乳化液是機(jī)械加工、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)加工、軋輥及鋼板冷卻和潤滑過程中老化變質(zhì)的廢水，其乳化程度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、成分復(fù)雜、處理難度大，被列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》，屬于危險(xiǎn)廢物。產(chǎn)生廢乳化液的企業(yè)一般將其委托給具有危險(xiǎn)廢物經(jīng)營資質(zhì)的單位進(jìn)行處置，成本較高。

廢乳化液常用的處理方法有破乳物化法、蒸發(fā)法、膜過濾法和高級(jí)氧化法等，前三種方法主要是將污染物濃縮，不能將其徹底分解和去除;而電化學(xué)高級(jí)氧化法可以將污染物徹底降解，具有無二次污染、適用范圍廣、設(shè)備簡單的優(yōu)點(diǎn)，正在被廣泛地研究和應(yīng)用。摻硼金剛石電極(BDD電極)是一種新型高效電極，具有寬電勢窗口、高析氧電位、低背景電流以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕性能。BDD電極電化學(xué)氧化工藝過程簡單、設(shè)備緊湊且占地面積小，特別適用于產(chǎn)廢單位自行處置乳化液廢水，降低企業(yè)的環(huán)保成本。

遼寧省某汽車配件生產(chǎn)企業(yè)主要從事汽車零部件、新型合金材料、精密模具制造等工作。為滿足環(huán)保要求、降低運(yùn)行成本，企業(yè)采用過濾+BDD電化學(xué)氧化+中和工藝處理產(chǎn)生的乳化液廢水，出水水質(zhì)滿足納管排放標(biāo)準(zhǔn)。

1、工程概況

該企業(yè)乳化液廢水主要來自于汽車配件加工、成型過程冷卻使用后廢棄的乳化液、切削液的混合廢水，該廢水屬于危險(xiǎn)廢物，廢物代碼為HW09油/水、烴/水混合物或乳化液。該企業(yè)長期將其委托給具有資質(zhì)的單位處置，成本較高。

對(duì)于常用的乳化液廢水處理方法，破乳物化法出水難以直接達(dá)標(biāo)，需依托污水站進(jìn)一步處理，而企業(yè)不具備該條件;蒸發(fā)法、膜過濾法出水需經(jīng)深度處理方可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，且殘留的大量濃縮液外委處置成本較高。經(jīng)比較，企業(yè)采用BDD電化學(xué)氧化工藝處理乳化液廢水，設(shè)計(jì)處理能力為12m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為COD≤30000mg/L、氨氮≤200mg/L、SS≤1000mg/L、石油類≤500mg/L。處理后出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627—2008)，納管排放后進(jìn)入?yún)^(qū)域污水處理廠，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)：COD≤300mg/L、氨氮≤30mg/L、SS≤300mg/L、石油類≤20mg/L、pH為6~9。

2、工藝流程及構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

乳化液廢水處理工藝流程見圖1。

BDD電化學(xué)氧化過程中，陽極在通電后產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(·OH)，廢水中的污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或通過間接電化學(xué)反應(yīng)分解，從而被削減和去除。

乳化液廢水經(jīng)過細(xì)格柵去除大塊雜物和漂浮物后進(jìn)入原液槽，進(jìn)行水質(zhì)調(diào)節(jié);然后經(jīng)過過濾器，去除其中的大顆粒物質(zhì)，防止其影響電化學(xué)氧化過程。接下來廢水進(jìn)入電化學(xué)反應(yīng)槽，反應(yīng)槽中安裝BDD電極組，加入過硫酸鈉作為電解質(zhì)(1m3廢水加入量為1.5kg)，在設(shè)定的電流、電壓條件下反應(yīng)，電解停留時(shí)間約3h。通過電化學(xué)氧化將有機(jī)物礦化為CO2和H2O，反應(yīng)后COD、氨氮、石油類等污染物指標(biāo)可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。廢水經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)后呈酸性，進(jìn)入中和槽，加入堿液進(jìn)行中和，調(diào)節(jié)pH為6~9后達(dá)標(biāo)排放。

2.2 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

①廢水儲(chǔ)池

為確保廢水水質(zhì)均勻，設(shè)置1座廢水儲(chǔ)池，采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，入口設(shè)細(xì)格柵(間隙為5mm)，去除大塊雜物和漂浮物。廢水儲(chǔ)池有效容積為180m3。

②原液槽

設(shè)原液槽1座，進(jìn)一步調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，有效容積為9m3。內(nèi)設(shè)浮油收集器去除浮油，設(shè)有攪拌器1臺(tái)，功率為1.5kW。

③過濾器

在進(jìn)水管路上設(shè)置袋式過濾器1臺(tái)，用以去除廢水中的大顆粒物質(zhì)，過濾面積為1.0m2，濾網(wǎng)規(guī)格為100μm。

④電化學(xué)反應(yīng)槽

設(shè)電化學(xué)反應(yīng)槽1座，有效容積為3.5m3，每批次處理能力為3m3。反應(yīng)槽中裝配直流電源及40個(gè)BDD電極組，用于降解有機(jī)物。設(shè)有攪拌器1臺(tái)，功率為1.5kW，用于改善傳質(zhì)條件，提高反應(yīng)效率。

⑤BDD電極組

單個(gè)電極組由3塊陽極板和4塊陰極板組成，極板間距為3mm，陽極為覆金剛石薄膜硅基電極，尺寸為290mm×120mm，陰極采用鈦板，尺寸為320mm×150mm，運(yùn)行電流密度為50~80mA/cm2。反應(yīng)槽共安裝40個(gè)電極組，面積約8m2，以串并聯(lián)結(jié)合的方式組裝，4個(gè)電極組串聯(lián)為1個(gè)電極模塊，共10個(gè)電極模塊并聯(lián)，以控制合適的電流及電壓。

⑥直流電源

設(shè)直流電源1套，最大輸出功率為100kW，電壓范圍為0～50V，電流范圍為0～2000A。反應(yīng)槽運(yùn)行時(shí)，電壓控制為20~30V，電流控制為1200~1500A。

⑦中和槽

設(shè)中和槽1座，有效容積為3.5m3，反應(yīng)停留時(shí)間為1h。槽內(nèi)設(shè)攪拌器1臺(tái)，功率為1.2kW。配備pH在線監(jiān)測及堿液自動(dòng)投加系統(tǒng)。

3、運(yùn)行效果與成本分析

3.1 運(yùn)行效果

該工程于2020年6月開始投入運(yùn)行，經(jīng)1個(gè)月調(diào)試，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)15個(gè)月的運(yùn)行，處理效果良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定。定期對(duì)處理出水進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示。


由表1可知，該工藝對(duì)COD、石油類的去除率均大于99%，氨氮去除率大于95%，長期運(yùn)行效果良好，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627—2008)。

設(shè)施運(yùn)行時(shí)，格柵及袋式過濾器產(chǎn)生的少量預(yù)處理殘?jiān)?，以及原液槽中收集的浮油，其總量約占廢水量的0.1%~0.3%，作為危險(xiǎn)廢物委托給具有資質(zhì)的單位處理。BDD電極需定期進(jìn)行清理，防止因黏附油類物質(zhì)而影響其有效面積，應(yīng)定期監(jiān)測不同電極組電流的均勻性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。經(jīng)過15個(gè)月的運(yùn)行，電極效果基本穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)明顯涂層脫落或效率降低的情況。

由于企業(yè)產(chǎn)生的乳化液、切削液更換周期不一致，同時(shí)存在非正常泄漏的情況，所以進(jìn)入系統(tǒng)的廢水成分波動(dòng)較大，應(yīng)盡量設(shè)置大容積的廢水儲(chǔ)池以均勻水質(zhì)，并定期監(jiān)測進(jìn)水水質(zhì)，如水質(zhì)變化較大，應(yīng)及時(shí)調(diào)整電流密度或停留時(shí)間，以確保處理效果。

3.2 運(yùn)行成本

該設(shè)施的廢水處理能力為12m3/d，總投資費(fèi)用約為125萬元。日常運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)和人工費(fèi)，其中電費(fèi)為62元/m3，藥劑費(fèi)為34.5元/m3，人工費(fèi)為33.3元/m3，合計(jì)運(yùn)行費(fèi)用為129.8元/m3。

該工藝的核心為電解單元，可通過調(diào)節(jié)電流密度及停留時(shí)間以確保出水達(dá)標(biāo)排放，無需設(shè)置生化處理等環(huán)節(jié)，也無需依托污水站深度處理。工藝過程簡單，投資較低，運(yùn)行費(fèi)用處于中等水平，遠(yuǎn)低于乳化液廢水作為危險(xiǎn)廢物外委處置費(fèi)用，尤其適合作為產(chǎn)廢企業(yè)的中小規(guī)模處理設(shè)施。

4、結(jié)論

①采用BDD電極電化學(xué)氧化工藝處理乳化液廢水，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，出水COD、氨氮、石油類分別低于300、30、20mg/L，COD、石油類的去除率均大于99%，出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)及《遼寧省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21/1627—2008)，處理效果良好。

②該工藝具有設(shè)備簡單、占地面積小、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，特別適合作為乳化液廢水產(chǎn)生單位自行處置的中小規(guī)模處理設(shè)施，可有效降低企業(yè)危險(xiǎn)廢物的處置成本。