设备多、成本高昂。再就是各企业切削液使用规模大小不一、分散或缺少处理设施和资金等原因，使废液处理的代价太高，一般公司很难承受，多数使用切削液的公司都将废液作为危废，高价交由专业公司处理，但有些企业受成本压力铤而走险，违法偷排，直接排入城市管网进入污水处理厂，严重影响了城市污水处理厂的正常运行。因此，寻求新的高效环保的处理方法具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种工艺简单、成本低廉、高效环保的高浓度废切削液的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
一种电化学处理高浓度废切削液工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)将COD值几万到几十万mg/L，含油率超过5％的高浓度废切削液抽入加盐槽，在加盐槽内加入氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)，加入量为2g/L～4g/L，以增加氯离子(Cl-1)，调节增加液体电导率值；
(2)经过步骤(1)调节电导后，液体进入pH槽，调节废水的pH至2.0～4.5，以增加铁极板活性，提高羟基自由基产生效率，确保最佳电化学效果，同时将液面浮油隔离、滤除；
(3)经过步骤(2)调节pH之后的废液进入电化学槽，对电化学槽内感应电极通入可调的脉冲直流电，电化学槽内进行电化学氧化处理，调节电流密度为10～15mA/cm2，停留时间 30～40min.，反应期间电极正负极性多次切换；电化学槽产生氧化效果，阳极侧直接和间接对废液污染因子进行氧化降解，阳极侧释放出Fe2+离子和Cl-1离子，阴极侧产生还原反应，并释放氢气(H2)超细微气泡，起到汽浮效果，汽浮将氧化物、破乳油、表面活性剂汽浮到液面，将液面杂质刮除；
(4)经过步骤(3)电化学氧化后的废液，难降解的污染因子已基本降解，乳化油破乳浮除，废浓液已变为清水；为有利于后续絮凝沉淀，需对出水进行曝气，电化学槽出水进入曝气槽曝气，曝气停留时间20～30min.左右，以使Fe2+离子转化成Fe3+离子，并对废水继续氧化，同时Fe3+离子将更有利于后续絮凝沉淀；
(5)步骤(4)的出水流经快混槽后进入慢混槽，在快混槽投加石灰浆(Ca(OH)2)或氢氧化钠(NaOH)，调节pH值6～10，再在慢混槽加入助凝剂，分别搅拌进行混凝反应，再进入沉淀槽经沉淀后出水。
进一步的，步骤(1)中，在加盐槽内加入氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)，边加边搅拌，在线测量电导率达到3800μS/cm～4580μS/cm范围值时停止加盐。
进一步的，步骤(2)中，调节废水的pH采用硫酸(H2SO4)或盐酸(HCl)溶液。
进一步的，步骤(3)中，所述感应电极极板材料为铁，端极板材料为石墨或者为涂层钛基电极，极板间距为1.0cm～1.5cm，采用可调脉冲直流电源给感应电极通电，根据情况调节稳流或稳压，调电流密度，自动切换极性。
进一步的，将步骤(3)电化学反应后的切削液部分采用全部石墨电极，继续电化学反应20min.。
进一步的，所述步骤(5)中助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)或者阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。
进一步的，步骤(5)加入助凝剂之前先加入聚合氯化铝(PAC)搅拌或加入聚合氯化铝铁(PAFC)搅拌。
进一步包括步骤(6)，经过步骤(5)处理后的废水，进行生化处理或膜处理。
本发明采用电化学处理高浓度废切削液相比于传统技术，其优点在于：
第一：本发明工艺流程中，含氯盐投加和pH调节是效果最佳化的关键，后曝气也很重要。具体地，电化学反应前投加氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)以及调pH值，氯离子(Cl-1)与亚铁离子(Fe2+)结合产生氧化能力特强的羟基自由基([·OH])，具有高氧化电位(2.8V)，氧化效果突出，可破坏与打开芳烃类、杂环类、多环类有机物的环状结构，将结构稳定、难降解的大分子类有机物降解为有机酸类的小分子有机物，强氧化处理过后，具有的复杂成份的废液变成含简单物质的废水，容易生化处理或膜处理。
第二：本发明采用电化学处理高浓度废切削液，处理效果显著，COD去除率可以达到 95％～99％，色度、油类、表面活性剂都可以得到有效去除。采用本方法处理后，可以进一步生化或膜处理达到废水排放标准或中水回用标准。
第三：工艺过程自动化程度高，可手动、可自动，可连续、可间歇启动运行，易于操作管理。此外采用本工艺污水处理占地面积小，运行成本低，具有很好的经济和社会效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例电化学处理高浓度废切削液工艺的工序步骤图。
具体实施方式
本发明提供一种工艺简单、成本低廉、高效环保的高浓度废切削液处理方法，将COD值几万到几十万mg/L，含油率超过5％的高浓度废切削液，通过电化学高级氧化为主的处理工艺，达到氧化、破乳、汽浮、絮凝等作用，所述处理工艺包括在浓液中加入含氯离子盐类调电导及加氯，加酸调pH值，隔油去除浮油，进入电化反应器进行氧化、破乳、汽浮、絮凝等综合处理，反应时间30～40min.，经电化学处理后进行20～30min.的曝气反应，出水经絮凝、沉淀处理后，难降解有机物降解，乳化油破乳汽浮。采用本工艺方法处理后，COD去除率可以达到95％～99％，色度、油类、表面活性剂都可以得到有效去除。采用本方法处理后，可以进一步生化或膜处理达到废水排放标准或中水回用标准。
本发明的高浓度废切削液处理工艺步骤如下：
(1)将废切削液抽入加盐槽，向加盐槽内加入氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)，加入量为2g～4g/L，以增加氯离子(Cl-1)，增加液体电导率。边加边搅拌，在线测量电导率达到3800μS/cm～4580μS/cm范围值时停止加盐。
(2)废切削液加盐后自流入pH调节槽，用硫酸(H2SO4)或盐酸(HCl)将废切削液的pH值调至2.0～4.5，以增加电化学铁极板活性，确保最佳电化学效果。
(3)经过步骤(2)调节pH之后的废切削液自流进入电化学槽，在电化学槽内进行电化学处理。电化学槽内感应电极两端极板为石墨极板，也可以为涂层钛基电极，中间感应极板选用铁极板，极板间距为1.0cm～1.5cm。对槽内石墨端极板通入可调的脉冲直流电，调节电流密度为10～15mA/cm2，停留时间30～40min.。电化学槽产生氧化、还原、絮凝及汽浮等多种效果，铁阳极直接和间接对废水污染因子进行氧化，并释放出Fe2+离子，阴极产生还原反应，阴极、阳极均释放细微气泡，起到汽浮效果。同时用刮渣机将反应槽液面的上浮杂质刮除。本实施例中，采用可调脉冲直流电源给感应电极通电，根据情况调节稳流或稳压，调电流密度，自动切换极性。
还可以进一步将步骤(3)电化学反应后的切削液部分采用全部石墨电极(将铁极板全部换为石墨电极)，继续电化学反应20min.。
(4)经过步骤(3)的出水经过高级氧化等综合处理，难降解的污染因子已基本降解，乳化油已破乳浮除，为有利于后续絮凝沉淀，需对电化学出水进行曝气，电化学槽出水进入曝气槽曝气，停留时间20～30min.左右，以使Fe2+离子转化成Fe3+离子，对废水继续氧化，同时Fe3+离子将更有利于后续絮凝沉淀。
(5)步骤(4)的出水进入快混、慢混槽，在快混槽投加石灰浆Ca(OH)2)或氢氧化钠(NaOH) 调节pH值，再在慢混槽加入助凝剂，例如为聚丙烯酰胺(PAM)或者阳离子聚丙烯酰胺 (CPAM)，分别搅拌进行混凝反应，再进入沉淀槽经沉淀后出水。
此外，在加入助凝剂之前，还可以先加入聚合氯化铝(PAC)搅拌或加入聚合氯化铝铁 (PAFC)搅拌，改善沉降效果。
(6)经过步骤(5)处理后的废水，进行生化处理或膜处理。
以上6个步骤中，电化学反应投加氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)以及调pH值是关键，更有利于产生极强氧化剂羟基自由基，氧化效果突出。后曝气也很重要。电化学高级氧化处理后需要进行曝气，以便于Fe2+离子转化成Fe3+离子，并对废水继续氧化，同时Fe3+离子将更有利于后续絮凝沉淀。最后，高浓度废切削液经过电化学高级氧化和曝气氧化后的废水，需进行絮凝沉淀或过滤，以便将氧化降解后的污染因子沉淀或滤除。还有，高浓度废切削液经过电化学高级氧化和曝气氧化处理过后的废水，虽已经变为简单废水，但还不能达到直接排放标准，尚需进行普通的生化处理或膜处理，以达到排放标准或回用标准。
以下结合多个实施例来说明本发明的工艺及效果。
实施例1
(1)将调配新切削液抽入加盐槽，按4g/L比例向加盐槽内加入氯化钠(NaCl)，边加边搅拌，在线测量电导率3800μS/cm。
(2)将步骤(1)加盐后的切削液抽入pH调节槽，加入浓度20％硫酸，调节pH值，测pH值2.24。
(3)将步骤(2)加酸后的切削液抽入电化学槽(电化学反应器)，设定10min.自动换相(切换电极正负极性)，通电调电流密度13.73mA/cm2，反应40min.。
(4)将步骤(3)电化学反应后的切削液部分抽入曝气槽，曝气30min.。
(5)将步骤(4)曝气后的切削液抽入快混槽和慢混槽(絮凝槽)，加碱(NaOH)搅拌，调pH值8.50，加聚合氯化铝(PAC)搅拌，再加阴离子聚丙烯酰胺(PAM)搅拌后沉淀，取清液得水样1，测试如表1。
实施例2
(1)将调配新切削液抽入加盐槽，按2g/L比例向加盐槽内加入氯化钠(NaCl)，边加边搅拌，在线测量电导率4000μS/cm。
(2)将步骤(1)加盐后的切削液抽入pH调节槽，加入浓度20％盐酸(HCl)，调节pH值，测pH值3.0。
(3)将步骤(2)加酸后的切削液抽入电化学槽(电化学反应器)，设定15min.自动换相(切换电极正负极性)，通电调电流密度10mA/cm2，反应38min.。然后，将步骤(3)电化学反应后的切削液部分采用全部石墨电极(把感应电极铁电极换为石墨电极)，继续电化学反应20min.。
(4)将步骤(1)电化学反应后的切削液部分抽入曝气槽，曝气30min.。
(5)将步骤(2)曝气后的切削液抽入入快混槽和慢混槽(絮凝槽)，加碱(NaOH)搅拌，调pH值10，再加聚合氯化铝(PAC)搅拌，再加阴离子聚丙烯酰胺(PAM)搅拌后沉淀，取清液得水样2，测试如表1。
实施例3
(1)将工厂使用过后的废切削液抽入加盐槽，按3g/L比例向槽内加入氯化钠(NaCl)，边加边搅拌，在线测量电导率4400μS/cm。
(2)将步骤(1)加盐后的切削液抽入pH调节槽，加入浓度20％硫酸，调节pH值，测pH值2.00。
(3)将步骤(2)加酸后的切削液抽入电化学槽，设定10min.自动换相(切换电极正负极性)，通电调电流密度13.60mA/cm2，反应33min.。
(4)将步骤(3)电化学反应后的切削液抽入曝气槽，曝气25min.。
(5)将步骤(4)曝气后的切削液部分抽入入快混槽和慢混槽(絮凝槽)，加碱(NaOH)搅拌，调pH值9.56，再加聚合氯化铝铁(PAFC)搅拌，再加阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)搅拌后沉淀，取清液得水样3，测试如表1。
实施例4
(1)将工厂使用过后的废切削液抽入加盐槽，按3g/L比例向槽内加入氯化钠(NaCl)，边加边搅拌，在线测量电导率4400μS/cm。
(2)将步骤(1)加盐后的切削液抽入pH调节槽，加入浓度20％硫酸，调节pH值，测pH值3.90。
(3)将步骤(2)加酸后的切削液抽入电化学槽，设定10min.自动换相(切换电极正负极性)，通电调电流密度13.33mA/cm2，反应30min.。
(4)将步骤(3)电化学反应后的切削液抽入曝气槽，曝气25min.。
(5)将步骤(4)曝气后的切削液部分抽入絮凝槽，加碱(NaOH)搅拌，调pH值9.73，再加聚合氯化铝(PAC)搅拌，再加阴离子聚丙烯酰胺(PAM)搅拌后沉淀，取清液得水样4，测试如表1。
实施例5
(1)将工厂使用过后的废切削液抽入加盐槽，按3g/L比例向槽内加入氯化钙(CaCl2)，边加边搅拌，在线测量电导率4540μS/cm。
(2)将步骤(1)加盐后的切削液抽入pH调节槽，加入浓度20％硫酸，调节pH值，测pH值2.76。
(3)将步骤(2)加酸后的切削液抽入电化学反应器(槽)，设定10min.自动换相(切换电极正负极性)，通电调电流密度14.33mA/cm2，反应37min.。
(4)将步骤(3)电化学反应后的切削液抽入曝气槽，曝气20min.。
(5)将步骤(4)曝气后的切削液部分抽入絮凝槽，加碱(NaOH)搅拌，调pH值7.95，再加聚合氯化铝铁(PAFC)搅拌，再加阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)搅拌后沉淀，取清液得水样5，测试如表1。
实施例6
(1)将工厂使用过后的废切削液抽入加盐槽，按4g/L比例向槽内加入氯化钠(NaCl)，边加边搅拌，在线测量电导率4580μS/cm。
(2)将步骤(1)加盐后的切削液抽入pH调节槽，加入浓度20％硫酸，调节pH值，测pH值4.50。
(3)将步骤(2)加酸后的切削液抽入电化学反应器(槽)，设定10min.自动换相(切换电极正负极性)，通电调电流密度15mA/cm2，反应35min.。
(4)将步骤(3)电化学反应后的切削液抽入曝气槽，曝气27min.。
(5)将步骤(4)曝气后的切削液部分抽入絮凝槽，加碱(NaOH)搅拌，调pH值6.0，再加聚合氯化铝(PAC)搅拌，再加离子聚丙烯酰胺(PAM)搅拌后沉淀，取清液得水样6，测试如表1。
对实施例1～6的最终出水水质进行检测，出水检测结果见表1。
表1出水水质检测结果
从表1可以看出，实施例1～2中，采用新配切削液，未上机使用，原液COD相对低，污染物少，含油少，COD去除率高，去除率高达99％左右。实施例3～6中原液COD高达24 万，COD去除率仍可以达到96％以上，出水清澈透明，无浮油。
本发明的特点在于，高浓度废切削液经电化学高级氧化工艺，在酸性条件下，端电极采用石墨电极，感应电极采用铁电极，复极连接，阳极侧产生活性氯离子，释放Fe2+离子，产生羟基自由基，在阳极上及附近发生直接氧化和间接氧化作用；阳极产生氯气泡，阴极产生超细氢气泡，起到汽浮作用；电化学出水再进行曝气氧化，将Fe2+离子转化成Fe3+离子，对废水继续氧化，同时产生的Fe3+离子形成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3是很好的絮凝剂。出水经絮凝、沉淀处理后，难降解有机物降解，乳化油破乳汽浮。采用本工艺方法处理后，COD去除率可以达到95％～99％，色度、油类、表面活性剂都可以得到有效去除。采用本方法处理后，可以进一步生化或膜处理达到废水排放标准或中水回用标准。
以上对本发明实施例所提供的一种电化学处理高浓度废切削液工艺，进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
(1)将COD值几万到几十万mg/L，含油率超过5％的高浓度废切削液抽入加盐槽，在加盐槽内加入氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)，加入量为2g/L～4g/L，以增加氯离子(Cl-1)，调节增加液体电导率值；
(2)经过步骤(1)调节电导后，液体进入pH槽，调节废水的pH至2.0～4.5，以增加铁极板活性，提高羟基自由基产生效率，确保最佳电化学效果，同时将液面浮油隔离、滤除；
(3)经过步骤(2)调节pH之后的废液进入电化学槽，对电化学槽内感应电极通入可调的脉冲直流电，电化学槽内进行电化学氧化处理，调节电流密度为10～15mA/cm2，停留时间30～40min.，反应期间电极正负极性多次切换；电化学槽产生氧化效果，阳极侧直接和间接对废液污染因子进行氧化降解，阳极侧释放出Fe2+离子和Cl-1离子，阴极侧产生还原反应，并释放氢气(H2)超细微气泡，起到汽浮效果，汽浮将氧化物、破乳油、表面活性剂汽浮到液面，将液面杂质刮除；
(4)经过步骤(3)电化学氧化后的废液，难降解的污染因子已基本降解，乳化油破乳浮除，废浓液已变为清水；为有利于后续絮凝沉淀，需对出水进行曝气，电化学槽出水进入曝气槽曝气，曝气停留时间20～30min.左右，以使Fe2+离子转化成Fe3+离子，并对废水继续氧化，同时Fe3+离子将更有利于后续絮凝沉淀；
(5)步骤(4)的出水流经快混槽后进入慢混槽，在快混槽投加石灰浆(Ca(OH)2)或氢氧化钠(NaOH)，调节pH值6～10，再在慢混槽加入助凝剂，分别搅拌进行混凝反应，再进入沉淀槽经沉淀后出水。
2.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：步骤(1)中，在加盐槽内加入氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2)，边加边搅拌，在线测量电导率达到3800μS/cm～4580μS/cm范围值时停止加盐。
3.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：步骤(2)中，调节废水的pH采用硫酸(H2SO4)或盐酸(HCl)溶液。
4.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述感应电极极板材料为铁，端极板材料为石墨或者为涂层钛基电极，极板间距为1.0cm～1.5cm，采用可调脉冲直流电源给感应电极通电，根据情况调节稳流或稳压，调电流密度，自动切换极性。
5.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：将步骤(3)电化学反应后的切削液部分采用全部石墨电极，继续电化学反应20min.。
6.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：所述步骤(5)中助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)或者阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)。
7.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：步骤(5)加入助凝剂之前先加入聚合氯化铝(PAC)搅拌或加入聚合氯化铝铁(PAFC)搅拌。
8.根据权利要求1所述的电化学处理高浓度废切削液工艺，其特征在于：进一步包括步骤(6)，经过步骤(5)处理后的废水，进行生化处理或膜处理。
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