申请日2018.05.25
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C02F9/04; C02F103/14
摘要
本发明属环境工程废水净化领域，具体涉及一种涂装废水处理系统及方法。本发明的涂装废水处理系统包括依次连通的调节池、混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置、中和反应池、集水池、羟基溶液发生系统、过滤吸附器、清水回用池;第一加药装置用于为混凝反应沉淀池加药，第二加药装置用于为絮凝气浮装置加药。本发明提供的涂装废水处理方法为涂装废水依次进入调节池、混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置、中和反应池、集水池、羟基溶液发生系统、过滤吸附器、清水回用池，完成对废水的初级处理和深度处理过程。本发明设计的涂装废水一体化处理设备，处理彻底、无二次污染、周期短，并且出水水质满足废水回用和达标排放标准，有望用于涂装废水的工业化处理。
翻译权利要求书
1.一种涂装废水处理系统，其特征在于，包括通过管道依次连通的调节池(1)、混凝反应沉淀池(2)、絮凝气浮装置(3)、中和反应池(6)、集水池(7)、羟基溶液发生系统、过滤吸附器(9)和清水回用池(10)，以及用于为混凝反应沉淀池(2)加药的第一加药装置(4)用于为混凝反应沉淀池(2)加药、用于为絮凝气浮装置(3)加药的第二加药装置(5);
所述羟基溶液发生系统包括强电离放电装置(11)、气液混合装置(12)、气液分离装置(13)、高频高压电源(14)、氧气瓶(15)、水蒸气产生装置(16)、压力表(17)、转子流量计(18)、污水循环泵(19)，所述集水池(7)与污水循环泵(19)的入口连通，所述污水循环泵(19)的出口与气液混合装置(12)连通，所述气液混合装置(12)与气液分离装置(13)连通，所述气液分离装置(13)与过滤吸附器(9)连通，所述污水循环泵(19)与气液混合装置(12)连通的管路上设有射流器(20);所述氧气瓶(15)、水蒸气产生装置(16)、强电离放电装置(11)和射流器(20)依次连通，所述氧气瓶(15)和水蒸气产生装置(16)的之间连通的管路上设有压力表(17)和转子流量计(18)，所述高频高压电源(14)与强电离放电装置(11)电连接。
2.根据权利要求1所述的涂装废水处理系统，其特征在于，所述调节池(1)内设有加热装置。
3.根据权利要求1所述的涂装废水处理系统，其特征在于，所述混凝反应沉淀池(2)和絮凝气浮装置(3)中均设有搅拌机;所述絮凝气浮装置(3)内设有溶气增压装置。
4.根据权利要求1所述的涂装废水处理系统，其特征在于，所述涂装废水处理系统还包括刮渣装置和箱式压缩机(8);所述混凝反应沉淀池(2)、絮凝气浮装置(3)、过滤吸附器(9)中均分别设有刮渣装置;所述调节池(1)、混凝反应沉淀池(2)、絮凝气浮装置(3)和过滤吸附器(9)均分别与箱式压缩机(8)连通。
5.根据权利要求1所述的涂装废水处理系统，其特征在于，所述过滤吸附器(9)设有过滤层，所述过滤层包括三层，分别为石英砂、无烟煤、活性炭。
6.如权利要求1-5任意一项所述的涂装废水处理系统处理涂装废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：涂装废水经过调节池(1)，进入到混凝反应沉淀池(2)中，混凝反应沉淀池(2)中的混凝剂与废水混合搅拌，静置沉淀后出水;
步骤二：经过步骤一处理后，出水进入到絮凝气浮装置(3)，通过在絮凝气浮装置(3)中加入絮凝剂来形成絮体，静置分离后出水;
步骤三：经过步骤二处理后，出水进入到中和反应池(6)，通过与试剂反应来调节废水pH值，使废水pH范围在6.0~9.0之间;
步骤四：经过步骤三处理后，通过污水循环泵(19)将初步处理后的废水从集水池(7)中抽取，进入羟基溶液发生系统，将涂装废水进行氧化降解;
步骤五：将步骤四处理后的废水，进入到过滤吸附器(9)中，过滤后进入到清水回用池(10)中;
步骤六：经过步骤一、二、五处理后，混凝反应沉淀池(2)、絮凝气浮装置(3)、过滤吸附器(9)中产生一定量的废渣、污泥，经刮渣装置处理后，再经过厢式压滤机(8)的脱水处理，使污泥含水率在80%以下，上清液回流至调节池(1)。
7.根据权利要求6所述的处理涂装废水的方法，其特征在于，步骤一中，所述混凝剂为聚合氯化铝。
8.根据权利要求6所述的处理涂装废水的方法，其特征在于，步骤二中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求6所述的处理涂装废水的方法，其特征在于，步骤三中，所述试剂为HCl。
10. 根据权利要求6所述的处理涂装废水的方法，其特征在于，步骤四中，所述氧化降解涂装废水的具体方法为：羟基溶液发生系统中的强电离放电装置(11)产生的·OH、O3、O2+、O2- 、H2O+、H2O2及·HO2活性粒子，在射流器(20)和污水循环泵(19)的作用下将·OH、O3、O2+、O2- 、H2O+、H2O2及·HO2活性粒子注入气液混合装置(12)，与废水混合产生·OH溶液，氧化降解涂装废水;氧化降解后的废水流入气液分离装置(13)，进行气液分离，同时将未溶解的O2和O3排出;
若经过羟基溶液发生系统处理后，废水中的水中悬浮物SS≤20mg/L，化学需氧量COD≤60mg/L，石油类≤10mg/L，pH在6-9之间时，则处理后的废水输入过滤吸附器(9);若不满足上述要求，将上述处理后的废水，在污水循环泵(19)的作用下回流到集水池(7)，经过多次循环处理，直至满足上述要求后，将处理后的废水输入过滤吸附器(9)，进行下一步的处理。
说明书
一种涂装废水处理系统及方法
技术领域
本发明属环境工程废水净化领域，具体涉及一种涂装废水处理系统及方法。
背景技术
涂装是表面制造工艺的主要部分，能够对工程机械产品进行有效的防锈、防蚀，并且美化了产品的外观，在家电、机床、机械、电子、汽车、建筑、航天等领域得到了广泛的应用。涂装过程会产生大量的涂装废水，主要来自于预脱脂、脱脂、表调、磷化、钝化等前处理工序;阴极电泳工序和中涂、喷面漆工序等，涂装废水中含有树脂、表面活性剂、重金属离子、颜料等污染物，特别是其中的电泳废水、喷漆废水成份复杂，浓度高，可生化性差给涂装废水处理带来了挑战。该类废水一旦处理不达标排放到自然环境中，将会对地表水或地下水水体生态环境造成极大的破坏，使水体水质发臭、变色、超标，从而影响了人类的居住环境和人们的身体健康。
涂装废水污染物种类繁多，成分复杂，主要化学污染物有油，酸碱，Fe2+、Ni2+等重金属离子、表面活性剂、有机树脂、溶剂和酚、多环芳烃等，生产车间排放无规律且呈间歇式排放，水质不均匀，污染物浓度高，可生化性差。目前，国外涂装废水的处理大多数采取反渗透和电渗析的办法，使整个电泳涂装水洗系统彻底封闭，对环境的污染降到最小。反渗透和电渗析处理方法工艺先进，节约原料，降低污染，但它们对于被处理水水质要求比较高，且造价都较高。国内对涂装废水处理主要采用的处理方法为物化法、生物法、物化-生物法等。
单纯物化法一般多采用混凝沉淀、化学沉淀、絮凝气浮、超滤膜法、离子交换等，但物化法在处理废水过程中，需要添加大量的化学试剂，使得处理成本较高。涂装废水生物处理方法是目前在水工业当中应用最为广泛，也是处理成本最为低廉的处理工艺之一，主要是利用人为驯化微生物来对水中有机物进行有效的降解，由于微生物的繁殖速率快、适应能力强、培养驯化成本低使得生物法在对涂装废水处理显现出了经济、高效、无害的优点，受到了研究者们的广泛研究。但该方法占地面积大、处理周期长、抗水力水质冲击能力差、处理水质相对较差、产生大量污泥需要处置给生物法的推广带来了困难。物化-生物法处理是目前国内应用最为广泛的处理工艺，但还不能满足涂装废水产生的特点和企业对处理水质更高要求。因此，开发出一套出水水质稳定、占地面积小、适应涂装废水行业特点的水处理系统对我国环境的保护有着重要的意义。
高级氧化技术是近20年来在环境领域新兴起的一种水处理新技术，目前对该技术的理论研究已经十分成熟，且在水工业和大气污染治理中得到应用，取得了不错的处理效果。强电离放电技术是高级氧化技术的一个重要分支，产生的羟基自由基(·OH)是具有极强氧化能力的氧化剂。它具有极强的氧化性和广泛适用性，同时又具有除臭、脱色、杀菌的特性。它能氧化几乎所有的有机物和大部分的无机物，使涂装废水中的难降解有机物、石油烃类等最终降解为CO2、H2O和微量无毒害的无机盐。·OH参与化学反应是属于游离基反应，它的化学反应速率常数大多在109L/mol·s以上，达到或超过扩散速率的极限值(1010L/mol·s)，比其它化学药剂、杀灭菌剂的反应速率常数高出8个数量级，反应时间短，可以满足快速去除污染物的要求;·OH半衰期约在30min左右，反应剩余的·OH将最终分解成无害的H2O、O2，不存在任何残留物。利用强电离放电规模高效制取羟基自由基，来处理工业上难降解有机废水，提高出水水质，有望实现对工业废水污染物的快速、零污染、零伤害的绿色治理。
发明内容
本发明是针对工业产生的涂装废水中存在大量的重金属、石油类、难降解有机物及悬浮物等，目的在于克服现有技术中存在的缺陷，如：常规工艺处理占地面积大、处理周期长、水质不能满足达标排放和废水回用的问题，本发明通过采用常规物化法与高级氧化技术相结合为制造行业产生的涂装废水处理提供一种新的高效的涂装废水处理系统和方法。
本发明提供了一种涂装废水处理系统，具体的，本发明按以下方案进行：
一种涂装废水处理系统，包括通过管道依次连通的调节池、混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置、中和反应池、集水池、羟基溶液发生系统、过滤吸附器和清水回用池，以及用于为混凝反应沉淀池加药的第一加药装置用于为混凝反应沉淀池加药、用于为絮凝气浮装置加药的第二加药装置;
所述羟基溶液发生系统包括强电离放电装置、气液混合装置、气液分离装置、高频高压电源、氧气瓶、水蒸气产生装置、压力表、转子流量计、污水循环泵，所述集水池与污水循环泵的入口连通，所述污水循环泵的出口与气液混合装置连通，所述气液混合装置与气液分离装置连通，所述气液分离装置与过滤吸附器连通，所述污水循环泵与气液混合装置连通的管路上设有射流器;氧气瓶、水蒸气产生装置、强电离放电装置和射流器依次连通，氧气瓶和水蒸气产生装置的之间连通的管路上设有压力表和转子流量计，高频高压电源与强电离放电装置电连接;
优选的，所述调节池内设有加热装置;
优选的，所述混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置中均设有搅拌机;絮凝气浮装置设有溶气增压装置;
优选的，所述涂装废水处理系统还包括刮渣装置、箱式压缩机;所述混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置和过滤吸附器中均分别设有刮渣装置;所述调节池、混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置和过滤吸附器均分别与箱式压缩机连通;
优选的，所述过滤吸附器设有过滤层，所述过滤层为石英砂、无烟煤、活性炭三层。
本发明还提供了一种涂装废水处理方法，具体的，本发明按以下步骤进行：
步骤一：涂装废水经过调节池，进入到混凝反应沉淀池中，混凝反应沉淀池中的混凝剂与废水混合搅拌，静置沉淀后出水;
步骤二：经过步骤一处理后，出水进入到絮凝气浮装置，通过在絮凝气浮装置中加入絮凝剂来形成絮体，静置分离后出水;
步骤三：经过步骤二处理后，出水进入到中和反应池，通过与试剂反应来调节废水pH值，使废水pH范围在6.0～9.0之间;
步骤四：经过步骤三处理后，通过污水循环泵将初步处理后的废水从集水池中抽取，进入羟基溶液发生系统，羟基溶液发生系统中的强电离放电装置产生的·OH、O3、O2+、O2-、H2O+、H2O2及·HO2活性粒子，在射流器和污水循环泵的作用下将·OH、O3、O2+、O2-、H2O+、H2O2及·HO2活性粒子注入气液混合装置，与废水混合产生·OH溶液，氧化降解涂装废水;氧化降解后的废水流入气液分离装置，进行气液分离，同时将未溶解的O2和O3排出;
若经过羟基溶液发生系统处理后，废水中的水中悬浮物SS≤20mg/L，化学需氧量COD≤60mg/L，石油类≤10mg/L，pH在6-9之间时，则处理后的废水输入过滤吸附器;若不满足上述要求，将上述处理后的废水，在污水循环泵的作用下回流到集水池，经过多次循环处理，直至满足上述要求后，将处理后的废水输入过滤吸附器，进行下一步的处理;
步骤五：将步骤四处理后的废水，进入到过滤吸附器中，过滤后进入到清水回用池中;
步骤六：经过步骤一、二、五处理后，混凝反应沉淀池、絮凝气浮装置、过滤吸附器中产生一定量的废渣、污泥，经刮渣装置处理后，再经过厢式压滤机的脱水处理，使污泥含水率在80%以下，上清液回流至调节池。
步骤一中，所述混凝剂为聚合氯化铝;
步骤二中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺;
步骤三中，所述试剂为HCl。
与现有技术相比较，本发明的有益效果体现如下：
(1)本发明采用了常规物化水处理工艺和高级氧化技术-羟基溶液发生装置相结合，设计开发出针对涂装废水特点的水处理一体化设备，实现水处理工艺小型化、轻便化、自动化。
(2)本发明先利用混凝沉淀、絮凝气浮和中和反应的处理方法对涂装废水进行初步处理，后期采用强电离放电方法进行深度处理，把H2O、O2电离后按羟基分子结构直接加工出高浓度大产量的羟基自由基，产生的羟基溶液浓度可达到20mg/L～30mg/L;能够将涂装废水中难以去除的有机物、石油类等污染物最终降解为CO2、H2O和微量无毒害的无机盐，同时可对污染水体进行除臭、脱色处理;具有处理彻底、无二次污染、周期短等特点;并且出水水质能够满足废水回用和达标排放标准。该系统弥补了常规工艺的不足，提高了出水水质，为涂装废水的处理提供了一种高效的处理方法。
(3)羟基溶液发生装置放电间距只有0.2mm，放电能流密度I为2.1W/cm2，电子从电场获得平均能量可达12.5eV，电离O2和H2O产生·OH、O3、O2+、O2-、H2O+、H2O2及·HO2等活性粒子，集降解有机物和杀菌消毒于一身，能够克服了传统好氧生物法作为主体处理工艺的处理周期长、占地面积大、污泥产生量大、消毒副产物的生成等缺点。
(4)絮凝气浮装置采用机、电、仪一体化设计，省略了传统气浮系统中的空压机、混合器、高压气溶罐和释放器，采用的改进后絮凝气浮设备能够产生微气泡直径在20～30微米，能够使气液溶解率达到95%以上，且性能稳定、效率高、噪音低、气浮效果显著。
(5)装有在线水质监测仪和超声波流量计的标准化排放口，可在线水质监测，装置处理能力设计在5m3/h。针对涂装废水污泥产量较小的特点，该装置采用箱式压滤机来进行脱水(处理后含水率约80%)，简化了污泥处置流程和减少污泥处理的费用。
