电凝聚处理高浓度乳化油废水的研究.pdf

电凝聚处理高浓度乳化油废水的研究 ＊ 吴克明 潘留明 刘 红 马丽娜 武汉科技大学环境与安全工程系, 武汉 430081 摘要 探讨了用电凝聚方法处理高浓度含油乳化废水的工艺, 系统考查了 pH 值、电流密度、反应时间、NaCl 的投加量 和板间距等因素对电凝聚的影响, 试验比较了电凝聚与其它化学方法对高浓度含油乳化废水的处理效果, 得到了令人 满意的结果。 关键词 电凝聚 乳化液废水 废水处理 ＊湖北省教育厅重点项目 2001B19003 乳化液在机械加工和轧钢等生产中得到广泛的 应用, 由于其具有极其稳定的性能, 因此对其后续的 处理增加了难度。迄今为止国内外对低浓度含油废 水的处理进行了大量的研究工作 , 但对高浓度 、 乳化 严重、成分复杂且波动大的乳化液废水 , 尚没有定型 的处理方法 ,原因在于 ①乳化液废水中含有大量的 表面活性剂 ,使油水分离困难; ②废水性质随润滑剂 类别和使用状况不同而差异较大; ③ 含油量多 ,CODCr 值大 。乳化液本身含有 NaNO2等高毒性添加剂 物质 。 本研究使用电凝聚方法对某钢铁公司冷轧厂所 排出的高浓度含油乳化废水进行了深入的研究。 1 试验 试验冷轧废水主要含矿物油和植物油、 乳化剂和 少量氧化铁皮等杂质。主要成分为 浊度3 239 NTU; 含油量8 094 mg L ; CODCr17 030 mg L 。试验装置及流 程见图1 。 图 1 电凝聚气浮实验装置 1晶体稳流器; 2进水泵; 3进气泵; 4电凝聚反应槽; 5刮渣 机; 6铝板。 2 结果与讨论 试验在电凝聚气浮装置中进行 。采用铝板为电 极。在大量探索试验的基础上系统的考查了 pH 值、 电流密度、板间距和反应时间等对含油乳化废水处理 效果的影响 。 2. 1 pH 值对处理效果的影响 使用 4块铝板作为电极, 电流密度 3 mA cm 2 , 反 应时间 45 min, 投加 NaCl 1 g L, 调节试验废水至不同 pH 值 ,测定进出水浊度, 结果如图 2。 图 2 pH 值与浊度去除率的关系 从图 2 可以看出, 电凝聚在酸性条件下的处理效 果整体好于碱性条件下, 在 pH 值等于 6. 0 时其浊度 去除率达到 96. 2, 处理效果最佳 。 2. 2 电流密度对处理效果的影响 在pH 值为 6. 0 ,NaCl 投加量为 1. 2 g L 的条件 下,调节不同的电流密度进行试验。得到如图 3所示 的结果。 图 3 电流密度与浊度去除率的关系 从图 3 可以看出 , 随着电流密度的增加, 浊度去 降率增加 。但是高电流密度意味着高能耗, 且在 4 mA cm 2后去除率变化趋于平缓 ,电流密度的提高对 去除率的影响不大 。所以 4 mA cm 2 是比较合适的电 流密度。 13 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 2. 3 反应时间对处理效果的影响 在固定pH 值及电流密度条件下,投加1. 2g L 的 NaCl 后测定不同反应时间的出水浊度 , 得到如图 4 的结果。 图 4 反应时间与浊度去除率的关系 从图 4可以看出 ,前 30 min 内, 浊度去除率随着 时间的延长变化幅度比较大, 而 30 min 后变化趋于 平缓, 可以认为去除效果达到饱和。所以 30 min 为 该试验的合适反应时间。 2. 4 NaCl 投加量对去除效果的影响 试验中为了防止阳极钝化 ,采用定时倒极和投加 NaCl 的方法。在固定 pH 值和电流密度条件下 ,加入 不同量的NaCl 进行反应 ,反应过程中同时检测出电 压,结果如图 5。 图5 NaCl 用量与浊度和电压的关系 从图 5 可以看出, 随着 NaCl 投加量的增加 ,耗电 量减少,从而达到了降低能耗的目的。阳极钝化的主 要原因是表面形成薄膜和氧化物的吸附所致。电凝 聚过程中会发生如下的反应 阳极 AlAl 3 3e ε - 1. 66V Al 3 6H2O[ Al H2O 6] 3 Cl - 2OH - ClO - H2O 2e 2Cl - Cl2 2e 阴极 2H2O2eH2 2OH - Al 3 3OH - Al HO3 溶液中的 Cl -容易变形和极化 ,当它吸附在氧化 层表面时, 在膜层中会产生很强的诱导电场 ,这一电 场足以使Al 3拉出氧化膜层而进入液相,Cl-向氧化 膜层晶格内部渗透, 最终破坏氧化膜层 。 同时反应中产生的氯气和次氯酸盐都是强氧化 剂,能将含油乳化废水中的有机物氧化为分子量较小 的有机物和无机物 。同时电解过程中产生的铝络合 离子和氢氧化铝等多核络合物有很高的吸附活性。 在由[Al H2O6] 3最终变为Al OH 3 H2O3的中间 过程中,羟基可以将单核络合物通过桥键缩聚为单核 络合物。 [Al H2O6] 3 OH - [Al OH H2O 5] 2 H2O 上述缩聚反应的连续进行将使络合物逐渐形成 高分子聚合物。这种线形结构的高分子聚合物具有 很强的吸附絮凝能力 ,使得含油乳化废水中的有机物 和悬浮物能通过吸附絮凝气浮而去除。 2. 5 板间距对处理效果的影响 在 pH 值 、 电流密度 、 反应时间 、 NaCl 投加量均固 定的条件下 ,改变极板之间的距离, 分析板间距对处 理效果的影响。试验中通过改变极板数目来改变板 间距 。结果如表 1。 表 1 板间距对处理效果的影响 板数 块板间距 mm浊度去除率 23297. 35 31698. 16 410. 799. 56 从表 1 中可以看出 ,板间距的大小对处理效果有 很明显的影响。随着极板数的增加即板间距的减小, 有利于产生大量气泡 ,处理效果明显好转 。但是实际 操作中会发现, 板间距过小容易发生堵塞和电路短路 现象 ,同时还增加了板材费用 。 2. 6 电凝聚与其它化学混凝方法的比较 为了比较电凝聚与其它化学方法的处理效果 ,通 过试验 对 比了 聚合 氯 化铝 PAC 、聚硅 氯化 铝 PSiAC 和聚硅氯化铁 PSiFC 处理乳化废水的效果, 试验中PAC 、 PSiAC 和 PSiFC 的用量分别为 180、210、 240 mg L。电凝聚使用 110 mm 80 mm 2 mm 的 4 块铝板电极。得到的结果如表 2。 表 2 不同混凝剂的混凝效果 絮凝方法油去除率CODCr去除率浊度去除率 电凝聚98. 699. 399. 1 PAC89. 693. 285. 2 PSiAC84. 289. 082. 4 PSiFC82. 389. 684. 6 从表 2 可以看出, 电凝聚对含油乳化液废水的处 理效果各方面都要优于其它化学处理方法。 14 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 3 结论 1 通过大量的试验研究 ,确定了电凝聚处理高 浓度含油乳化废水的工艺 ,该工艺适用的乳化液废水 浊度范围可达2 030 ～ 6 570NUT ,其浊度去除率均在 99以上 。 2 电凝聚过程中出现的极板钝化可以通过定时 倒板和加入少量氯化钠的方法消除 ,加入少量的氯盐 既提高了电凝聚的处理效率, 又活化了电极。 3 电凝聚工艺对乳化液废水有非常好的处理效 果,相对其他化学处理工艺具有适应性强 、 处理效果 好、 设备简单 、操作方便等优点。在如何进一步降低 其能耗等方面值得进一步探索 。 参考文献 1 费庆志, 许芝, 张耀斌. 机械加工乳化液净化再生治理工艺参数的 研究. 大连铁道学院学报,2004. 025 002 91～ 95. 2 徐金兰, 王志盈, 彭党聪等. 含 PVA 印染废水的电凝聚与生物处理 效果试验研究. 水处理技术, 2003. 29 4 218～ 221. 3 张惠灵, 邵林广, 丁忠浩等. 电凝聚对厨房废水处理的试验研究. 给 水排水, 2003. 29 6 67～ 70. 4 Stucki S. Electrochemical wastewater treatment using high over voltage anodes. J. Appl. Electrochem,1991. 21. 5 Patermarakis G. Infection of water by electrochemical treatment. Water Research,1990. 24 2 . 作者通讯处 吴克明 430081 武汉科技大学 284 信箱 电话 027 68862331 E -mail kemingwu163. net ,kemingwutom. com 2004- 09-13 收稿 生物接触氧化法处理水产品加工废水的设计及运行 ＊ 苗 群 刘志强 青岛理工大学环境与市政工程学院, 山东 266033 邓莉蕊 青岛市政工程设计研究院, 山东 266071 孙元慧 青岛理工大学环境与市政工程学院, 山东 266033 邢美燕 同济大学环境科学与工程学院, 上海 200092 摘要 采用生物接触氧化工艺处理水产品加工废水, 设计能力400 m3 d, 废水进水水质 CODCr为 728～ 1 176 mg L, 运行 稳定后, 出水水质 CODCr为 92～ 140 mg L, CODCr去除率为 85. 2～ 93. 3, 出水水质稳定, 达到 GB8978-1996 中的二级 排放标准。 运行 1 a 来, 剩余污泥产生量少, 仅排除剩余污泥 1 次; 废水处理成本为 0 . 92元 m3。 关键词 水产品加工废水 生物接触氧化 剩余污泥 设计与运行 ＊建设部科技项目“水产品加工废水处理与回用研究” 02 -3 -2. 5 生物接触氧化法与传统的活性污泥法相比具有 运行管理方便、剩余污泥产量少、 容积负荷高 、 有机负 荷和水力负荷的波动对处理效果影响较小等优点。 因此 ,较适合中小型企业采用 。 青岛鑫海丰食品有限公司由青岛鲁海丰食品有 限公司与日本绿色株式会社共同投资建设,主要从事 鳗鱼的深加工和金枪鱼的来料加工及出口 。企业年 加工和销售金枪鱼和鳗鱼共8 000 t ,平均 1 t 成品金 枪鱼产生 40～ 50 t 废水; 在鳗鱼的生产加工过程中, 产生含酱油 、 糖和味精的水产品加工废水 ,平均每 1 t 烤鳗成品产生 30 t 废水 。根据生产规模,确定污水处 理站的设计满负荷水量 400 m 3 d, 设计原水水质见 表1, 设计出水水质达到国家污水综合排放标准 GB8978 -1996 中的二级标准。 污水处理设施 2003 年投入运行 。 表 1 原水水质mg L 除pH pHCODCrBOD5SS氨氮 6～ 91 20070080025 1 设计依据 1. 1 废水处理工艺流程 根据废水可生化性较好, 企业废水量不大, 运行 管理简单的特点 ,采用生物接触氧化为主要工艺的处 理流程 [ 1] ,见图1 采用一体化钢筋混凝土结构 。 15 环 境 工 程 2005年 10 月第 23卷第 5 期 ANALYSIS OF KINETIC CHARACTERISTICS OF TREATING LOW CONCENTRATION NH3-N BY SUSPENDED PACKING BIOREACTORRao Yingfu et al7 Abstract The concentrations of NH3-N and CODCrinmunicipalwastewater are 10～ 15mg L and 40～ 60 mg L respectively after enhanced primary treatment, for which the advanced treatment is done by a suspended packing bed. The relationship between the loading of the suspended packing and the relation of the nitrification rate to NH3-N concentration is also simulated. The results show that whenNH3-N concentration of mixed solution is 0. 5～ 2. 1 mg L in the bed the nitrification reaction is the half- order kinetics, whose rate constant k1 ⒊is 0. 48 g m 0. 5 d. But if NH 3-N concentration exceeds 2. 1 mg L the nitrification follows zero -order kinetics andτ maxis 0. 71 g m 2d. The calculated values agree basically with those of actual operation. Keywords suspended packing bed, NH3-N, nitrification and kinetics TREATMENT OF WASTEWATER FROM PRODUCING CORN ETHANOL WITH PROCESS OF UASB -CASS -CONTACT OXIDATIONZhang Yi et al 10 Abstract It is introduced an engineering use of treating wastewater from producing corn ethanol by the process of UASB -CASS-contact oxidation. The actual operation shows that when CODCr, BOD5and SS of the wastewater are controlled within 8 000 mg L, 3 200 mg L and 1 500mg L respectively after its treatment by this process, the effluent can meet the first -order of “ Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 -1996. Meanwhile it is also exploredthat the ways to use the sludge and methane during the treatment of the wastewater, which provides experience in solving the problem of secondary pollution. Keywords wastewater of corn ethanol, UASB, CASS, contact oxidation and emission up to standard STUDY ON THE TREATMENT OF EMULSIFIED OILY WASTEWATER WITH ELECTRO- COAGULATIONWu Keming et al 13 Abstract The technology of electro -coagulation for treating emulsified oily wastewater was studied. The effects of pH value. the density of electric current, the time of reaction, the dosage of NaCl and the distance of the board on electro -coagulationwere investigated by experiments. The electro -coagulationwas compared with other chemical treatments. The results are satisfactory. Keywords electro -coagulation, emulsified wastewater andwastewater treatment DESIGNAND OPERATION OF BIOLOGICAL CONTACT OXIDATION PROCESS FOR AQUATIC PRODUCTS PROCESSING WASTEWATERMiao Qun et al 15 Abstract Biological contact oxidation process is designed to treat aquatic products processing wastewater. The quantity of influent is 400 m3 d and the influent quality of CODCris 728～ 1 176mg L. The effluent CODCrand removal rate of CODCrare 92～ 140 mg L and 85. 2～ 93. 3 respectively since the system runsstably . The effluent quality can meetthe second class discharging standard ofGB8978-1996. Less amount of the residual sludge is produced and excess sludge was treated only once during the operation of one year. The treatment cost of the wastewater is 0. 92 yuan R MB m3. Keywords aquatic products processing wastewater, biological contact oxidation process, residual sludge and designing running INFLUENCE OF HIGH ORGANIC LOAD ON NITROGEN AND PHOSPHORUS REMOVAL IN A ACTIVATED SLUDGE-BIOFILM COMBINED SYSTEMDong Bin et al 18 Abstract The influence of high organic load on nitrogen and phosphorus removal by activated sludge -biofilm combined system was studied in a pilot-scale reactor. Sludge retention time of the combined systemwas controlledbetween 4～ 9d, temperature was 20～ 33℃, and organic load of the system was between 0. 18～ 0. 55 kg BOD5 kg MLSS. d in the half -year study.Efficient nutrient removal was achieved, TP removal rate could be up to 90, and NH3-N removal rate could be more than 80, the effluent TN was about 11 mg L in average. At the same time, simultaneous nitrification and denitrification was observed in aerobic tanks, the cause and influence factorswere analyzed. Keywords municipal wastewater treatment, nitrogen phosphorus removal, suspended carrier and activated sludge process THE PILOT SCALE TEST OF TREATING COKE -PLANT WASTEWATER BY A2O PROCESS WITH THROWING BACTERIALi Handong et al 21 Abstract To find a treatment to biodegrade the coke -plant wastewater without dilution, it is conducted a pilot scale test of treating coke - plantwastewater by A2O process with throwing bacteria in Shijiazhuang Coke Chemical Group. By GC -MS analysis several refractory organic substances are slected which have a high concentration in coke -plant wastewater, and preponderant bacteria are cultured with those organisms as the only source of carbon respectively. After obtaining the preponderant bacteria, mixing and throwing them to the aerobic phase of the A2O process. During the test of six months, system perance is stable and can endure a certain extent impaction. The avergae removal rate for CODCrand NH3-N can reach 94. 2, 85. 6 respectively for the system treating the coke -plant wastewater without dilution. Keywords coke -plantwastewater, bacteria -throwing and A2O process 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 5,Oct. , 2005