專利名稱：一種機械零部件清洗廢水的處理方法
技術領域：
本發明涉及機加工領域中清洗廢水的處理方法及其應用和設備。本發明尤其涉及在工業上清洗機械零部件上的機油過程中所產生的廢水的處理方法及其應用和設備。
目前對于機械零部件清洗廢水，常用的處理方法主要是采用隔油-氣浮-生化處理的工藝流程。其原理如下隔油處理是將漂浮在水面的浮油用插入水面的檔板攔住，集中收集后除去。氣浮處理是利用加壓溶氣后的大量微細氣泡(氣泡直徑一般為20-100μm)附著于分散懸浮在水中的細小油珠表面，在界面張力、氣泡上浮力和靜水壓力差的作用下，使氣泡和附著污染物的結合體浮至水面，實現與水分離。除去水中非溶解的油類污染物后再利用生物法將廢水中的溶解性污染物分解除去，達到凈化廢水的目的。
但是，現有處理方法中的隔油、氣浮工藝只能處理廢水中的非溶解性的油類物質，不能去除乳化油、溶解油以及表面活性劑分子。并且現有處理方法對COD污染指標的去除率僅為30-50％，對于COD＞600mg/L的高濃度廢水常需要進一步生化處理才能達標排放。而對于含有大量表面活性劑、油類物質多以乳化態和溶解態存在、COD＞800mg/L的機械零部件清洗廢水，由于大量表面活性劑的存在，即使采用生化法進一步處理，效果也不理想。
由于隔油-氣浮-生化工藝處理此類廢水的效果不好，因此CN85106939采用二元凝聚電解法處理工業污水，其特征在于在污水電解之前投加以三氯化鐵為主要成分的電解凝聚劑，經處理的工業污水COD去除率為92-98％，但未指出原污水的COD濃度；CN1136020A發明了電解物化法處理廢水工藝，包括先在混凝室中加入藥劑進行混凝反應，然后進入旋流沉降室快速沉降，并經濾網過濾后進入電解室電解。這兩種工藝流程比較復雜，處理設施占地面積及設備投資較多，處理效率較低。
機械零部件清洗廢水中的主要污染物是表面活性劑和油類物質，而表面活性劑分子是由具有易溶于油的親油基和易溶于水的親水基組成。在用水清洗機械零件上機油的過程中，油以微滴形式分散于水中，表面活性劑則吸附在油水兩相界面上形成一層界面膜，以其兩個基團把油和水連接起來，親油基插入油相，親水基插入水相，降低了油水之間的界面張力，從而防止了它們的相互作用。同時親水基的極性也使得油珠帶有了相同電荷，使油珠之間相互排斥，不易聚結，于是便使這種含油的清洗廢水形成了穩定的水包油型(O/W型)乳化液之特性。本發明人根據此類廢水的特性，提出一種在同一臺設備中，用電解、絮凝、氣浮方法進行廢水處理的技術。
本發明的基本原理是將廢水注入電解設備中，利用直流電進行電解，通過電極上或溶液中所發生的電化學和化學氧化—還原反應，破壞溶液的穩定性，使表面活性劑和油類物質等主要污染物從水中析出，再由電解設備中產生的Fe3+、Al3+離子混凝成大顆粒物質，然后隨著電解中產生的H2氣泡和壓力溶氣水釋放出的空氣氣泡氣浮至水面而分離出來，殘留在溶液中的污染物再進一步電解除去，使廢水得到比較徹底的凈化。
本發明是這樣實現的一種機械零部件清洗廢水的方法，采用在同一臺設備中用電解-絮凝-氣浮技術進行廢水處理，處理工藝包括以下步驟(1)在調節池中，調節含油廢水的pH值、COD濃度和電導率，混和均勻；(2)采用間歇式或連續式方法將廢水加入電解設備中，在電解設備中經電解氧化-還原，絮凝，氣浮等一系列反應后，使廢水得到凈化；本發明的工藝特點是在電解槽的底部均勻分布壓力溶氣水的釋放器，從而將電解、絮凝、氣浮三個單元操作工藝集中于一個設備中。
本發明方法中，調節含油廢水pH值可以防止金屬陽極鈍化，溶解速度減慢或停止，以利于電解絮凝的進行。因此應控制其pH值為5-9，較好為6-7。
本發明方法中，對廢水的COD濃度適應范圍較廣，一般在200-15000mg/L，最佳為500-10000mg/L。當采用連續電解時，最好調節廢水進水COD濃度相對穩定，以保證排水水質穩定。
本發明方法中，用向被處理廢水中添加少量的電解質的方法減少電阻，增大電流，降低電耗，提高處理效果。由于Cl-具有很強的活化能力，可以防止金屬陽極的鈍化，因此以采用鹽酸鹽類電解質較好，如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂等，其中氯化鈉由于價廉而成為首選。
本發明方法中，電解質的投加量應根據廢水電導率的不同而調節，范圍一般在200-1000mg/L之間，優選為300-600mg/L。
本發明方法中，電解設備采用金屬作為陽極，石墨或鐵板作為陰極，優選鐵板或鋁板作為陽極。采用鐵、鋁等金屬作為陽極的目的是將電解時產生的Fe2+、Al3+和水解后產生的膠體狀金屬氫氧化物作為絮凝劑，使廢水中的污染物在電解處理的同時還能得到絮凝處理，兩種作用之和能大幅提高廢水的處理效果。
本發明方法中，所用的電解設備采用的極板間距為1-20mm，電壓為1-30V，電流密度為50-1000A/m2，電解作用時間15-120分鐘，其中最佳極板間距為5-10mm，最佳電壓為5-20V，最佳電流密度為100-700A/m2，最佳電解作用時間為20-60分鐘。
本發明適用的清洗廢水種類包括用陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性型表面活性劑及非離子型表面活性劑清洗沖壓油、切削油、磨削油、拉拔潤滑油及軋制用油。本發明的處理方法可應用于電子、郵電、航空、航天、輕工、紡織、機械、醫療器械、汽車及精密儀器等行業的清洗電子產品、精密元件、金屬構件等過程中產生的含油廢水的處理工藝中。
本發明的電解法處理機械零部件清洗廢水是多種過程的協同作用，其優點是(1)本發明的方法不僅能去除廢水中懸浮態的油滴，而且能分解表面活性劑分子，并能除去與表面活性劑分子結合而溶解于水中的溶解性油性分子；(2)本發明的方法利用金屬陽極如鐵板電解產生的Fe2+及Fe(OH)2作為絮凝劑，節省了添加FeCl3等絮凝劑藥品的費用以及配藥、加藥、絮凝沉淀池等設備；減少了氣浮池，使處理設施占地面積及設備投資大為縮小，同時也縮短了廢水處理時間。因此，本發明具有工藝流程簡單、占地少、處理效果好、操作管理簡單、處理費用低、處理時間短等優點，處理后的水質變得清澈透明無異味，各項指標能達到GB8978-96綜合污水標準規定的廢水排放標準。
圖2是電解設備的側視圖。
電解設備的結構示意如
圖1和2所示。在矩形電解設備內垂直排列著多組陰極板2和陽極板3，極板間距可以調節，極板上沿距水面0.2-0.4m；兩側分別放置進水檔板1和出水檔板5；在電解設備的底部分布著壓力溶氣水釋放器4，電極板上產生的氣泡和溶氣水釋放出的氣泡在極板間隙中上浮，廢水從進水口13進入電解設備，沿極板間隙水平流過，在此過程中廢水中的污染物經電解、絮凝、氣浮至水面后被刮泥機9刮去，存于集泥槽7，經排泥口8除去。處理后，經出水口6大部分或排放或進行生化處理，小部分經水泵14送至溶氣罐10做溶氣水使用。溶氣罐內設填料環以增加氣液接觸面積，提高水的溶氣速度，外設液位顯示計11。溶氣水壓力由空壓機12上的壓力表得到，一般為0.3-0.5MPa。
表4
實施例5某洗油廢水COD濃度950mg/L。用網狀不銹鋼板為陽極，A3鋼板為陰極。在電壓7V，電流2.5A，電流密度208A/m2條件下對廢水進行連續處理。在不同停留時間下的處理結果見表5表5
實施例6某沖壓洗油廢水，為乳白色微黃的乳狀液，PH為6.8，COD濃度936mg/L，連續進入電解設備中，電壓20V，電流密度160A/m2，電解處理30分鐘后，未加NaCl和加入NaCl，得到的結果如表6所示表6
實施例7某洗油廢水為乳白色，PH為6.4，COD濃度738mg/L，將廢水連續加入電解設備中，在電壓16V、電流1A、電流密度123A/m2的條件下，A3鋼板為陰極，以不同材料作為陽極，電解處理30分鐘后，得到的結果如表7所示表7
權利要求
1.一種機械零部件清洗廢水的處理方法，其特征在于，它采用在同一臺設備中用電解-絮凝-氣浮方法進行廢水處理，所述的方法包括以下步驟1)在調節池中，調節廢水的pH為5-9，COD濃度為200-15000mg/L，電導率為10-2-10-4S/cm，混合均勻；2)采用間歇式或者連續式方法將廢水加入電解設備中，在電解設備中經電解氧化-還原、絮凝、氣浮處理使廢水得到凈化。
2.按照權利要求1所述的方法，其中所述廢水的pH值調節為6-7。
3.按照權利要求1所述的方法，其中所述廢水的COD濃度調節為500-10000mg/L。
4.按照權利要求1所述的方法，其中采用鹽酸鹽類電解質調節廢水的電導率。
5.按照權利要求4所述的方法，其中所述的鹽酸鹽類電解質包括氯化鈉、氯化鈣或氯化鎂的至少一種。
6.按照權利要求4所述的方法，其中所述電解質的投加量為200-1000mg/L。
7.按照權利要求6所述的方法，其中所述電解質的投加量為300-600mg/L。
8.按照權利要求1所述的方法，其中電解設備采用金屬作為陽極，采用石墨或金屬作為陰極，極板間距為1-20mm，電壓為1-30V，電流密度為50-1000A/m2，電解作用時間15-120分鐘。
9.按照權利要求8所述的方法，其中電解設備采用鐵板或鋁板作為陽極。
10.按照權利要求8所述的方法，其中電解設備的極板間距為5-10mm，電壓為5-20V，電流密度為100-700A/m2，電解作用時間為20-60分鐘。
11.按照權利要求1～10之一所述的方法在用陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、兩性型表面活性劑及非離子型表面活性劑清洗沖壓油、切削油、磨削油、拉拔潤滑油及軋制用油的廢水處理工藝中的應用。
12.按照權利要求1～10之一所述的方法中使用的電解設備，其特征在于壓力溶氣水的釋放器均勻分布在電解槽的底部。
全文摘要
本發明公開了一種機械零部件清洗廢水的處理方法。此方法采用在同一臺設備中進行電解－絮凝－氣浮技術處理廢水，解決了現有工藝不能有效去除廢水中乳化油、溶解油以及表面活性劑分子，COD去除率低的問題。所述的方法包括以下步驟首先，在調節池中，調節含油廢水的pH為5－9,COD濃度為200－15000mg/L，電導率為10
文檔編號C02F9/00GK1410371SQ0113603
公開日2003年4月16日 申請日期2001年9月29日 優先權日2001年9月29日
發明者高明華, 薛金城, 葉晶菁, 梁云, 劉凌旭, 侯秀華, 高琳琳 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院