CN111170587A - 一种喷涂废水处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种喷涂废水处理工艺。本发明提供的喷涂废水处理工艺包括调节池、气浮装置、FCM三维电极催化氧化处理、二级SAO3臭氧催化氧化处理、厌氧处理、好氧处理、UF+RO系统处理等工艺步骤。本发明在原有喷涂废水处理工艺中加入了FCM三维电极催化氧化系统和SAO3臭氧催化氧化技术，不仅能降解有机物，提高可生化性，且在电解反应下，废水pH值由5.0‑6.0上升至6.0‑8.0，无需额外投加酸碱调节pH，同时产生的污泥量远远小于Fenton、混凝沉淀等工艺，工艺运行维护简单，损耗小，能够实现喷涂废水百分之百回用，真正实现废水“零排放”，节约能源。

Description

一种喷涂废水处理工艺
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及一种喷涂废水处理工艺。
背景技术
某集装箱制造公司在生产过程中产生钢板碱洗除锈、除油的清洗废水约2吨/周、喷漆过程中去除VOC及漆雾的喷淋废水约570吨/天、活性炭吸附VOC处理装置中活性炭蒸汽脱附再生的脱附废水约30吨/天等，以上废水日产生量约600吨/天。该废水中含有多种醇类，如：正丁醇、异丁醇、仲丁醇等，原水重铬酸盐指数(CODcr)浓度高(现场取样原水重铬酸盐指数约8000mg/L以上)，可生化性差，并且对微生物有一定抑制作用，属于高浓度、难处理废水。
现场水样分析，该废水含有多种醇、醚类以及有机酸盐类等，其中部分醚类对生化系统有较强抑制作用，采用现有常规的气浮-芬顿-三级生化处理工艺，处理效果不稳定，出水水质不能满足回用要求。需要对原水进行高效预处理，分解并去除废水中对微生物有抑制性的醇、醚类有机物等，为后段生化系统创造有利条件，同时大幅度去除废水中的化学需氧量(COD)，降低生化系统进水负荷，另一方面提高生化系统微生物活性，提高处理效率。
由于原水浓度很高，生化后出水残余浓度也较高，为确保出水水质严格达到设计标准，需对生化后出水设置深度处理系统，为出水水质提供多一重保障措施，同时确保出水色度、COD等指标，达到回用标准和感官要求。
为了实行废水“零排放”，所有废水经处理后100％回用。废水在循环使用中会引入部分盐分，随着使用过程中水分蒸发散失，每天补水(约30m3/d)也使废水盐分累积，水中溶解性总固体也会逐渐上升，采用部分废水浓缩-结晶，将每天引入的盐分及时移出，保持水体中溶解性总固体处于平衡状态，确保系统长期稳定运行(盐分处理暂不计入本讨论)。
公开号为CN109052718A的专利文献公开了一种水性漆喷涂施工的废水处理方法，该方法经过向废水中加入氢氧化钠调节废水pH值，加入药剂A、B将有害物质聚集，通过甘油和活性炭使聚集颗粒上浮等过程对废水进行处理，使废水达到了一定的净化，但是该方法在操作过程中加入强碱调节pH值，不仅不利于环保，还存在一定的危险性，另外，该方法净化步骤只能去除废水中的部分有害物质，并不能使废水达到100％回收利用。
综上可知，现有技术中普遍存在废水回收利用率低，产生的污泥量大，运行成本高，对环境污染严重等缺点。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种喷涂废水处理工艺，本发明提供的喷涂废水处理工艺取消原有传统Fenton反应，大幅度降低酸碱使用量，运行成本低，产生的污泥量较少，运行维护简单，能够使污水达到100％回收利用，处理后回用水达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)中“工艺与产品用水”的各项指标。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种喷涂废水处理工艺，包括如下步骤：
S1、喷涂废水利用原有调节池收集和气浮后，得到废水A；
S2、将步骤S1中制得的废水A用提升泵送至FCM三维电极催化氧化反应器，进行电催化氧化-还原反应，出水经延时曝气中和反应—混凝—絮凝—沉淀过程，制得废水B；
S3、将步骤S2中制得的废水B经过加压泵提升至第一级SAO3臭氧催化氧化系统，进行催化氧化，制得废水C；
S4、在生化系统中接种培养菌种，使步骤S3制得的废水C自流至生化系统进行生化处理，制得废水D，废水D自流至中间水池；
S5、将中间水池中的废水D经加压泵提升至第二级SAO3臭氧催化氧化系统，进一步催化氧化，制得废水E，废水E自流至回用池；
S6、部分步骤S5制得的废水E经过多介质过滤处理器预处理后进入UF+RO系统，进行盐分浓缩，正常产水部分用于蒸发器的冷却用软水，剩余产水自流至回用池，浓水采用蒸发器蒸发结晶，分离出系统中的盐分，保持整个系统的盐平衡，实现零排放。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S1中所述调节池中采用压缩空气搅拌，均匀水质污染因子浓度；气浮池采用射流气浮，池中投入硫酸铁作为絮凝剂和助凝剂，加快沉淀速度。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S2中所述FCM三维电极催化氧化采用复极性三维电极反应器，采用FCM-IV粒子电极，提高电解氧化效率。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S2中所述混凝过程中混凝剂为硫酸铝钾、硫酸亚铁、碳酸镁、聚合氧化铝中的一种；絮凝剂为聚丙烯酰胺。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S3中所述SAO3臭氧催化氧化过程中臭氧投加量为0.2倍的COD消耗量，催化剂以氧化铝为载体，采用氧化铈、氧化钐、氧化镱按质量比为2:3:1组成的复合催化活性材料，催化剂反应区高度为4m，催化反应时间为1h。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S4中所述生化系统处理包括好氧和厌氧两部分，好氧池填料为多孔陶瓷，厌氧池填料为弹性立体填料。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S5中所述SAO3臭氧催化氧化过程中臭氧投加量为0.8倍的COD消耗量(废水COD浓度控制在100—200mg/l范围内)；本阶段采用的臭氧催化剂为SAO3-III型，该催化剂以氧化铝为载体，采用氧化铈、氧化钐、氧化镱按质量比为3:1:4组成的复合催化活性材料，催化剂反应区高度为4m，催化反应时间为1h。
进一步的，所述喷涂废水处理工艺步骤S6中所述多介质处理器中滤料为石英砂、无烟煤、锰砂按质量比为5:1:3组成的过滤组合，所述UF+RO系统采用自动控制模式，正常产水部分用于后续蒸发器冷却用水，部分可直接回用；浓水部分含有较高盐分，采用蒸发器蒸发分离无机/有机盐。
本发明提供的喷涂废水处理工艺中采用FCM三维电极催化氧化系统、SAO3臭氧催化氧化系统与传统气浮装置、生化系统、UF+RO和MVR系统相结合对喷涂废水进行处理。FCM三维电极催化氧化系统是在阳极表面的电催化作用下或在由电场作用而产生的自由基作用下使有机物氧化。在这个过程中，可同步降解工业废水COD，污染物直接与阳极进行电催化反应，在阳极表面上氧化降解有机物，本发明中采用FCM-IV粒子电极，在通电条件下与电芬顿复合，组成粒子电极催化氧化系统。
该技术采用三维粒子电极电芬顿技术，使用高频脉冲电源，在反应器中的电极上施加高频脉冲电压，实现三维电极氧化、还原和电芬顿氧化三种作用体系的联合。反应过程集氧化还原、絮凝吸附、催化氧化及沉积等作用为一体。反应的结果是有毒、长链及环状杂原子有机物得到电子，发生开环、断链等降解反应，毒性有机物官能团被破坏，微生物毒性消失、长链难生化降解有机物断链转化为小分子有机物，环状及杂环有机物开环，一部分最终降解为CO2和H2O，同时材料中活性铁失电子变成二价或三价的铁离子进入溶液。由于铁离子在微碱性条件下有絮凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异电相吸,形成稳定的絮凝物分离而去除。
该技术电极比表面积大，床层紧密，传质速率大，无需添加酸及支持电解质，从而减少了副反应和二次污染，降低处理成本。
SAO3臭氧催化氧化系统通过富集--催化活化--氧化降解，大幅度提高废水中残余有机物降解反应速度和效率，将臭氧的强氧化性和催化剂的富集、催化活性特性结合起来，更有效地解决臭氧处理效率低、臭氧利用率低、运行费用高等一系列问题。SAO3臭氧催化氧化技术采用稀土元素氧化物为活性催化材料，采用最新立体构架技术，在高温条件下烧结提高微孔数量和分布均匀度，获得更高的比表面积和更多的催化活性点，最大限度提高臭氧氧化效率。同样臭氧投加量条件下，臭氧催化氧化效率提高30％-80％，同样COD去除率情况下可节约大量臭氧投加量，降低运行成本。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明在原有喷涂废水处理工艺中加入了FCM三维电极催化氧化系统和SAO3臭氧催化氧化耦合反应技术，不仅可以降解难生化有机物，提高可生化性，且在电解反应下，将废水pH值由5.0-6.0提升至6.0-8.0，减少酸碱使用。
(2)本发明提供的喷涂废水处理工艺运行成本相对很低，产生的污泥量远远小于传统Fenton、普通混凝沉淀等工艺，在相同去除率条件下本工艺技术产泥量约为传统Fenton法污泥量的1/5。
(3)本发明提供的喷涂废水处理工艺运行维护简单，系统运行时，FCM-IV三维粒子电极和SAO3臭氧催化剂材料年损耗量小于5％，只需半年至一年补加一次即可。
(4)本发明提供的喷涂废水处理工艺能够实现喷涂废水百分之百回用，真正实现废水“零排放”，节水节能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式进一步描述本发明，但本发明不仅仅限于以下实施例。本领域技术人员根据本发明的基本思路，可以做出各种修改，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本发明所述FCM三维电极催化氧化采用三维电极反应器，采用FCM-IV粒子电极，外加电场提供高频脉冲电压36V。
所述第一级SAO3臭氧催化氧化过程中臭氧投加量为预计去除COD总量的0.2倍。催化剂以氧化铝为载体，采用氧化铈、氧化钐、氧化镱按质量比为2:3:1组成的复合催化活性材料，催化剂反应区高度为4m，催化反应时间为1.0h。
所述第二级SAO3臭氧催化氧化过程中臭氧投加量为预计去除COD总量的0.8倍(废水COD浓度控制在100—200mg/l范围内)。本阶段采用的臭氧催化剂为SAO3-III型，该催化剂以氧化铝为载体，采用氧化铈、氧化钐、氧化镱按质量比为3:1:4组成的复合催化活性材料，催化剂反应区高度为4m，催化反应时间为1h。
所述多介质处理器中滤料为石英砂、无烟煤、锰砂按质量比为5:1:3组成的过滤组合。
本具体实施方式中，依据GB11914-89《水质化学需氧量的测定-重铬酸钾法》测定废水中的化学需氧量(COD)；依据GB25499-2010《水和废水监测分析方法》测定废水中的总含盐量(TDS)。
试验例1
试验方法：(1)取调节池中废水试验，测定COD去除率、单位COD臭氧消耗比；
采用FCM三维电极催化氧化技术处理废水2h后取上层清液，观察其颜色及气味，测定其COD，并计算COD去除率；
取FCM三维电极催化氧化技术处理后的上层清液进行SAO3臭氧催化氧化，反应时间为1h，观察其颜色及气味，测定其COD，并计算去除单位COD臭氧消耗比；
实验结果见表1。
表1 FCM三维电解和SAO3臭氧催化氧化技术对废水COD去除效率
Figure BDA0002390656840000061
(2)取经过气浮装置后的废水试验，测定COD去除率、单位COD臭氧消耗比；
采用FCM三维电极催化氧化技术处理废水2h后取上层清液，观察其颜色及气味，测定其COD，并计算COD去除率；
取FCM三维电极催化氧化技术处理后的上层清液进行SAO3臭氧催化氧化，反应时间为1.0h，观察其颜色及气味，测定其COD，并计算去除单位COD臭氧消耗比；
试验结果见表2。
表2 FCM和SAO3对废水COD和TDS的影响
Figure BDA0002390656840000062
结果表明：工业废水气浮后出水采用FCM三维电极催化氧化技术处理2h+混凝沉淀后，COD去除率可达到30％以上，降解部分对微生物有抑制作用的有机物，同时提高可生化性，为后段生化系统的高效稳定运行提供进水条件。自电解处理后废水，经SAO3臭氧催化氧化系统处理，可进一步去除废水中的COD，且去除单位COD臭氧消耗比小于0.2。
试验例2
取经过FCM三维电极催化氧化技术处理的废水测定其COD；
采用生化系统处理经过FCM三维电极催化氧化技术处理的废水，包括二轮厌氧处理10h、好氧处理5h，并分别测定其COD，计算COD去除率。
试验结果见表3。
表3生化系统处理对废水COD的影响
Figure BDA0002390656840000071
试验结果表明：“三维电解+臭氧催化氧化预处理”出水经二级厌氧+好氧处理后废水COD可以降至115mg/L，去除率达到90％以上，具有很好的生化性。
通过试验例1和试验例2的试验结果可以看出：采用FCM三维电极和SAO3臭氧催化氧化预处理系统处理后，废水中COD大幅度降低，同时提高可生化性，经两轮厌氧/好氧生化处理后，COD总去除率达90％以上，验证了FCM三维电极氧化+臭氧催化氧化预处理系统具有很好分解抑制性有机物的作用，同时提高废水可生化性。
试验例3
试验方法：
(1)取调节池中废水，测定其COD；
(2)取经过气浮装置后的废水，测定其COD，并计算COD去除率；
(3)采用FCM三维电极催化氧化技术处理废水2h后取上层清液，测定其COD，并计算COD去除率；
(4)取FCM三维电极催化氧化技术处理后的上层清液进行SAO3臭氧催化氧化，反应时间为1h，测定其COD，并计算COD去除率；
(5)采用生化系统处理经过SAO3臭氧催化氧化技术处理的废水，包括二轮厌氧处理10h、好氧处理5h，分别测定其COD，并计算COD去除率；
(6)采用SAO3臭氧催化氧化技术处理经过二轮生化系统处理的出水，反应时间为1h，测定其COD，并计算COD去除率；
(7)采用UF+RO系统处理经过第二轮SAO3臭氧催化氧化技术处理的废水，处理时间为1.5h，测定其COD，并计算COD去除率。
实验结果见表4。
表4喷涂废水处理工艺对废水COD的影响
Figure BDA0002390656840000081
由表4可知，经过本发明提供的喷涂废水处理系统后的废水COD去除率达到99.4％，处理后的喷涂废水完全可以百分之百回收利用，真正实现了废水“零排放”，节约了水能源，绿色环保。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，而并非限制本发明。本领域任何熟悉此技术的认识皆不可在违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所提供的技术思想下完成的一切等效修饰或改变，仍由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种喷涂废水处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、喷涂废水利用原有调节池收集和气浮后，得到废水A；
S2、将步骤S1中制得的废水A用提升泵送至FCM三维电极催化氧化反应器，进行电催化氧化-还原反应，出水经延时曝气中和反应—混凝—絮凝—沉淀过程，制得废水B；
S3、将步骤S2中制得的废水B经过加压泵提升至第一级SAO3臭氧催化氧化系统，进行催化氧化，制得废水C；
S4、在生化系统中接种培养菌种，使步骤S3制得的废水C自流至生化系统进行生化处理，制得废水D，废水D自流至中间水池；
S5、将中间水池中的废水D经加压泵提升至第二级SAO3臭氧催化氧化系统，进一步催化氧化，制得废水E，废水E自流至回用池；
S6、部分步骤S5制得的废水E经过多介质过滤处理器预处理后进入UF+RO系统，进行盐分浓缩，正常产水部分用于蒸发器的冷却用软水，剩余产水自流至回用池，浓水采用蒸发器蒸发结晶，分离出系统中的盐分，保持整个系统的盐平衡，实现零排放。
2.根据权利要求1所述的喷涂废水处理工艺，其特征在于，步骤S2中所述FCM三维电极催化氧化采用复极性三维电极反应器，采用FCM-IV粒子电极，提高电解氧化效率。
3.根据权利要求1所述的喷涂废水处理工艺，其特征在于，步骤S2中所述混凝过程中的混凝剂为硫酸铝钾、硫酸亚铁、碳酸镁、聚合氧化铝中的一种；絮凝剂为聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的喷涂废水处理工艺，其特征在于，步骤S3中所述SAO3臭氧催化氧化过程中臭氧投加量为0.2倍的COD消耗量，催化剂以氧化铝为载体，采用氧化铈、氧化钐、氧化镱按质量比为2:3:1组成的复合催化活性材料，催化剂反应区高度为4m，催化反应时间为1h。
5.根据权利要求1所述的喷涂废水处理工艺，其特征在于，步骤S4中所述生化系统处理包括好氧和厌氧两部分，好氧池填料为多孔陶瓷，厌氧池调料为弹性立体填料。
6.根据权利要求1所述的喷涂废水处理工艺，其特征在于，步骤S5中所述SAO3臭氧催化氧化过程中臭氧投加量为0.8倍的COD消耗量，催化剂以氧化铝为载体，采用氧化铈、氧化钐、氧化镱按质量比为3:1:4组成的复合催化活性材料，催化剂反应区高度为4m，催化反应时间为1h。
7.根据权利要求1所述的喷涂废水处理工艺，其特征在于，步骤S6中所述多介质处理器中滤料为石英砂、无烟煤、锰砂按质量比为5:1:3组成的过滤组合，所述UF+RO系统采用自动控制模式，正常产水部分用于后续蒸发器冷却用水，可直接回用；浓水部分含有较高盐分，采用蒸发器蒸发分离盐。
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