(COD120以下)脉冲电浮_曝气_脉冲电浮法处理皮革废水

制革废水多数来自准备工序和鞣制工序，废液 多是间歇排出。混合废水呈碱性，有毒，难降解物质 含量高，外观污浊，气味难闻。因此，废水处理的难 度较大。 制革废水处理很多，主要是物理化学处理 法、生物法等。如果只依赖单一的处理工艺往往难 以达到排放。实际废水处理工程常是采用多种 方法结合，以充分发挥各种处理工艺的优势，方可取 得最佳的效果[1]。 成都市郫县家祥皮革有限责任公司是一家中等 规模的皮革生产企业，年产值上亿元。但由于工艺 技术落后，废水量大（2000m3/d）且治理效果不佳， 对环境污染极大。 本实验采用脉冲电浮-曝气-脉冲电浮法处理 该企业排放的猪皮皮革废水，取得很好的效果。 1 废水成分和工艺 1.1 皮革废水成分 制革废水的色度较大，一般为600～1200倍；偏 碱性，pH值在8～12之间，主要来自脱毛液，膨胀的 石灰，烧碱和硫化碱；悬浮物主要是油脂，碎肉，皮 渣，污血，石灰，泥沙等沉淀物，以及不同工序的废水 混合后，由于化学反应产生的蛋白絮，氢氧化铬，丹 宁酸钙等各种絮状物。一般为3000～10000mg/L。三 价铬离子，含量为15～40mg/L，主要来自铬鞣废液； COD为500～4000mg/L。 该企业的排放废水主要指标以及我国最新废水 排放标准（GB8978-1996）对照列于表1。 另外，该企业所产生的制革废水还具有废水量 大、水量随时间变化大、间歇排水、水质差别大等特 点。在不同时候排出的废水成分也有很大差别， COD最高时可达3500mg/L。污染物浓度高，成分复 杂，废水中悬浮物含量高，色深味臭。 1.2 工艺流程 脉冲电浮-曝气-脉冲电浮法处理制革废水工 艺流程如图1所示。 2 工艺各单元结构及功能 2.1 管道式絮凝器 实验中采用的絮凝器为自行设计的自激振荡脉 冲管道式絮凝器。结构示意图如图2所示。废水在污 水泵驱动下，经水喷嘴1射入混合室3。在喷嘴1的 出口处形成低压，絮凝剂则经加药管2进入3中，同 废水一起送入自激振荡腔室4内。由于腔室能形成 脉冲电浮-曝气-脉冲电浮法处理皮革废水 邓晓刚 1，李 军 1，2，廖振方 1 （1.重庆大学机械工程学院，重庆 400044； 2.重庆工商大学机械学院，重庆 400033） 摘 要：皮革废水难降解物质含量高，且含有大量的悬浮物质，对环境污染很大。本文采用脉冲电浮水处理成 套设备，和脉冲电浮－曝气－脉冲电浮的处理工艺对某皮革企业排放的制革废水进行处理。经实验验证，处理 后的水能达到国家一级排放标准。 关键词：皮革废水；脉冲电浮；射流曝气；絮凝 中图分类号：X703.1 文献标识码：B 文章编号：1000-3770(2006)07-0082-03 收稿日期：2005-11-02 作者简介：邓晓刚(1975-)，男，讲师，博士研究生；主要从事射流理论与应用、环保成套设备开发工作 联系电话：023-66970591,13072311556；E-mail:yxydxg2002@sina.com。 项 目 SS (mg/L) BOD5 (mg/L) COD (mg/L) S2- (mg/L) 总Cr (mg/L) pH 送检废水 国家排放标准 800 200 565 150 1350 300 未检测 1 未检测 1.5 9 6～9 表1 排放废水主要指标与国家排放标准对照 Table1 Themainindexesoftannerywasterwaterandthenational dischargingstandard 第32卷 第7期 2006年 7月 水处理技术 TECHNOLOGYOFWATERTREATMENT Vol.32No.7 Jul.,200782 强烈的振荡，使得絮凝剂在原水中混和非常均匀[2,3]， 在无需外界搅拌设备的情况下满足絮凝混和要求。 混和完成后，根据絮凝水动力学要求，反应阶段 速度梯度要尽量减小，从而为产生大的絮凝体创造 条件，以免涡旋剪切力破坏已经生成的絮凝体[4]。根 据这一要求，从振荡腔室中射出的振荡射流经一段 尾管（稳流器，用于减缓水流紊流程度）后进入扩散 管（全角 13～16°）将速度降低，增加絮凝反应时 间，为絮凝反应创造有利的水力条件。 试验中采用湿式加药方式。将絮凝器安装在水 泵对处理池供水的管路中，加药口上方安装储药罐， 用以盛装絮凝药剂溶液。储药罐的出口安装流量控 制阀。根据加药用量，事先调整好控制阀。在重力和 负压的双重作用下，絮凝药剂加入到废水中，加药方 式稳定可靠，加药量均匀。经管路流出的流体具有 明显的脉冲效果，絮凝剂溶液在废水中混合得很好， 矾花大而密实。 2.2 射流曝气器 由于现有的射流曝气器存在的水、气混合差、射 流边界区域推动性能差和服务面积小等缺点，本实 验中采用了一种自行设计的自激振荡脉冲射流曝气 器。其结构类似于2.1中的管道式絮凝器，不同之处 在于絮凝器中的加药口2，在本曝气器中作为进气 口使用。 本曝气器大大改善水、气混合条件，充氧效率 高。喷出的脉冲水、气混合流增强需氧水体的紊动， 提高对流扩散能力，加速气、液界面中液膜的更新， 更有利于氧的转移。另外，还具有充氧能力高、能耗 低、气和水混合均匀、溶氧效率高、产生的气泡多而 小等特点，气泡聚并现象大大减少，曝气反应器的服 务面积获得增加。现场实测表明：本曝气器能较大幅 度提高充氧性能、理论动力效率和氧利用率。 2.3 脉冲电浮池 电浮法的基本原理是，利用电浮过程中电极上 析出的微小气泡(H2、O2)来上浮分离疏水性杂质微 粒的絮凝胶体，从而达到固-液分离的目的。 电极材料的选择，应以在电解过程中不损耗，导 电性能好，安全可靠为。阳极采用石墨板，阴极 采用不锈钢铁丝网。 通电后，在阳极上产生氧气，在阴极上产生氢 气，所形成的气泡的大小和强度取决于释放气体时 的各种条件和水的表面张力的影响。一般来说，阴极 所产生的氢气泡直径要小于阳极所产生的氧气泡。 气泡平均直径在30μm以内。较之气浮产生的气泡 （直径50μm以上），气泡直径大大减小。 在电浮过程中，通电电极的有效作用面积越大， 则产生的气泡数量越多，处理效果越好。但是增加电 极作用面积同样也增大了电耗，使电浮的能耗增大。 另一方面，电浮过程中，处理液中将形成向上流动的 气泡群，气泡在上升时，部分气泡与絮凝胶体粘附， 并一起浮到液面；部分气泡直接上浮到液面。大量气 泡的连续上升会产生环流，使处理液发生循环流动。 这一环流会导致气泡之间的相互碰撞和聚合，使气 泡在未到达水面之前破裂，从而降低气泡的利用率， 并破坏水中已形成的带气泡的絮凝体，使悬浮颗粒 重新沉回水中，从而使电浮效率降低[5]。 为解决电浮法的这些主要问题，本实验采用脉 冲电浮处理技术。脉冲电浮法可以减小环流带来的 影响（即增加气泡的利用率），并能减少瞬时通电面 积（同时保证电极的总体有效面积）。脉冲电浮处理 池的系统示意于图3。电浮池容积350L。 脉冲电浮处理池中，将原本一对电极板分成了 四对，如图4所示的电极板中安装了两对电极，实验 中共安装了两块这样的电极板，即四对电极。将这四 对电极板按编号1-4-2-3的顺序进行脉冲通电。即在 一段工作时间内，只有一对或几对电极工作，但同时 应保证废水被气泡所饱和。这样产生的气泡只在处 理池的一部分空间内运动，大大减弱了环流的影响， !"#$ %& $ ’() *+ $ ,-./ 01# $ 23#$ 4-./ 01# $ 56& )*789 $ $ 图1 脉冲电浮-曝气-脉冲电浮处理工艺示意图 Fig.1 ThetechnologicalprocessofImpulseelectrofloatation -aeration-impulseelectrofloatation 1.喷嘴；2.加药口；3.混和室；4.自激振荡腔室； 5.扩散管；6.涡旋控制格网；7.吸入室 图2 自激振荡管道式絮凝器结构示意图 Fig.2 Theschematicofself-excitedoscillationpipelineflocculator ! " # $ % &’ 邓晓刚等，脉冲电浮-曝气-脉冲电浮法处理皮革废水 83 增加了气泡的利用率；同时，由于一段时间内只有一 段电极工作，电能的消耗得以降低。 3 废水处理实验及结果 首先将排放皮革废水放调节池。沉静 30min 后，由污水泵抽水至脉冲电浮池。途中经自激振荡 管道式絮凝器完成加药、混合等工序，PAC投药量 为35mg/L。 当废水装满脉冲电浮池后停止供水，开始进行 通电电浮（13V，110A）。首池处理水经电浮处理 25min，取样后开始排往曝气池 （曝气池尺寸为 1.5m×1.2m×1.5m，曝气时水深约1m），同时为电浮 池供原水，并保持电浮池水面恒定。流量约为 0.15L/s。 自激振荡脉冲射流曝气器工作6h，取样后再送 入脉冲电浮池进行二次电浮。在二次脉冲电浮中，由 于考虑到水中杂质已被大部分去除，故只使用了两 对电极板。通电电压为13V，电流强度40A。装满电 浮池后进行电浮处理20min后取样。此时出水已无 明显异味，清澈透明。 废水处理结果（由于经费原因，只作了COD指 标化验）列于表2。 实验结果表明，废水处理中最主要的指标COD 已能达到国家有关皮革废水的排放标准。 参考文献： [1] 有马纯治，佐伯靖.皮革厂废水的电解法处理及其再利用[J]. 西北轻工业学院学报，1994，12（3）:73-79. [2] 廖振方,等.自激振荡脉冲射流喷嘴的理论[J].重庆大学学 报(自然科学版)，2002，25(2):24-27. [3] LiaoZhenfang，LiJun，ChenDeshu.Theoryandexperi-mental studyoftheself-excitedoscillationpulsedjetnozzle[J].Chinese JournalofMechani-calEngineering,2003,16(4):379-383. [4] 李明俊.管道流动絮凝器研究进展及其分析[J].水处理技术 1997，23（2）:88-93. [5] 宋秋萍，廖振方.电解气浮过程中降低电能消耗的途径[J].污染 防治技术，1997，10（12）:246-248. 项 目 COD(mg/L) 原水 初次电浮后出水 曝气后出水 二次电浮后出水 1350 400 120 90 表2 出水COD Table2 Thedataoftheassay 1.调节池；2.进水口；3.出水口；4.脉冲电浮池； 5.电极支撑板；6.出渣口；7.电极板；8.撇渣器 图3 脉冲电浮水处理池的结构图 Fig.3 Thestructureofimpulseelectroflotationreactortank ! " # $ % & ’ ( 图4 电极板组成构件示意图 Fig.4 Theschematicofelectrodeboardstructure !"#$ %&’() %&*+,)- &.) /&*012- 3) TREATMENTOFTHETANNERYWASTEWATERBYIMPULSEELECTROFLOATATION-AERATION- IMPULSEELECTROFLOATATIONPROCESS DengXiao-gang1,LiJun1,2,LiaoZhen-fang (1.CollegeofMechanicalEngneering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China; 2.CollegeofMechanics,ChongqingTechnologyandBusinessUniversity,400033,China) Abstract:Thetannerywastewatercontainsdifficultdegradationsubstanceswithhighstrengthandlargenumberofsuspendedsubstances,seriouslypol- lutingtheenvironment.Intheresearchwastreatedthetannerywastewaterfromaleatherenterprisebyimpulseelectrofloatation-aeration-impulsepro- cess.Uponverification,thetreatedwatercouldreachthefirstclassdischargingstandardofourcountry. Keyword:tanneryeffluent;Impulseelectrofloatation;aeration;flocculation 水处理技术 第32卷 第7期84