洗消廢液處理工藝研究

杜鵑 王東

摘要：洗消廢液具有污染性大、可生化性差、流量不穩(wěn)定、處理難度較大等特點(diǎn)。本文根據(jù)這些特點(diǎn)，有針對(duì)性地采用絮凝沉降、電化學(xué)氧化、膜過(guò)濾手段，將大分子污染物質(zhì)分解為小分子有機(jī)物，再通過(guò)多級(jí)膜處理，層層過(guò)濾，使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：洗消廢液；絮凝法；過(guò)濾

本文擬采用絮凝法去除懸浮物與有機(jī)物，然后使用電解的方式將高分子的分子鏈解開(kāi)，降解為小分子有機(jī)物，再經(jīng)過(guò)PP棉濾芯、活性炭濾芯和超濾濾芯降低色度和濁度，達(dá)到進(jìn)入反滲透處理裝置的需求，采用兩級(jí)反滲透方式，分別將水中可溶微小污染物去除，降低水中BOD和COD。

一、洗消廢液水質(zhì)情況

根據(jù)表1所示，洗消廢液BOD和COD數(shù)值高，B/C=0.3，可生化性差，陰離子表面活性劑含量高，懸浮物多，成分中有大量高分子難降解的有機(jī)物。因此，普通的生物法無(wú)法滿(mǎn)足處理需求。

二、實(shí)驗(yàn)原理

總體方案采用“電化學(xué)+絮凝+吸附+膜處理”組合工藝，首先采用電化學(xué)手段，初步凈化，去除廢水中小分子有機(jī)物，降解部分大分子有機(jī)污染物為小分子；絮凝加藥的方式使洗消廢水中電化學(xué)難以降解的大分子有機(jī)物、懸浮物等沉降；吸附過(guò)濾系統(tǒng)可進(jìn)一步攔截少量絮凝沉淀物、吸附廢水中有機(jī)污染物、懸浮物等，防止其堵塞后續(xù)膜處理單元；膜深度濃縮凈化系統(tǒng)高度濃縮凈化廢液，最終出水可回用或達(dá)標(biāo)排放。

三、試驗(yàn)過(guò)程

（一）混凝

在進(jìn)入電解槽前，工作人員需要對(duì)廢液進(jìn)行預(yù)處理，去除過(guò)多的懸浮物，常用的混凝劑有PAC和PAM兩類(lèi)，其中PAC可以有效去除廢液的色度和濁度，3%濃度的PAC色度去除率最高。通過(guò)試驗(yàn)，工作人員確定適合的混凝劑和投加濃度，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

（二）電化學(xué)處理

廢水電解處理法是指應(yīng)用電解的機(jī)理，使原本廢水中有害物質(zhì)通過(guò)電解過(guò)程在陽(yáng)、陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無(wú)害物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)廢水凈化的方法。電解槽內(nèi)裝有極板，一般用普通鋼板制成。通電后，在外電場(chǎng)作用下，陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)。廢水流經(jīng)電解槽，作為電解液，在陽(yáng)極和陰極分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，有害物質(zhì)被去除。電解槽內(nèi)裝有極板，一般用普通鋼板制成。極板取適當(dāng)間距，以保證電能消耗較少且便于安裝、運(yùn)行和維修。電解槽按極板連接電源方式分為單極性和雙極性?xún)煞N。雙極性電極電解槽的特點(diǎn)是中間電極靠靜電感應(yīng)產(chǎn)生雙極性。這種電解槽較單極性電極電解槽的電極連接簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全，耗電量顯著減少。陽(yáng)極與整流器陽(yáng)極相連接，陰極與整流器陰極相連接。通電后，在外電場(chǎng)作用下，陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)。

洗消廢液經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，色度和濁度有很大改善，取上清液倒入電解槽處理。

電解槽由槽體、電極板6片（陽(yáng)極板3片和陰極板3片），電極板固定架，出水管，電線(xiàn)固定螺栓，電線(xiàn)、低壓電源等組成。將電極板固定好后，將正極和負(fù)極電線(xiàn)分別接到陽(yáng)極和陰極電極板的固定螺栓上，使電極板陽(yáng)板和陰板交替放置，然后引入經(jīng)過(guò)預(yù)處理的洗消廢液，打開(kāi)恒流電源，電流恒流10A、8A、6A，分別電解30min。

其中，6A的BOD和COD去除效果較差，8A和10A的BOD和COD去除效果相同，但色度、濁度和電導(dǎo)率的效果10A比8A的效果要好。因此，選擇恒流10A電解30min處理混凝后上清液。出水結(jié)果如表3所示。

（三）吸附過(guò)濾

多功能硅鈦過(guò)濾器是一種較常用的水處理設(shè)備，作為水處理脫鹽系統(tǒng)前處理能夠吸附前級(jí)過(guò)濾中無(wú)法去除的余氯，可有效保證后級(jí)設(shè)備使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止污染，特別是防止后級(jí)反滲透膜，離子交換樹(shù)脂等的游離態(tài)余氯中毒污染。另外，可吸附從前級(jí)泄漏過(guò)來(lái)的小分子有機(jī)物等污染性物質(zhì)，對(duì)水中異味、膠體及色素、重金屬離子等有較明顯的吸附去除作用，還具有降低COD的作用。進(jìn)一步降低RO進(jìn)水的SDI值，保證SDI<5，TOC<2.0ppm。

活性炭過(guò)濾器壓力容器是一種內(nèi)裝填粗石英砂墊層及優(yōu)質(zhì)活性炭的壓力容器。在活性炭顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，可把有雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，達(dá)到凈化廢水的目的。

（四）超濾預(yù)處理

超濾預(yù)處理裝置由增壓隔膜泵、PP棉過(guò)濾裝置、多功能硅鈦過(guò)濾裝置、超濾膜裝置組成，隔膜泵配3分快接彎頭，3分PE管道，裝置濾瓶配4分對(duì)絲4個(gè)，兩側(cè)配內(nèi)絲接頭連接PE管。增壓泵后配置壓力表1塊和流量計(jì)1個(gè)，數(shù)據(jù)分別為P1和L2。

洗超濾是一種能將溶液進(jìn)行凈化和分離的膜分離技術(shù)。超濾膜系統(tǒng)是以超濾膜絲為過(guò)濾介質(zhì)，膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力的溶液分離裝置。超濾膜只允許溶液中的溶劑（如水分子）、無(wú)機(jī)鹽及小分子有機(jī)物透過(guò)，而將溶液中的懸浮物、膠體、蛋白質(zhì)和微生物等大分子物質(zhì)截留，從而達(dá)到凈化或分離的目的。

消廢液經(jīng)過(guò)電解處理后，大分子的污染物分解為小分子污染物，此時(shí)通過(guò)超濾預(yù)處理，可以有效去除小分子污染物，去除效率更高，節(jié)約空間，減少污染物排放。

電解后的水色度和濁度偏高，直接進(jìn)入反滲透膜會(huì)造成損害，因此，在反滲透膜前增加三級(jí)預(yù)處理保護(hù)（“PP棉濾芯+活性炭濾芯+超濾濾芯”）。經(jīng)過(guò)處理后，超濾出水的色度和濁度可以滿(mǎn)足反滲透的進(jìn)水需求。

（五）反滲透膜裝置

經(jīng)過(guò)超濾處理后，色度濁度明顯改善，但COD、BOD仍超標(biāo)，需經(jīng)過(guò)進(jìn)一步深度處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

反滲透裝置由一級(jí)RO泵、一級(jí)RO膜、二級(jí)RO泵、二級(jí)RO膜、中間水箱3、RO水箱組成，其中RO水箱放置在裝置外，方便取水送檢。

一級(jí)RO泵前設(shè)置壓力表P2，一級(jí)RO泵后設(shè)置壓力表P3和流量計(jì)L3，監(jiān)測(cè)進(jìn)出水壓力差，和一級(jí)RO進(jìn)水流量。一級(jí)RO泵前后設(shè)球閥調(diào)節(jié)流量，一級(jí)RO出水處設(shè)壓力表P4和流量計(jì)L4，監(jiān)測(cè)出水流量和壓力，一級(jí)RO膜濃水出水設(shè)壓力表P6，監(jiān)測(cè)濃水壓力，并設(shè)沖洗閥和廢水比，調(diào)節(jié)濃水流量。

二級(jí)RO泵后設(shè)置壓力表P5和流量計(jì)L5，監(jiān)測(cè)二級(jí)進(jìn)水壓力，和二級(jí)RO進(jìn)水流量。二級(jí)RO泵后設(shè)球閥調(diào)節(jié)流量，二級(jí)RO出水處設(shè)流量計(jì)L6，監(jiān)測(cè)出水流量，二級(jí)RO膜濃水出水設(shè)壓力表P7，監(jiān)測(cè)濃水壓力，并設(shè)沖洗閥和廢水比，調(diào)節(jié)濃水流量，濃水回流到中間水箱2。

四、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（一）運(yùn)行數(shù)據(jù)

為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，分別在增壓泵后、超濾裝置后、一級(jí)泵后、一級(jí)RO淡水端、二級(jí)RO泵后、一級(jí)RO濃水端、二級(jí)RO濃水后設(shè)置壓力表，用于監(jiān)測(cè)各管路壓力；分別在增壓泵后、一級(jí)RO進(jìn)水端、一級(jí)RO淡水端、二級(jí)RO進(jìn)水端、二級(jí)RO淡水端設(shè)置流量計(jì)，用于監(jiān)測(cè)各管路流量。各管路壓力A和流量如表4所示。

（二）水樣測(cè)試水質(zhì)數(shù)據(jù)

對(duì)廢水處理的各個(gè)環(huán)節(jié)出水（包括混凝、電解、活性炭吸附、超濾、一級(jí)RO以及二級(jí)RO），均進(jìn)行pH、電導(dǎo)率、BOD、COD、色度、濁度的測(cè)試。水樣測(cè)試水質(zhì)數(shù)據(jù)如表5所示。

（三）測(cè)試結(jié)果分析

根據(jù)各工藝流程階段出水水質(zhì)指標(biāo)，計(jì)算得出廢水處理的各個(gè)階段對(duì)電導(dǎo)率、BOD、COD、色度、濁度的去除率以及反滲透的脫鹽率，如表6所示。

“PAC+電解”后的水樣，經(jīng)過(guò)“PP棉+活性炭+超濾”處理后，BOD和COD沒(méi)有明顯改善，但可以顯著去除色度和濁度，降低部分電導(dǎo)率，將水中的懸浮物吸附和過(guò)濾去除，為RO進(jìn)水做準(zhǔn)備。反滲透膜設(shè)計(jì)了一級(jí)和二級(jí)兩重過(guò)濾。經(jīng)過(guò)設(shè)備調(diào)試，在流量穩(wěn)定情況下，一級(jí)反滲透回收率為45%，BOD和COD去除效果較好，色度、濁度、電導(dǎo)率去除效果顯著。二級(jí)RO流量穩(wěn)定后，回收率為66%，BOD和COD去除效果較好，色度、濁度、電導(dǎo)率去除效果顯著。此時(shí)，一級(jí)反滲透BOD和COD的去除率可以達(dá)到80%以上，但一級(jí)反滲透的出水仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。一級(jí)反滲透出水進(jìn)入二級(jí)反滲透進(jìn)行深層過(guò)濾，這樣BOD和COD的去除率可以達(dá)到90%以上，出水BOD為100，COD在300左右，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

五、結(jié)論

PAC可以有效去除廢液的色度和濁度，其中3%濃度的PAC色度去除率最高。

PAC混凝后的上清液，使用電解工藝可以有效去除BOD和COD，電解槽在電流恒流10A的情況下，電解30min，BOD和COD去除率最高。

“PAC+電解”，再經(jīng)過(guò)“PP棉+活性炭+超濾+一級(jí)RO+二級(jí)RO”處理后，一級(jí)RO回收率為45%，二級(jí)RO回收率為66%，BOD和COD去除效果較好，色度、濁度、電導(dǎo)率去除效果顯著。

經(jīng)過(guò)“PAC+電解+PP棉+活性炭+超濾+一級(jí)RO+二級(jí)RO”處理后，出水的色度、濁度、pH、BOD和COD符合地方標(biāo)準(zhǔn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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作者簡(jiǎn)介：杜鵑（1991），女，天津市人，碩士，工程師，研究方向?yàn)楹谁h(huán)境工程研究。