在水性油墨生產(chǎn)和應(yīng)用過程中,由于設(shè)備的清洗,會產(chǎn)生一定數(shù)量的廢水。水性油墨色彩的千變?nèi)f化造成其廢水的化學(xué)成分相當(dāng)復(fù)雜,具有高COD、高色度、難生物降解的特點(diǎn),一旦進(jìn)入水體,對水環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染。廢水的處理工藝與水性油墨的種類和特性有著非常密切的關(guān)系。目前對水性油墨廢水處理的研究和應(yīng)用主要集中在化學(xué)混凝、電解、混凝氣浮、混凝氣浮-微電解、化學(xué)氧化-混凝等預(yù)處理手段結(jié)合生化工藝。
1 電解法
在一些預(yù)處理手段中,電解法顯示出較好的性能,國內(nèi)的研究應(yīng)用已有一定基礎(chǔ);電解法的優(yōu)點(diǎn)在于:(1)過程中產(chǎn)生的?OH無選擇地直接與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng),將其降解為二氧化碳、水和簡單有機(jī)物,沒有或很少產(chǎn)生二次污染;(2)電解過程伴隨著產(chǎn)生氣浮的功能;(3)能量效率高,電化學(xué)過程一般在常溫常壓下就可進(jìn)行;(4)既可以作為單獨(dú)處理,又可以與其他處理相結(jié)合,如作為前處理,可以提高廢水的生物降解性,經(jīng)預(yù)處理后的廢水可生化性大幅提高;(5)電解設(shè)備及其操作一般比較簡易。經(jīng)茂名市環(huán)保局環(huán)境工程設(shè)計(jì)中心在茂名阪田油墨有限公司污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用,證明利用電解法預(yù)處理,再經(jīng)生化處理,處理后的污水可達(dá)標(biāo)排放。
電解法除污機(jī)理
電解法作為一種對各種污水處理適應(yīng)性強(qiáng)、高效、時(shí)間短、無二次污染處理方法,它是利用鐵板作為陽極,鋁板作為陰極,在強(qiáng)電流的作用下對污水進(jìn)行電化學(xué)處理,其主要化學(xué)反應(yīng)式為:
陽極:Fe----Fe2++2e
陰極:2H++2e----H2
作為陽極的鐵板在電解過程中慢慢溶解,以的形式進(jìn)入廢水中,并水解生成Fe(OH)2,這些Fe(OH)2有高的凝聚作用,在陰極產(chǎn)生新生態(tài)的氫,其還原能力很強(qiáng),與廢水中的污染物起還原反應(yīng),同時(shí)大分子污染物被分解成小分子物質(zhì)。電解過程包含有氧化作用、還原作用、凝聚作用、氣浮作用。
1)氧化作用。電解過程中的氧化作用可以分為直接氧化(即污染物直接在陽極失去電子而發(fā)生氧化)和間接氧化。間接氧化是指利用溶液中的電極電勢較低的陰離子(如OH-、Cl-)。在陽極失去電子生成新的較強(qiáng)的氧化劑的活性物質(zhì)[O]、Cl2等,而這些活性物質(zhì)使污染物失去電子,起氧化分解作用,以降低原液中的BOD5、COD、NH3-N等。
2)還原作用。電解過程中的還原作用亦可分作兩類。一類是直接還原,即污染物直接在陰極上得到電子而發(fā)生還原作用;另一類是問接還原,污染物中的陽離于首先在陰極得到電子,使得電解質(zhì)中高價(jià)或低價(jià)金屬陽離于在陰極上得到電子直接被還原為低價(jià)陽離子或金屬沉淀。
3)凝聚作用??扇苄躁枠O例如鐵、鋁等陽極,通以直流電,陽極失去電子后,形成金屬陽離子Fe2+、Al3+,與溶液中的OH-生成金屬氫氧化物膠體絮凝劑,其吸附能力極強(qiáng),可將污染物質(zhì)吸附形成絮凝體。
4)氣浮作用。對廢水進(jìn)行電解的過程中,當(dāng)電壓達(dá)到水的分解電壓時(shí),在陰極和陽極上分別析出氫氣和氧氣,另一方面電解過程產(chǎn)生的OH-與有機(jī)物反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。這些氣體的氣泡尺寸很小,分散度高,可作為載體粘附水中的懸浮固體而上浮,這樣很容易將污染物質(zhì)去除。電氣浮既可以去除廢水中的疏水性污染物,也可以去除親水性污染物。
2 UASB工藝
升流式厭氧污泥床UASB( Up-flow Anaerobic Sludge Bed,注:以下簡稱UASB)工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點(diǎn),作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源——沼氣的一項(xiàng)技術(shù)。1971年荷蘭瓦格寧根(Wageningen)農(nóng)業(yè)大學(xué)拉丁格(Lettinga)教授通過物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用重力場對不同密度物質(zhì)作用的差異,發(fā)明了三相分離器。使活性污泥停留時(shí)間與廢水停留時(shí)間分離,形成了上流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的雛型。1974年荷蘭CSM公司在其6m3反應(yīng)器處理甜菜制糖廢水時(shí),發(fā)現(xiàn)了活性污泥自身固定化機(jī)制形成的生物聚體結(jié)構(gòu),即顆粒污泥(granular sludge)。顆粒污泥的出現(xiàn),不僅促進(jìn)了以UASB為代表的第二代厭氧反應(yīng)器的應(yīng)用和發(fā)展,而且還為第三代厭氧反應(yīng)器的誕生奠定了基礎(chǔ)。
UASB工藝對于不同含固量污水的適應(yīng)性也強(qiáng),且其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行操作維護(hù)管理相對簡單,造價(jià)也相對較低,技術(shù)已經(jīng)成熟,正日益受到污水處理業(yè)界的重視,得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。
3 氣浮法
度分散的微小氣袍作為載體粘附于廢水中的懸浮污染物,使其浮力大于重力和阻力,從而使污染物上浮至水面,形成泡沫,然后用刮渣設(shè)備自水面刮除泡沫,實(shí)現(xiàn)固液或液液分離的過程稱為氣浮。
氣浮除油原理主要是利用油水間表面張力大于油氣間表面張力,油疏水而氣相對親水的特點(diǎn),將空氣通人污水中,同時(shí)加人浮選劑使油粒粘附在氣泡上,氣泡吸附油及懸浮物上浮到水面從而達(dá)到分離的目的,氣浮法主要去除的是殘余浮油和不含表面活性劑的分散油。缺點(diǎn)是設(shè)備轉(zhuǎn)動部件多,含油污水含鹽量高,腐蝕性強(qiáng),因此流程運(yùn)行的穩(wěn)定性較差。