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电催化氧化处理冷轧平整液和光整液废水的研究
点击次数:112 发布时间:2020-09-02

冷轧废水种类多,所含的污染物质较复杂,其中冷轧乳化液的油脂浓度和乳化程度高,普遍含表面活性剂,是含油废水中处理难度较大的一种废水。

  电催化氧化技术是在电化学氧化的基础上发展起来的一种高级氧化技术,其在处理高浓度、难降解废水方面的研究已受到了广泛关注12。催化氧化反应过程中会产生大量的羟基自由基(·OH),其氧化能力极强,与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应,可把有机氧化成CO2H2O或矿物盐,无二次污染3。笔者将电催化氧化技术用于处理冷轧平整液和光整夜两种废水,考察其与破乳、混凝沉淀的组合工艺对两种废水的处理效果。使用的电催化氧化处理工艺是综合采用钛基涂层电极、固定催化剂及其脱附技术,在常温、常压下,通过可控制流电源在极板间形成磁场,并通过填充固定催化剂形成多元电极效应,大限度的促进·OH、活性O、活性H等各种自由基的产生,以降低废水中的难降解有机物浓度,有效提高废水的可生化性。

1 试验材料与方法

1.1 废水水质

  试验废水为宝钢新日铁汽车板有限公司生产线排放的废水。其中,平整液废水的pH值为8.7~9.3,COD为12000mg/L(平均为14000mg/L),B/C≤0.35, 总油为800~1000mg/L(主要为石油类),电导率为1500~2500uS/cm,有机物的主要成分为链烷醇胺和表面活性剂等,平均分子质量为176u。光整夜废水的pH值为8.2~8.8,COD为4000~8500mg/L(平均为5300mg/L),B/C≤0.35,总油为700~800mg/L(主要为石油类),电导率为600~1000uS/cm,平均分子质量为370~450u。平整液、光整夜废水的有机物分子质量较小,绝大部分可穿过超滤膜,同时其中的有机碱(如链烷醇胺等)难于生物降解,传统的超滤/生化处理工艺无法有效降解。

1.2 试验工艺流程

  对两种废水分别独立处理,工艺流程见图1,其中光整夜废水无破乳预处理工艺。

  两种废水的处理流量均为2.0m3/h。废水经调节池均质、均量调节后,由提升泵送入破乳反应槽,在反应槽投加硝酸进行破乳,然后进行混凝反应槽,调节废水pH值为5.2~5.8,投加混凝剂和助凝剂充分混合,经沉淀去除废水中的大部分悬浮物及油类物质后,废水排入中间水池。然后将废水泵入催化氧化系统,催化氧化分为两级,反应槽内布置有催化剂及电极(阳极为钛基涂层烧结电极,阴极为不锈钢电极,催化剂为金属离子接种活性炭),通电曝气后进行反应,并通过循环泵进行内循环。废水经催化氧化处理后,在排入生化系统处理后达标排放。试验过程中取原水、中间水池出水及二级电催化氧化出水进行分析。

2 结果与讨论

2.1 对平整液废水的处理效果

  破乳/混凝沉淀/电催化氧化组合工艺对平整液废水中COD的处理效果如图2所示。

  由图2可知,当原水COD为13000~15000mg/L时,经过加酸破乳、混凝沉淀处理后,COD降至9800~12000mg/L,对COD的去除率接近30%;在经电催化氧化处理,COD降至4000mg/L左右,对COD的总去除率约为74%,表明该系统能够稳定有效地去除废水中的有机物。对第8天系统进、出水的B/C值、总油浓度进行检测发现,进水BOD5、COD分别为4800、15400mg/L,出水BOD5、COD分别为1760、3420mg/L,B/C值由0.31提高至0.51;进水的总油浓度为908mg/L,出水的总油浓度为60.5mg/L,对总油的去除率为93%。这表明该系统能有效提高废水的可生化性,并有效去除废水中的大部分油类物质。

  试验过程中,原水的pH值稳定在9.0左右,加酸破乳后,pH值下降到5.0左右。低pH一方面可使平整液废水有效破乳、实现油水分离,另一方面对后续催化氧化过程中的电化学反应和基自由基的形成具有良好的促进作用。基自由基的形成和质子的消耗有着一定的相关性,经电催化氧化反应之后,由于质子被消耗,出水pH值又恢复到了7.0左右。废水电导率的变化和pH的变化是一致的,原水电导率较低,在2100uS/cm左右,经酸化破乳和混凝沉淀处理后,电导率上升到4000uS/cm左右,电导率的增加有利于降低溶液中离子的迁移阻力,从而对后续的催化氧化有促进作用。经电催化氧化反应后,电导率又恢复到2000uS/cm左右。

2.2 对光整夜废水的处理效果

  混凝沉淀/电催化氧化组合工艺对光整夜废水中COD的处理效果如图3所示。

  由图3可知,仅混凝沉淀处理对光整液废水中COD的去除率较低,COD由6000~7000mg/L左右,再经电催化氧化处理后,出水COD稳定在2300mg/L左右,对COD的总去除率为65%,这表明电催化氧化工艺对光整液废水中的有机物有较好的去除效果。对第18天系统进、出水的B/C值、总油浓度进行检测发现,进水BOD5、COD分别为2150、6720mg/L,出水BOD5、COD分别为1120、2210mg/L,B/C值由0.32提高至0.51;进水的总油浓度为752mg/L,出水的总油浓度为55mg/L,对总油的去除率为93%。这表明该系统能有效提高废水的可生化性,并可去除废水中的大部分油类物质。

  在试验过程中,由于未加酸破乳,原水和中间出水的pH相当,均为8.8左右,经电催化氧化处理后,pH值下降到7.0左右。原水的电导率较低,在600~1000uS之间,经混凝处理后,电导率有所上升,主要是由于颗粒和胶体态的物质通过混凝沉淀得以去除。经过催化氧化处理后,电子被消耗,电导率降至600~850uS/cm左右。

3 结论

  采用破乳、混凝沉淀和电催化氧化组合工艺处理冷轧平整液和光整液废水,结果表明,该工艺能够有效去除废水中的有机物和油类物质,并可大大提高废水的可生化性,对平整液和光整液废水中COD的去除率分别为74%和65%。出水B/C≥0.5,对总油的去除率均可达93%。该处理工艺具有启动速度快、处理效果稳定、易于控制、适应性强等优点,具有极大的应用潜力和推广价值。

 

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