电泳废水处理技术

电泳涂装是近30年发展起来的一种特殊涂膜形成方法，具有水溶性、无毒、易于自动化控制等特点，在汽车、电子、建材、五金等行业得到广泛应用。由此，电泳废水随之产生，并成为较广泛出现的一种工业废水，该废水具有污染物种类多、成分复杂的特点。此外，由于各行业、企业规模差异较大，电泳废水水量、水质差异也较大，电泳废水的处理工艺也必然呈多样性。本工程位于大连某电子企业，根据环保“三同时”规定，新上电泳涂装生产线需配套废水处理站。本工程废水量较小，现场用地有限，且要求基本实现无人值守。本工程设计基于上述条件展开。

1 设计处理规模、水质及排放标准
 
1.1 设计处理规模
 
本工程设计规模由该企业根据生产线参数确定，设计处理规模为24 m3/d，废水处理站可8 h或24 h自动运行。生产线定期排放的废液由专业公司收集、处理，不在本工程处理范围内。

1.2 设计处理水质及排放标准
 
由于废水处理站必须与新上生产线同时设计、同时施工、同时投入运行，无法通过现场采样的方式获得准确的废水水质，因此本工程原水水质由该企业结合同行业水质资料确定。排放标准执行《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627—2008）之排入污水处理厂的水污染物最高允许排放浓度。设计原水水质及排放标准如表 1所示。

表 1 原水水质及排放标准

2 工程设计
 
2.1 工艺流程
 
电泳废水的主要污染物为水溶性树脂、颜料、填料、助溶剂（酯、酮、酸类）和少量的重金属离子。Fenton试剂因H2O2与Fe2+的催化作用，可产生具有极强氧化能力的HO·，对以有机物为主的各类高浓度污染物有很好的处理效果。根据电泳废水的主要污染物构成及浓度，并结合本工程废水量较小、现场用地有限且要求基本实现无人值守的条件，本工程设计工艺流程为废水调节+序批式Fenton催化氧化+混凝沉淀+砂滤。具体工艺流程见图 1。

 2.2 各单元设计
 
2.2.1 废水调节单元
 
由于本工程水量较小且用地有限，采用批处理方式，因此必须设置废水调节池以缓冲、调节批处理反应装置运行期间流入废水站的原水。废水调节池设计有效容积为8 m3，HRT为8 h。池底设有穿孔曝气管搅拌废水以达到均质和防止沉淀的作用，曝气强度为4 m3/（m2·h）。池顶部设有提升泵2台，1用 1备，形式为耐腐蚀泵，Q=40 m3/h，H=15 m，N=5.5 kW，泵的启停同时受批处理反应装置运行时间控制及废水调节池液位控制。

2.2.2 序批式Fenton催化氧化反应槽单元
 
本单元是工艺处理的核心单元，可依次实现包括调pH至酸性、Fenton催化氧化、pH回调、混凝、沉淀、排水排泥6个功能。序批式Fenton催化氧化反应槽本体为钢制锥底圆罐，内衬环氧树脂玻璃钢防腐，总高为4 m，直边高为2.7 m，锥斗高为1.3 m，锥斗斜边与水平面夹角60 °，罐体内径为1.8 m，反应区总有效容积为6 m3。槽内设有固定式pH探头，实时在线测定废水pH并传送至集中控制柜，根据设定程序控制各加药泵的运行。槽内设有桨式搅拌机1台，转速为190 r/min，N=2.2 kW。原水由提升泵提升进入反应槽，设计进水历时10 min，达到设定液位后搅拌机启动，同时H2SO4加药泵在pH控制器控制下启动，在废水中加入质量分数为10%的H2SO4溶液，待废水pH降至3后停止加药，设计pH调节历时5 min。加入质量分数为10%的FeSO4溶液及质量分数为27.5%的H2O2溶液，在搅拌下进行Fenton催化氧化反应，设计反应历时60 min。设计出水水质下，确定FeSO4投加量为200 mg/L，H2O2投加量为600 mg/L。槽内设有固定式ORP探头，实时在线测定废水ORP值并传送至PLC，当氧化反应后期ORP值稳定在300 mV时认为Fenton反应已完成，否则将再次启动FeSO4加药泵及H2O2加药泵。当然，除非生产线发生故障或H2O2药剂品质出现问题，否则此种异常情况极少发生。氧化反应完成后，Ca(OH)2加药泵启动，回调废水pH至8.5，此时废水中将产生大量絮体，再加入3 mg/L质量分数为0.15%的PAM溶液，使絮体更大，更易沉降，pH回调及PAM投加、反应过程设计历时15 min。PAM投加完成后搅拌机停止运行，废水逐渐静止，絮体开始沉淀，沉淀过程设计历时30 min，以保证槽体底部锥体内的污泥密实度。沉淀工序完成后自动由上至下依次开启3个气动阀进行排水，将槽体直边段内 6 m3的废水平缓排出，之后启动槽体底部的排泥泵，将底部沉淀的污泥排至污泥干化槽，此排水、排泥过程设计历时15 min。以上序批式Fenton催化氧化反应单元运行全周期合计10+5+60+30+15=120 min。

2.2.3 过滤单元
 
过滤单元的功能是通过砂滤去除沉淀后出水中可能含有的少量悬浮固体物质，以保证最终出水达标排放。设计中间水槽1个，有效容积6 m3，以缓冲批处理反应槽的排水。过滤设计历时1 h。过滤采用压力式石英砂过滤罐，全气动阀自动控制，设计滤速12 m/h，罐体直径0.8 m。配过滤水泵2台，1用1备，形式为卧式离心泵，Q=9 m3/h，H=11.5 m，N=0.75 kW。当出水水质较好而无需过滤时，过滤单元可通过阀门切换而越过。

2.2.4 清水池单元
 
清水池的功能有2个，一是供检测取样，二是供石英砂过滤罐反洗取水。配反洗水泵2台，1用1备，形式为卧式离心泵，Q=32 m3/h，H=14 m，N=2.2 kW，设计水反冲洗强度为17 L/（s·m2）。配反洗风机1台，形式为罗茨风机，Q=0.7 m3/min，P=53.9 kPa，N= 2.2 kW，设计气反冲洗强度为23 L/（s·m2）。

2.2.5 加药单元
 
根据工艺需要H2SO4、FeSO4、H2O2、Ca(OH)2、PAM 5种药剂，每种药剂均配有储药、溶解、加药泵、搅拌机（不含H2O2药槽）等设备，以及液位控制器等仪表。药槽采用LLDPE配药槽，加药泵采用机械隔膜式计量泵，液位控制器采用压力式，搅拌机采用桨式，具体设备参数不再赘述。

2.2.6 污泥干化单元
 
本工程运行时产生的污泥量较少，污泥产生量仅为12 kg/d左右，以反应装置锥斗有效容积计算日排湿泥量约为1.2 m3（污泥含水率为99%）。针对如此小的泥量，本工程采用污泥干化槽的形式。污泥干化槽为方形，内置缝制而成的敞口滤袋，滤袋有效容积约1.5 m3。稀污泥由排泥泵输送至污泥干化槽的滤袋内，分别依靠重力及室内换气自然浓缩、干化，滤液排放至清水池。由于Fenton催化氧化电泳废水产生的污泥基本无特殊气味，且室内换气良好（设计换气量8 次/h），因此敞口污泥干化不会对处理站室内环境造成影响。由于污泥中含有一定量的重金属，干化后的污泥由具备危废储运资质的专业公司负责外运处理。

2.2.7 事故水池单元
 
当生产线或废水处理系统发生故障而导致排水水质无法达标时，将通过阀门切换，将原水或处理失败的废水导引至事故水池。事故水池设计有效容积24 m3，相当于可存储24 h的废水。

2.2.8 自控系统
 
自控系统包括现场集中控制柜、各槽体液位控制器、pH控制器、ORP控制器、视频监视器等。集中控制柜内的PLC是控制系统的核心，全部设备都按照设定的程序自动运行。各种运行数据，包括异常报警及现场视频等都远传至厂区的中央控制室。

3 实际运行情况
 
本工程施工及设备调试完成后，进行了试运行。经当地环保部门连续48 h监测，出水水质达到了设计排放标准。实际运行情况见表 2。

该工程直接运行成本：药剂费78.02元/d，电费12.70元/d，干泥外运费2.28元/d，自来水费0.45元/d，合计93.45元/d，折合吨水运行成本为3.89元。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

建设单位验收后的实际运行中实现了基本无人值守，仅有的人工操作是每日将干泥打包整理待运以及根据实际药品消耗情况，约2~3 d补充一次化学药品并清洗pH、ORP电极，工厂仅需派1人兼职管理即可，其余时间均为无人值守。

4 设计总结
 
（1）本工程设计充分把握了废水水质、水量的特点，并结合现场用地、排放标准、无人值守等情况，采用序批式Fenton反应作为核心处理工艺，运行效果可靠，出水水质稳定达标，且节省了占地。（2）序批式Fenton反应槽设计合理，同时具有Fenton催化氧化反应、沉淀、污泥浓缩、逐层排水、监测的功能。（3）本工程设计对各种可能情况考虑较周全，设有事故水池以避免不达标废水外排；设有可超越的过滤单元，在处理水质允许情况下越过过滤单元以节省电能。（4）污泥干化槽设计新颖，以极低的设备成本及几乎为零的运行费用完成了污泥的脱水、干化。（5）系统自动化程度高，基本实现无人值守，节省了人工费用。