水性涂料生產(chǎn)中乳液廢水處理

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摘要：介紹用絮凝劑法和深度氧化法處理水性涂料生產(chǎn)過(guò)程中廢水。先用燒堿或石灰將廢水的pH值調(diào)節(jié)到8~9,加入絮凝劑硫酸鋁、有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺,靜置清液滿(mǎn)流，濃縮的沉淀經(jīng)板框過(guò)濾,清液和濾液再經(jīng)深度氧化，處理后的廢水色度、COD、SS均可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，干泥作垃圾填埋。

關(guān)鍵詞：乳液廢水；破乳劑；絮凝劑；深度氧化

1廢水來(lái)源及組成含量

水性涂料主要以丙烯酸乳液、EVA乳液、丁苯乳液或苯丙乳液等作為原料，其生產(chǎn)過(guò)程中本身并無(wú)工藝廢水產(chǎn)生，但在原料液抽取、更換品種和清洗原料包裝桶及設(shè)備時(shí)需用大量的水沖洗，從而產(chǎn)生白色的、穩(wěn)定性很強(qiáng)的高濃度乳液廢水。這種廢水不是連續(xù)排放的，水質(zhì)水量波動(dòng)很大。一般每t水性涂料產(chǎn)品會(huì)產(chǎn)生0.2～1t廢水，其中含有乳液、顏料、助劑、苯乙烯單體及丙烯酸單體等，COD（化學(xué)需氧量）濃度在3000～10000mg/L之間，色度和懸浮物也很高。這種廢水既不能直接進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)回用，排放又容易污染環(huán)境；也曾采用明礬破乳及超濾法等方法對(duì)其處理，但效果均不理想。本文采用絮凝劑法和深度氧化法處理水性涂料生產(chǎn)過(guò)程中廢水，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

2處理工藝流程及敘述

本研究新建了一套乳液廢水處理裝置，其工藝流程。流程敘述：生產(chǎn)車(chē)間間斷排出的乳液廢水，通過(guò)管道進(jìn)入廢水集中槽，不同濃度的廢水在集中槽中經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的混合，成為雜質(zhì)含量均勻一致的體系；啟用上水泵將廢水泵入pH調(diào)節(jié)槽，使用NaOH溶液（燒堿）或生石灰將廢水的pH調(diào)節(jié)至8~9；廢水進(jìn)入絮凝反應(yīng)槽，向其中加入破乳劑和絮凝劑，在攪拌的情況下，反應(yīng)0.5h左右；停止攪拌，靜置1h左右，廢水分層；下層廢泥使用廢泥泵泵入板框壓濾機(jī)壓濾，干泥集中送固廢填埋場(chǎng)填埋；濾液和絮凝反應(yīng)的清液集中進(jìn)入深度氧化反應(yīng)槽，添加氧化劑，反應(yīng)1h左右，經(jīng)分析合格后，達(dá)標(biāo)排放。

3廢水處理工藝條件選擇

經(jīng)分析，水性涂料生產(chǎn)過(guò)程中排放的乳液廢水中化學(xué)組分可分成水溶和非水溶兩類(lèi)：水溶的有乳化劑、丙烯酸、苯甲酸鈉、乙二醇、苯甲酸等；非水溶的包括苯乙烯、EVA、醋酸乙烯、丙烯酸及其酯類(lèi)的高分子聚合物、滑石粉、鈦白粉、顏料等。這些不同的組分在斥力作用下保持著穩(wěn)定的分散體系，不凝聚沉降，久置不分層。采用合適的破乳劑和絮凝劑可以先將非水溶組分經(jīng)破乳、凝聚后從水溶液中沉淀下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)固液分離；再經(jīng)板框壓濾后，廢固去垃圾填埋處理；濾液和清液使用強(qiáng)氧化劑深度氧化處理，最后實(shí)現(xiàn)無(wú)害排放。

3.1廢水pH值控制及中和劑的選擇

未經(jīng)處理乳液廢水，pH值在6左右。下文通過(guò)調(diào)節(jié)乳液廢水在不同的酸堿度（pH值），投入相同量的絮凝劑后，攪拌相同的時(shí)間，觀察絮凝效果。結(jié)果表明，廢水的pH值調(diào)至6～8時(shí)，投入絮凝劑并攪拌2min，發(fā)現(xiàn)廢液分層不好，即絮凝效果不佳；廢水的pH值調(diào)至8～9時(shí)，投入絮凝劑并攪拌2min，即有大顆粒絮狀沉淀出現(xiàn)，絮凝效果較佳；再將廢水的pH值調(diào)至9以上時(shí)，投入絮凝劑并攪拌2min，絮凝效果又變差?？梢?jiàn)，能否取得最佳的絮凝效果，廢水的pH值控制至關(guān)重要。絮凝反應(yīng)時(shí)乳液廢水的最佳pH值為8～9。廢水pH值的調(diào)節(jié)，可采用濃度30％的NaOH或生石灰等常用無(wú)機(jī)堿。燒堿價(jià)格比較貴，但用生石灰調(diào)節(jié)時(shí)，廢渣較多，各地可以根據(jù)具體情況決定。

3.2破乳劑的選擇

有機(jī)相與水相的分離，一種最簡(jiǎn)單有效的方法是采用破乳劑。破乳劑是一種用于脫水的非離子型表面活性劑，可以破壞乳液中穩(wěn)定的雙電層結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定乳化體系，從而實(shí)現(xiàn)兩相分離（使乳液中有機(jī)相和水分分離）。常用的非離子型破乳劑主要有SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑和AR型破乳劑。其中AR型破乳劑的特點(diǎn)是：在原油凝固點(diǎn)高于5℃的情況下有較好的溶解、擴(kuò)散、滲透效應(yīng)，促使乳化水滴絮凝、聚結(jié)；能在45℃以下、45min內(nèi)，把含水率在50%～70%的原油中的水脫出80%以上，這是SP型、AP型破乳劑所不能比的。因此，本方案中選擇AR型破乳劑。

3.3絮凝劑的選擇

采用帶有正（負(fù)）電性的基團(tuán)中和水中一些帶有負(fù)（正）電性、難以分離的粒子或顆粒，降低其電勢(shì)，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，再通過(guò)物理或化學(xué)的方法分離出來(lái)。一般將為達(dá)到這種目的而使用的藥劑稱(chēng)之為絮凝劑。絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑兩類(lèi)。其中無(wú)機(jī)絮凝劑又包括無(wú)機(jī)凝聚劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑；有機(jī)絮凝劑又包括合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。無(wú)機(jī)凝聚劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。常用的有鋁鹽，如硫酸鋁Al2（SO4）3•18H2O（最早由美國(guó)開(kāi)發(fā)并一直沿用至今，是一種重要的無(wú)機(jī)絮凝劑）和明礬Al2（SO4）3•K2SO4•24H2O；另一類(lèi)是鐵鹽，如三氯化鐵水合物FeCl3•6H2O、硫酸亞鐵水合物FeSO4•17H2O和硫酸鐵。

無(wú)機(jī)高分子絮凝物主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物，如聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合氯化鐵（PFC）以及聚合硫酸鐵（PFS）等。與其他無(wú)機(jī)絮凝劑相比，無(wú)機(jī)高分子絮凝劑絮凝效果更好，其原因有：能提供大量的絡(luò)合離子，能夠強(qiáng)烈吸附膠體微粒，通過(guò)吸附、橋架、交聯(lián)作用使膠體凝聚；能中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低δ電位，使膠體微粒由原來(lái)的相斥變?yōu)橄辔?，使膠體微粒相互碰撞，破壞了膠團(tuán)穩(wěn)定性，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達(dá)（200～1000）m2/g，吸附能力極強(qiáng)。有機(jī)高分子絮凝劑（包括天然高分子和合成高分子兩大類(lèi)）大分子中可帶有—COO—、—NH—、—SO3、—OH等親水基團(tuán)，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。

根據(jù)含有的官能團(tuán)離解后粒子的帶電情況，可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、非離子型3大類(lèi)。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以分為：聚胺型，屬于低分子量陽(yáng)離子型電解質(zhì)；季銨型，分子量變化范圍大，多為陽(yáng)離子型電解質(zhì)；丙烯酰胺共聚物，分子量較高（可以幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)、甚至幾千萬(wàn)），均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。有機(jī)高分子絮凝劑因分子量高、含活性基團(tuán)多，具有用量少、浮渣產(chǎn)量少、絮凝能力強(qiáng)、絮體易分離、除油及除懸浮物效果好等特點(diǎn)，在處理煉油廢水及其他工業(yè)廢水、高懸浮物廢水及固液分離中有著廣泛的用途。特別是丙烯酰胺系列有機(jī)高分子絮凝劑，以其高分子量、絮凝架橋能力強(qiáng)，而顯示出在水處理中的優(yōu)越性；同時(shí)，聚丙烯酰胺還能與乳化劑反應(yīng)，起到破乳作用；與水解后帶羥基的有機(jī)物作用生成不溶性鹽。從乳液廢水的成分分析和絮凝劑的性能對(duì)比，本方案選擇無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合硫酸鋁作為主要絮凝劑，選擇有機(jī)高分子絮凝劑聚丙烯酰胺作為助凝劑。

3.4氧化劑的選擇

本方案采用Fenton氧化法，即利用亞鐵離子Fe2+和H2O2之間的鏈反應(yīng)催化生成•OH，將各種有毒和難降解的有機(jī)化合物徹底氧化，達(dá)到去除污染物的目的。Fenton氧化法特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機(jī)廢水（如垃圾滲濾液）的氧化處理，處理效果影響因素主要為pH值、H2O2和鐵鹽的投加量。

3.5最佳工藝控制條件

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)得出最佳助劑用量及絮凝反應(yīng)時(shí)間如下（以每t廢水為基準(zhǔn)）：破乳劑（AR型），0.2kg；絮凝劑聚合硫酸鋁，1~2kg；助凝劑PAM，0.2kg；Fenton試劑，0.1kg；乳液廢水的最佳pH值，8～9；絮凝攪拌時(shí)間，30~40min。

4廢水處理情況

采用以上工藝流程和最佳工藝控制條件對(duì)某公司水性防水涂料生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)規(guī)律排放的乳液廢水進(jìn)行處理，達(dá)到了無(wú)害化處理的目標(biāo)。廢水的COD、SS（懸浮物）指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，干泥進(jìn)入固廢填埋場(chǎng)所填埋。

5結(jié)論

采用絮凝法和深度氧化方法處理水性涂料生產(chǎn)過(guò)程中排出的乳液廢水，技術(shù)上可行，具有技術(shù)先進(jìn)、處理效率高、操作簡(jiǎn)便、占地面積少、裝置造價(jià)低、易于管理等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)廢渣去除率在99％以上，處理后廢水的COD、SS指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放。

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作者:張中華 單位:湖南江海環(huán)保實(shí)業(yè)有限公司