CN111170433A - 用于水性油墨废水的混凝剂以及水性油墨废水处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于水性油墨废水的混凝剂以及水性油墨废水处理方法，属于废水处理技术领域。本发明用于水性油墨废水的混凝剂包括稀硫酸以及聚合氯化铝、活性炭和蛭石粉，水性油墨废水处理方法采用上述混凝剂对废水进行絮凝沉淀。本发明的处理方法快速、简单，是组合式的处理技术，所需设备轻便、简单，可以自由组合、自由移动，特别适合于间歇式产生污水且单次产生污水量较少的企业或单位，可以产生后及时处理。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种用于水性油墨废水的混凝剂以及水性油墨废水处理方法。
背景技术
水性油墨是一种以水作溶剂、水溶性高分子材料做连结剂，再加入颜料、助剂等形成的一种溶液或乳液状的印刷材料。由于其以水做溶剂，只含有少量(或不含)有机溶剂，因而具有不易燃烧、运输储存安全，生产和使用时VOC排放极低、对操作人员无伤害(或伤害极小)等优点，是一种新型、绿色的印刷材料，广泛用于书报杂志、包装材料、广告装潢材料、建筑装饰的纸质、纸塑复合、部分橡塑材料等的印刷。水性油墨在生产和使用过程中不可避免的会产生一些废水，这种废水虽然没有什么毒性，但色度很高、着色力强，一旦泄漏到水体环境中，会造成严重的环境污染，故国家将其列为高危废物，必须进行专门的处理，达到一定的技术指标后才能排放。
目前，国内外对于水性油墨废水的处理主要有以下几种：
1)物理法，该方法包括吸附、气浮、微过滤、超滤和反渗透等。其中，气浮法在我国的应用较多，但处理效率低、处理效果较差；其它方法，如膜过滤方法，又存在价格高、处理费用高、经济效益差等问题。
2)化学法，该方法包括酸析沉淀、混凝沉淀、氧化还原、铁碳微电解、光催化氧化等，其中酸析沉淀、混凝沉淀及铁碳微电解方法为我国目前主要的水性油墨废水处理工艺。有采用“混凝沉淀+UV/Fenton+中和”的处理工艺，该法是先加入聚合氯化铝和硫酸亚铁混凝后，取上层清液在酸性条件下进行UV/Fenton氧化，最后加碱调节溶液pH值至中性，这个过程比较繁琐，成本较高，处理后的废水也只能国家二、三级排放标准。还有方法是先用酸将废水的pH值调到4.5～6，然后加入硫酸亚铁，混凝完后再加入聚合氯化铝、硫酸铝及壳聚糖进行二次混凝，最后沉降分离，处理后的水只是降低了色度和COD，只能回用，不能排放。另外有方法是以“混凝过滤+气浮+生化氧化”的组合工艺来处理水性油墨废水，可以达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级排放标准。“生化氧化”，也称“生物法”或“生化法”，所有的生物法都是使用微生物菌种(包括好氧菌、厌氧菌等)，通过“好氧+厌氧”这2种过程，由微生物菌对污水中的有机物进行分解，将它们分解成二氧化碳、水、氮气等排放到空气中，来达到降低污水中的COD、BOD、氨氮含量的目的。但这个方法不容易控制，需要驯化专门的微生物菌，和合适的酸碱度、温度等条件；其次，生化法处理废水的周期一般都比较长，通常都要1周以上才能达到效果；再次，生化处理废水都需要大体积的生化反应池，一般只适合大规模的污水处理，通常都是大规模的污水处理厂才使用这种方法，不太适用于规模较小的用水性油墨印刷产品的企业。
3)生物法，由于水性油墨废水的色度大，一般不能单独采用生物法处理，大多都是采用“物理法+生物法”或“化学法+生物法”的结合方式。生物法包括生物氧化(好氧+厌氧)处理，活性污泥法等。生物法处理时普遍存在时间周期长、占地面积大、条件苛刻等问题，一般只适用于污水量很大的企业或污水集中处理，而产生水性油墨废水的企业一般规模都比较小，一次产生的污水量也很少，不太适合使用生物法。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性油墨废水处理方法，以解决现有处理工艺处理过程复杂且处理后排放级别较低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种用于水性油墨废水的混凝剂，其包括：按重量份计的稀硫酸250-350份和粉料80-120份；其中：
稀硫酸的体积浓度为50-60％；
粉料包括：聚合氯化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为(0.5-2)：(1-5)：100。
本发明将稀硫酸提前加入至混凝剂中与吸附粉料混合构成固体半湿状混凝剂。由于稀硫酸提前直接加入至混凝剂中，当对水性油墨废水进行絮凝沉淀时，无需在额外加酸进行pH调节，简化了操作流程，也保证了后续沉淀过滤效果；同时，稀硫酸的加入将废水转为酸性，让水性油墨中的聚合物粘结剂酸析出来并以活性炭、蛭石粉等为成核剂，形成粒径较大的固体颗粒，沉淀下来，易于过滤分离。而且，本发明为固体状态，使用、存储、运输方便；由于硫酸为管制类危化品，需专门的许可证才能购买和使用，本发明的混凝剂虽然含有硫酸，但属于硫酸制品，不再是管制类危化品，属普通化学品，生产运输更为方便，且安全性得到提高。
本发明选择体积浓度为50-60％的稀硫酸，其具有以下有益效果：从使用的角度来看，硫酸的浓度越高越效果好，但是硫酸的浓度过高后(一般说来体积浓度大于60％(等于质量分数大于70％)的硫酸就称为浓硫酸)，具有高腐蚀性、强的氧化性、脱水性、难挥发性等，不利于产品的运输和保存，当浓硫酸遇到水还会放出大量的热，非常危险。因而，本发明选择体积浓度50-60％的稀硫酸，既满足安全要求同时获得较佳的使用效果。
本发明以聚合氯化铝、活性炭和蛭石作为吸附粉料，其中聚合氯化铝无毒、无害，絮凝效率高、价格便宜，加入到水中不会像有机聚合物絮凝剂那样会增加被处理水的COD、BOD和氨氮含量；活性炭价格便宜、通用性强，几乎可以吸附各种有机化学物质，特别是水性油墨废水中的有机颜料吸附效果突出；蛭石粉的多孔结构能吸收大量的水分，用以吸收液态的稀硫酸，将液体酸变为固体酸，以利于酸的运输、储存和使用；同时，蛭石粉还可以作为水性油墨废水絮凝时的成核剂，使絮凝后的固体颗粒粒径较大，而易于过滤。本发明选择的三种粉料相互协同配合，表现出优良的吸附效果，与稀硫酸混合形成固体混凝剂，不仅对水性油墨废水处理效果好而且方便运输保存，有利于大规模生产应用。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述混凝剂包括：按重量份计的稀硫酸280-320份和粉料90-110份。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述聚合氯化铝、活性炭和蛭石粉的质量比为(0.8-1.5)：(1.5-3)：100。
一种水性油墨废水处理方法，其包括：采用上述混凝剂对废水进行絮凝沉淀。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理方法还包括：将絮凝沉淀后的废水进行抽滤，然后将得到的一步处理水循环泵送至填料单元中，再经高压过膜后得到可回用或排入污水处理厂的二步处理水。
经过本发明的混凝剂进行絮凝沉淀后，得到的悬浊液废水通过抽滤便可获得透明的水溶液，再经过填料单元吸附和高压过膜后，便可达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的二、三级排放标准，可回收利用，也可排入市政污水管网。
本发明可以通过负压真空抽滤，也可以用普通的工业滤布过滤，直到滤渣变成龟裂的块状固体，滤液为透明的水溶液。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理方法还包括：将二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元中，得到可直接外排的三步处理水。
通过催化氧化处理单元对二步处理水进一步通过催化氧化反应处理，得到三步处理水可以达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级排放标准，可以直接排放入江河湖海。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理方法包括以下步骤：
(1)按照混凝剂与废水的质量比为(1-10)：10000的比例向水性油墨废水中边搅拌边加入混凝剂，使废水pH值为4-5，继续搅拌3-6min，待废水变成悬浊液；
(2)将悬浊液在0.001-0.1MPa的真空度下抽滤10-20min，直至滤渣变为块状固体、滤液为透明水溶液，得到的滤液为一步处理水；
(3)将一步处理水循环泵送至由三氧化二铝构成的填料单元中进行循环过滤，直至滤液的pH为6.5-7.5；
(4)将经步骤(3)处理得到的清水高压泵入至膜处理器中，得到二步处理水。
本发明的处理方法通过控制混凝剂与废水之间的配比关系为(1-10)：10000，可直接将废水pH值调节为4-5的酸性状态，不必后絮凝沉淀后再增加加酸的操作步骤，而且调节起来也更加准确便捷。本发明通过真空抽滤将滤饼(滤渣)充分干燥，降低其含水量，减少固废外运处理的量，显著降低处理成本。本发明以三氧化二铝为填料，一步处理水中的酸(絮凝沉淀时调节为酸水)和三氧化二铝反应生成硫酸铝，并且循环泵送的方式，不断提高废水pH，直至最终调节至6.5-7.5的弱酸、弱碱或中性状态，达到二级、三级排放标准，同样也省去了加碱的操作步骤；当水的pH达到7左右时，硫酸铝在水中的溶解度降低，大部分吸附在三氧化二铝颗粒上。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述填料单元包括多个连接的三氧化二铝填料柱。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述处理方法还包括：(5)将二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述催化氧化处理单元为二氧化钛/紫外光催化氧化单元。
本发明具有以下有益效果：
本发明使用的固体混凝剂为浓度50～60％的硫酸与活性炭、蛭石粉、聚合氯化铝等按一定比例配合的混合物，能够直接对废水进行酸调节，然后使得废水中聚合物酸析而沉淀下来，易于过滤分离；本发明的混凝剂为固体状态，使用、存储、运输方便；由于本发明直接将稀硫酸先加入至混凝剂中，属于硫酸制品，不再是管制类危化品，属普通化学品，大大提高了原料的安全性。
本发明的水处理工艺为组合式，分成多个单元独立进行，可以根据需要串联起来，可选择基本处理，使之达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的二、三级排放标准，也可对水性油墨废水进行彻底处理，完全达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级排放标准。
本发明的处理方法快速、简单，是组合式的处理技术，所需设备轻便、简单，可以自由组合、自由移动，特别适合于间歇式产生污水且单次产生污水量较少的企业或单位，可以产生后及时处理。
附图说明
图1为本发明实施例水性油墨废水处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如图1所示，本发明的废水处理方法包括以下过程：
1、混凝沉淀
将工厂生产时产生的水性油墨废水收集到混凝沉淀池中，加入一定量的固体混凝剂，搅拌均匀，使待处理的污水的pH值降到4～5左右，水性油墨废水便由乳液变成悬浊液。
2、抽滤分离
将混凝沉淀后的水性油墨废水悬浊液通过抽滤，得到一步处理水和滤饼。滤饼往外运输，一步处理水进入下一阶段处理。
3、中和和二次絮凝
将一步处理水循环通过装有三氧化二铝颗粒的填料柱，直到滤过水的pH达到7左右，然后通过高压泵，压入膜处理器，得到可以达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)的二、三级排放标准的二步处理水，这样的水可以循环再使用，也可以排入市政污水管网进入污水处理厂再作进一步处理。滤渣外运处理。
4、光氧化催化处理
若需直接排放，可以将二步处理水再泵送入二氧化钛/紫外光(可见光)催化氧化单元，进一步处理后就可以达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级排放标准的三步处理水，可以直接外排。
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
本实施例的用于水性油墨废水的混凝剂包括：按重量份计的稀硫酸250份和粉料80份；其中：所述稀硫酸的体积浓度为50％；所述粉料包括：聚合氧化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为0.5：1：100。
实施例2：
本实施例的用于水性油墨废水的混凝剂包括：按重量份计的稀硫酸350份和粉料120份；其中：所述稀硫酸的体积浓度为60％；所述粉料包括：聚合氧化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为2：5：100。
实施例3：
本实施例的用于水性油墨废水的混凝剂包括：按重量份计的稀硫酸280份和粉料90份；其中：所述稀硫酸的体积浓度为55％；所述粉料包括：聚合氧化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为0.8：1.5：100。
实施例4：
本实施例的用于水性油墨废水的混凝剂包括：按重量份计的稀硫酸300份和粉料100份；其中：所述稀硫酸的体积浓度为55％；所述粉料包括：聚合氧化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为1：2：100。
实施例5：
本实施例的用于水性油墨废水的混凝剂包括：按重量份计的稀硫酸320份和粉料110份；其中：所述稀硫酸的体积浓度为60％；所述粉料包括：聚合氧化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为1.5：3：100。
实施例6：
本实施例的水性油墨废水处理方法，采用实施例1-5任一的混凝剂进行处理，其包括以下步骤：
(1)按照混凝剂与废水的质量比为1：10000的比例向水性油墨废水中边搅拌边加入混凝剂，使废水pH值为4-5，继续搅拌3min，待废水变成悬浊液；
(2)将悬浊液在0.001MPa的真空度下抽滤10min，直至滤渣变为块状固体、滤液为透明水溶液，得到的滤液为一步处理水；
(3)将一步处理水循环泵送至由三氧化二铝构成的填料单元中进行循环过滤，直至滤液的pH为6.5-7.5；
(4)将经步骤(3)处理得到的清水高压泵入至膜处理器中，得到二步处理水；
(5)将二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元。
实施例7：
本实施例的水性油墨废水处理方法，采用实施例1-5任一的混凝剂进行处理，其包括以下步骤：
(1)按照混凝剂与废水的质量比为10：10000的比例向水性油墨废水中边搅拌边加入混凝剂，使废水pH值为4-5，继续搅拌6min，待废水变成悬浊液；
(2)将悬浊液在0.1MPa的真空度下抽滤20min，直至滤渣变为块状固体、滤液为透明水溶液，得到的滤液为一步处理水；
(3)将一步处理水循环泵送至由三氧化二铝构成的填料单元中进行循环过滤，直至滤液的pH为6.5-7.5；
(4)将经步骤(3)处理得到的清水高压泵入至膜处理器中，得到二步处理水；
(5)将二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元。
实施例8：
本实施例的水性油墨废水处理方法，采用实施例1-5任一的混凝剂进行处理，其包括以下步骤：
(1)按照混凝剂与废水的质量比为5：10000的比例向水性油墨废水中边搅拌边加入混凝剂，使废水pH值为4-5，继续搅拌5min，待废水变成悬浊液；
(2)将悬浊液在0.05MPa的真空度下抽滤15min，直至滤渣变为块状固体、滤液为透明水溶液，得到的滤液为一步处理水；
(3)将一步处理水循环泵送至由三氧化二铝构成的填料单元中进行循环过滤，直至滤液的pH为6.5-7.5；
(4)将经步骤(3)处理得到的清水高压泵入至膜处理器中，得到二步处理水；
(5)将二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元。
试验例
利用本发明实施例的混凝剂和处理方法处理水性油墨废水，污水处理前后参数的变化，见下表1。
表1
从表1可以看出，经本发明处理后的废水，经过一步处理后，水的外观由浓黑粘稠转变为清澈和几乎透明状态，将废水中绝大多数固体悬浮物去除，而且各个参数也明显降低，再经过后续二步处理和三步处理后，得到废水达到国家排放标准，处理效果显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于水性油墨废水的混凝剂，其特征在于，其包括：按重量份计的稀硫酸250-350份和粉料80-120份；其中：
所述稀硫酸的体积浓度为50-60％；
所述粉料包括：聚合氯化铝、活性炭和蛭石粉，其质量比为(0.5-2)：(1-5)：100。
2.根据权利要求1所述的用于水性油墨废水的混凝剂，其特征在于，其包括：按重量份计的稀硫酸280-320份和粉料90-110份。
3.根据权利要求1或2所述的用于水性油墨废水的混凝剂，其特征在于，所述聚合氯化铝、活性炭和蛭石粉的质量比为(0.8-1.5)：(1.5-3)：100。
4.一种水性油墨废水处理方法，其特征在于，其包括：采用权利要求1-3任一项所述的混凝剂对废水进行絮凝沉淀。
5.根据权利要求4所述的水性油墨废水处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：将絮凝沉淀后的废水进行抽滤，然后将得到的一步处理水循环泵送至填料单元中，再经高压过膜后得到可回用或排入污水处理厂的二步处理水。
6.根据权利要求5所述的水性油墨废水处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：将所述二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元中，得到可直接外排的三步处理水。
7.根据权利要求1-4任一项所述的水性油墨废水处理方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)按照混凝剂与废水的质量比为(1-10)：10000的比例向水性油墨废水中边搅拌边加入所述混凝剂，使废水pH值为4-5，继续搅拌3-6min，待废水变成悬浊液；
(2)将所述悬浊液在0.001-0.1MPa的真空度下抽滤10-20min，直至滤渣变为块状固体、滤液为透明水溶液，得到的滤液为一步处理水；
(3)将所述一步处理水循环泵送至由三氧化二铝构成的填料单元中进行循环过滤，直至滤液的pH为6.5-7.5；
(4)将经步骤(3)处理得到的清水高压泵入至膜处理器中，得到二步处理水。
8.根据权利要求7所述的水性油墨废水处理方法，其特征在于，所述填料单元包括多个连接的三氧化二铝填料柱。
9.根据权利要求7所述的水性油墨废水处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：(5)将所述二步处理水循环泵送至催化氧化处理单元。
10.根据权利要求9所述的水性油墨废水处理方法，其特征在于，所述催化氧化处理单元为二氧化钛/紫外光催化氧化单元。
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