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关键词:喷涂废气、漆雾、有机废气、吸附、催化燃烧
Abstract: This paper introduces the origin and harm of spraying waste gas, according to the characteristics of waste gas of paint spraying, spraying waste gas of paint mist and organic waste gas treatment technology, analysis of various treatment technology advantages and disadvantages, and introduces a mature spraying governance process.
Key words: spraying waste gas, mist, organic waste gas, adsorption, catalytic combustion
中图分类号:X701文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)
1 引言
随着经济的发展,很多工厂企业在生产或加工配件时都使用到喷涂工艺,喷涂废气污染源分布广泛,由于涂料中含有一定比例的溶剂和稀释剂,在喷涂过程中会产生大量的挥发性有机物,同时在喷漆的时候会产生大量的漆渣、粉尘、臭气、异味等,尤其是生产过程中产生的三苯(苯、甲苯、二甲苯)会通过呼吸道进入人体,使人产生眩晕、恶心等症状,严重时还会导致障碍性贫血。喷涂废气不仅对工作人员的身心健康造成严重的威胁,同时也污染了周围的大气环境。随着国家环保法规、节能减排措施的日益完善和加强,人们对生活环境的要求越来越高,如何选择合适喷涂废气处理工艺,减少有机废气排放,已经成我们急需讨论的问题。
2来源与性质
喷涂废气来源于汽车、摩托车、自行车、轮船、飞机、家具设备、机械设备、建材等行业喷涂工序中,包括喷涂、流平和烘干三个步骤。由于涂料中添加有机溶剂,故有有机废气排放,主要含有苯、甲苯、二甲苯等有机污染物。除了有机废气外,由于油漆或光油在高压作用下雾化成微粒,部分未能全部到达喷漆物表面的油漆颗粒随气流弥散形成漆雾,故喷涂废气中还含有漆雾颗粒物。漆雾颗粒微小,绝大部分在10µm以下,而且黏度大,易黏附在物质表面。
3 处理工艺流程
3.1 工艺分析比较
由于喷涂废气不仅含有有机废气,还有漆雾,漆雾会影响到后续有机废气处理的运行和治理效果,故在净化有机废气之前必须去除漆雾,然后才能进一步去除废气中的甲苯、二甲苯、非甲烷总烃等挥发性有机物。
3.1.1漆雾处理方法
目前国内外漆雾处理方法有过滤法、低温冷凝法、油吸收法、水吸收法等,较多采用的是过滤法和水吸收法。
3.1.1.2 过滤法
主要采用滤层阻留漆雾和颗粒物,滤料可以采用玻璃纤维棉、炉渣等,也可以组合使用,过滤材料视污染程度定期更换或清理漆块后重复使用。过滤措施能去除大部分的漆雾,对有机物也有少量的吸附,但容易堵塞。
3.1.1.2水吸收法
包括喷淋水洗、雾化洗涤、无泵水幕处理、水旋式处理等。喷淋水洗采用喷嘴组成的喷淋室,将水雾化来冲洗漆雾,水过滤后重复利用,该方法效果差,喷嘴易堵塞;雾化洗涤采用螺旋进气,在高级雾化作用下,气液充分接触,废气中的细小颗粒物、未凝固的涂料颗粒及少量有机废气被吸收;无泵水幕喷漆室和无泵水激喷漆室是利用高速排风诱导提水,将排风系统和排水系统合二为一,形成无泵的水循环系统,由于漆雾经过水幕、水帘以及气水通道与水幕强烈搅拌,形成多级净化过程,提高了净化效率;水旋式喷漆室主要是靠在栅格上的水旋器来分离空气中的漆雾,当含有漆雾的空气直接被吸入水旋器与栅格板下的水面撞击后,同水一起以漩涡运动流入水旋器,漆雾和空气分离。目前广泛采用的主要是水幕、水旋及水激式喷涂设备,均能取得较好的净化效果,但因甲苯、二甲苯等有机物不溶于水,对该类有机污染物的去除效率甚微[1]。
3.1.2有机废气处理方法
经过除漆雾处理后的喷涂废气主要含有挥发性有机物,处理有机废气的方法主要有取吸附、燃烧法、等离子电离法、冷凝回收法、吸收法等方式。
3.1.2.1吸附法
吸附法是目前广泛使用的有机废气处理技术,将有机废气通过活性炭床,其中的有机污染物被吸附剂吸附,废气得到净化后排入大气。当炭吸附达到饱和后,通入热空气加热炭层,对饱和的炭床进行脱附再生,脱附吹脱放出的有机污染物需做进一步处理。
主要的吸附剂有活性炭、活性炭纤维,焦炭粉粒等。活性炭和活性炭纤维具有密集的细孔结构,内表面极大,吸附性能好,化学性质稳定,耐酸碱,耐水,耐高温、高压,不易破碎,对空气阻力小等特点,因此被广泛采用。
活性炭吸附法净化率可达95%以上,适合低浓度情况,需要提供能量进行脱附再生,脱附出来的高浓度污染物需要进行再处理,若无再生装置,设施运行一定时间后需更换新炭,运行费用太高。
3.1.2.2燃烧法
对于可燃性的有机废气,可以采用燃烧法进行处理,通过燃烧使有机废气在变成二氧化碳和水。燃烧法分直接燃烧法、热力燃烧法、催化燃烧法三种。
(1)直接燃烧法:该法适用于高浓度、可燃性有机废气的处理。可以在一般的锅炉、废热锅炉、加热锅炉及放空中对废气进行燃烧,燃烧温度大于1000℃。该法简单、成本低、安全,适用于生产波动大、间歇性排放废气的情况。但该法在燃烧不完全时仍有一些污染物排放到大气中,且用火焰燃烧的热能无法回收。
(2)热力燃烧法:该法适用于低浓度、可燃性有机废气的处理。燃烧时需加辅助燃料,燃烧温度为720~820℃。
(3)催化燃烧法:该法适用于处理有机废气和消除恶臭。催化燃烧法操作温度较普通燃烧法低一半,通常为200-400℃(一般低于800℃)。在催化剂的作用下,有机废气中的碳氢化合物可以在较低的温度下迅速的氧化,生产二氧化碳和水,同时发出燃烧热。催化燃烧法净化率可达95%,适合于处理高浓度、小风量且废气温度较高的有机废气,合适的设计工艺可以在只需要补充少量能源情况下维持燃烧,并且可以产生富裕能量,可以彻底分解污染物,运行费用低。但是喷漆废气中的“三苯”浓度一般低于300mg/m3,因此采用催化燃烧法处理喷涂废气不太适合[2~4]。
3.1.2.3等离子电离法
等离子电离法主要是通过脉冲电晕的技术,将有机废气中的有机物分化成空气中的无害物质。适合于处理低浓度(〈1~1000ppm〉)、剧毒剧臭的有害气体,以及操作简单。但该技术还不够成熟,在处理有害气体时还是有其欠缺的地方,如不能完全彻底地把有害气体转化为无害气体,副产物较多;且在氧等离子体下产生大量的臭氧;能耗较高;脱除效率较低等。
关键词:工业废水;厌氧处理;工艺
工业废水一直以其污染物浓度高,环境危害大,可生化性差,较难处理而著称,环保人士更是投入较大精力在工业废水处理的研究上面,由上世纪五六十年代至今推出了许多微生物的厌氧处理方法,有些目前已经淘汰,有些一直沿用至今,目前市场上面仍旧使用的方法有以下几种:水解酸化、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、IC反应器、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)、ABR等。
水解酸化,适用于BOD5浓度不是很高的废水。水解酸化是利用厌氧微生物在无氧条件下,以污水中的有机污染物和氮、磷等污染物质为营养物质,通过自身的生命代谢活动将污染物分解、酸化成小分子有机酸的工艺过程,是污水处理过程中非常重要的工艺;
厌氧发酵过程包括三阶段:水解-酸化-产甲烷阶段。而水解酸化工艺的原理就是通过控制污水在水解酸化池内的水力停留时间(HRT)而将厌氧发酵反应过程控制在水解与产酸阶段,即在无氧条件下,利用厌氧水解细菌和产酸细菌将污水中的有机物经过一系列复杂反应分解成脂肪酸及其他产物,并合成新细胞的过程。污水进入到水解酸化池后,厌氧细菌可将难降解的有机物分解成易降解的有机物、长链有机物断成短链有机物,以利于后续好氧微生物的处理。
特点:
①水解酸化工艺可提升原污水的可生化性,从而减少反应的时间和处理的能耗。
②对固体有机物具有降解功能,从而减少系统的污泥产生量,同时兼有污泥消化池功能,故实现污水、污泥一次性处理。
③反应迅速、水力停留时间短,故池体体积小,节省占地与投资费用。
④兼有初沉池作用,且对污染物的去除率要好于初沉池。
⑤抗有机负荷冲击能力强,保证出水水质稳定。
⑥受温度影响较小,在较低温时仍能保持较高的去除率。
上流式厌氧污泥床反应器,简称UASB。20世纪80年代初开始在高质量浓度有机工业废水的处理中得到日趋广泛应用。反应器具有工艺结构紧凑、处理能力大、处理负荷高、处理效果好以及投资费用省等优点。反应器构造包括厌氧污泥反应床、污泥悬浮层、沉淀区和三相分离器等部分。污泥床位于整个UASB反应器底部。污泥床内具有很高的污泥生物量,容积一般占反应区容积的30%左右,生物降解量可占到整个反应器的70%-90%,对反应器处理效率起着极为重要的作用。污泥悬浮层位于污泥床上部,占据反应区容积的70%左右,其中的污泥浓度要低于污泥床,主要由高度絮凝的污泥组成,一般为非颗粒状污泥,担负着反应器有机物降解量的10%-30%。三相分离器是反应器中最重要的设备,安装于反应器顶部,将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。它的作用是完成气、液、固三项分离,将附着在颗粒污泥上的气体分离,收集反应区产生的沼气,通过集气室排出反应器,使分离区的悬浮物沉淀下来,回落于反应区,有效地防止厌氧污泥流失,保证反应器中足够的生物量,降低出水中悬浮物的含量。UASB反应器处理工艺是目前研究较多、应用日趋广泛的新型污水厌氧生物处理工艺,具有其他工艺难以比拟的优点:一是可实现污泥的颗粒化,二是生物固体的停留时间可以长达200d,三是气、液、固的分离实现了一体化,四是通常情况下不发生堵塞。
IC反应器是新一代高效厌氧反应器,由上下两层UASB反应器串联而成,废水在反应器中自下而上流动,污染物被细菌吸附并降解,净化过的水从反应器上部流出。反应器按功能划分自下而上分为5个区:混合区、第一厌氧区、第二厌氧区、沉淀区和气液分离区。IC反应器具有容积负荷高、节省投资和占地面积、抗冲击负荷能力强、缓冲PH值等优点。UASB与IC反应器在运行上最大的差别表现在抗冲击负荷方面,IC可以通过内部循环自动稀释进水,有效的保证了第一反应室的进水浓度的稳定性。其次是它仅需要较短的停留时间,有效降解可生化性好的废水。
膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)是第三代厌氧反应器,于20世纪90年代初由荷兰Wageingen农业大学的ettinga等人率先开发的。其构造与UASB反应器有相似之处,可以分为进水配水系统、反应区、三相分离区和出水渠系统。与UASB反应器不同之处是,EGSB反应器设有专门的出水回流系统。EGSB反应器一般为圆柱状塔形,特点是具有很大的高径比,一般可达3~5,生产装置反应器的高度可达15~20米。颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触,强化了传质效果,提高了反应器的生化反应速度,从而大大提高了反应器的处理效能。具有有机负荷高、抗冲击能力强、占地面积小等优点。
关键词:城市污水;处理工艺;工艺流程;污水处理
一、引言
城市污水处理技术作为对中国的观点现状环境研究的一个分支,也有一大堆的进展,但仍落后于中国的城市发展水平。近年来,虽然在研究,一些设备和技术的发展,但总体上主要是一些借鉴和引进国外先进技术,经验和设备。
二、一级城市污水处理工艺
(一)活性污泥法
活性污泥法,提出絮凝吸附的基础上絮凝沉淀动力学和生物吸附理论,活化强化一级处理城市污水0。加强中除去污染物,包括污泥絮凝,吸附和生物代谢三种过程中的作用,这两个前主要作用。这个过程的特征是不沉淀的污泥和生物原水进入混合反应器中同时进行(吸附絮凝池),在机械搅拌下两者混合后,经过充分的絮凝吸附反应中,一个大的絮凝的污染物吸附的絮状物进入出水进入沉淀池,固 - 液分离,并在沉淀池流出物是最终的流出物。
(二)强化混凝沉淀法
目前在一些工业水处理和废水处理用强化混凝沉淀法。由于需要大量的投加混凝剂和出水水质往往戏剧性的变化,限制了它的应用在城市污水处理领域中,一般只用在城市污水的处理。近年来,随着许多新的,高效的,廉价的混凝剂广泛出现和自动化技术,混凝和生物废水处理,具有很强的竞争力进行比较。
(三)应用及发展趋势
在我们的国家,污水处理的现状,污水处理率一直不高,和基本措施,以解决城镇生活污水污染的主要建设生物处理工艺为二级城市污水处理厂,但它需要大量的投资及经营成本高。该国许多地区,尤其是在经济欠发达地区和中小城市,是要申请一个低投入,高污染物去除城市污水强化一级处理工艺。根据我们目前的水处理,混凝沉淀强化一级处理工艺在我国更经常的发展状况。在目前的发展阶段,治疗过程中专注于高效,低成本的絮凝剂和絮凝剂的研究和应用,同时与其他类型的无机混凝剂絮凝剂协同效应,以及主要的处理工艺设备选型优化等研究。
三、二级市政污水处理工艺
(一)序批式处理
SBR处理该批次的活性污泥法,它由一个或多个曝气反应细胞组合物,污水分批进入池的活性污泥法纯化后,将上清液排出池来完成一个运行周期。水每个工作周期序列完成后,将反应沉淀物,工艺排放物4。SBR工艺的特征在于,在一定的同质化调整功能,可缓解水质,水量的波动所引起的系统的不稳定。过程很简单,较少的处理结构,曝气反应池集曝气,沉淀,在一个污泥回流,省去初沉池,二沉池和污泥回流系统,污泥量少,易于脱水,控制一些工人艺条件,以实现更好的除磷,但也有连续在线分析自控仪器及高的缺点。
(二)脱氮除磷工艺
A2 / O工艺是厌氧)缺氧)好氧生物脱氮除磷工艺,该工艺可用于BOD5,SS,氮,磷有很高的去除效率,所谓的生物脱氮除磷工艺。 A2 / O工艺将分为厌氧生物反应器,缺氧和好氧段。在厌氧段,回流污泥中聚磷菌释放磷和五日生化需氧量已部分拆除。进入好氧,PAO加剧吸收磷,高磷污泥,污泥的方式,除磷排出; BOD5得到进一步去除,而NH3ON是硝化作用,通过与硝酸盐液体回流的方式来NHxON在缺氧反硝化进行混合,因而生物脱氮除磷工艺具有相同的功能。
(三)应用及发展趋势
主要的市政污水处理,以去除悬浮物,溶解性有机物,氮和磷。对于20万吨以上的城市污水处理厂日处理能力,最适合的过程是活性污泥法及其变形主要是一个完全混合曝气活性污泥法和氧化沟工艺。 5万至20万吨城市污水处理厂,除了这两种类型的进程,但也可用于序批式活性污泥法(SBR工艺)日处理能力。日处理能力更在1万?5万吨城市污水处理厂能技术,近年来,不断产生新的技术,但活性污泥的整体应用仍然占主导地位。去除有机碳的目的:活性污泥法,氧化沟,SBR工艺,生物滤池,曝气生物滤池,接触氧化,可根据不同的需求进行划分。 ?除了碳氮的目的:A / O法,氧化沟,交替运行的氧化沟,SBR工艺,CASS工艺,UNITANK工艺。 ?除碳脱氮除磷的目的:A2 / O法,交替运行的氧化沟,SBR和工艺品。国内和国际二级处理工艺的电流组合,存在的主要问题的发展趋势:的处理系统,污水处理工艺研究过程的模块化,污水,零排放研究,污水处理系统对照研究综合治疗的研究和开发的集成研究仪器的污水处理系统。
四、三城市污水处理工艺
(一)一般过程
常规三级处理过程是一个生物处理后增加絮凝,过滤,消毒等常规方法中,有砂滤法,膜过滤,反渗透,UV消毒,氯,臭氧消毒。一般来说,这些污水处理的单位成本相对较低,在经济上更可行。
(二)MBR技术
MBR技术也被称为膜生物反应器技术,利用选择性膜分离和效率,而使用的有效性和彻底性,将被删除,最大限度地生物处理的自来水工程的有害物质。膜生物反应器工艺,其特征在于通过膜分离系统,而不是传统的活性污泥法二次沉淀罐,减少了传统工艺的大部分处理单元,节省了大量的投资,并能与常规的水处理工艺大体相似。污水处理设备中的停留时间短,高对COD,NH3ON去除,生活杂用水水质标准,出水水质。
(三)LM深度处理工艺
LM先进的处理工艺是一种新型的生态处理工艺的基础上,增加一个改良和高效曝气泻湖湿地两个深加工单位,水的出水水质达到生活杂项标准厌氧池加好氧池。其过程是:生物厌氧池、封闭好氧池、开放式好氧池、澄清池、湿地、紫外线杀菌器、水库,或者通过接触氧化池及生态有氧氧化池,而不是一个封闭的游泳池,打开好氧池。 LM采用了先进的处理工艺是污泥,运行成本低,易于管理,而且还具有美化环境的功能。该方法更经济相比其他的水处理工艺。
(四)状态和使用的发展趋势
使用目前的常规处理工艺比较一般,在这个阶段MBR的方法我们的三级处理工艺也得到了广泛的应用,如水处理在北京长安街回活细胞。对于我们目前的实际情况来看,由于传统治疗过程中更方便,应用技术比较成熟,通常在选择过程中仍然选择传统的处理工艺。
五、结论
目前国外广泛的研究主要是生活污水,通过微专上处理和反渗透技术,以满足标准返水。湿地系统已被广泛应用在国外,我国也开始了这方面的研究工作。因为环境污染加剧,降低了巨型淡水资源,笔者相信,三级处理工艺将越来越受到重视。
参考文献:
[1]陆雍森.环境评价[M].上海:同济大学出版社,2000.
关键词:小城镇;污水处理;工艺
中图分类号:[F292] 文献标识码:A 文章编号:
一、城市污水处理现状
1.污水整体处理能力较低低,各地分布不均匀
尽管近年来我国城市污水处理发展很快,城镇生活污水处理率也有较大提高,目前达到43.8%,但和世界其他发达国家相比,差距仍然很大。截止2006年底,我国335个地级市中,只有243个城市建有不同规模的城市污水处理厂,仍有92个地级市在其辖区内没有一座污水处理厂。因此,我国的城市污水处理事业任重而道远,要实现“十一五”期末主要污染物同比下降10%的目标,必须大力发展城镇生活污水处理设施。
同时,我国的城市污水处理设施呈现地区分布不均的空间格局,城市污水处理厂主要集中在东部地区。目前东部地区有城市污水处理厂585座,污水处理能力4264万t/d,占全国污水处理能力的65.5%,而中部和西部地区的污水处理能力仅占全国的18.8%和15.7%。
2.污水资源化率不高,污泥利用率低
在我国,目前城镇生活污水再生利用量仅占污水处理量的4.6%,我国的污水资源化还有很大前景,尤其是在干旱、半干旱的缺水地区。污水处理厂形成的污泥由于含有寄生虫卵、病原微生物和重金属等有害物质,有恶臭,含水量高,不易填埋,如不妥善处理很容易造成二次污染。污泥又是养分种类丰富的复合肥料,只要经过处理,利用污泥施肥对作物生长十分有利。我国有些地区已经开始试验性开发利用污水处理厂的污泥,并取得了很好的环境和经济效益。目前,我国污泥利用率并不高,仅有20%,还有将近2.8%的污泥直接排向了外环境,造成了二次污染。
3.污水处理设施运行负荷率有待进一步提高
历年来,我国的城市污水处理设施平均运行负荷率在65~70%左右,还有一定的提高空间,造成运行负荷率不高的主要原因有两个: 城镇生活污水收集系统建设滞后,管网配套工程覆盖率低,污水不能全部收集进入污水处理厂,这是全国各地普遍存在的现象;城市污水处理设施设计规模过大,导致管理运行费用过高,或者是设计处理规模超过了实际的处理需求,造成“大马拉小车”的现象,直接导致污水处理运行负荷率不高。
4.污水处理厂运行费用高,处理费征收不到位
2006年,我国城市污水处理厂运行费用达101•6亿元,而征收的污水处理费为37•0亿元,仅占运行费用的36•4%,其余只能依靠政府补贴。这主要是由于在一些已建成污水处理厂的城市没有开征污水处理费,或者是污水处理收费标准和征缴率低导致的。
二、城市污水的来源及处理原因
城市污水通常由生活污水、工业废水和城市降水径流三部分组成,是一种混合污水。生活污水是指人们日常生活中的排水,经由居住区、公共场所、厨房、浴室等生活设施排出,其中有机污染物占约60%,如蛋白质、脂肪、糖类等;无机污染物占约40%,主要是泥沙和杂物等,此外还有洗涤剂以及病原微生物和寄生虫卵等。工业废水是从工厂生产过程中排放的废水,是城市污水中有毒污染物的主要来源。降雨径流是由城市降雨或冰雪融水形成的。工业废水因使用原材料及生产工艺的不同而有很大差异,其排放必须经由工厂处理达到相关标准,降雨径流则可以通过污水管道、雨水管道分别敷设的方法加以控制。因此,这里讨论的A2/O工艺处理的城市污水,主要针对的是城市生活污水。 城市污水净化处理后,可以排放水体,成为水体的补给水,也可以重新加以利用,而回用是最合理的出路,既可以节约和利用有限宝贵的淡水资源,又可以减少污水的排放量,减轻水污染。城市污水经二级处理和深度处理后回用的范围很广,可以用作工业冷却水,也可以用作园林绿化、浇洒道路、冲洗厕所等。为使城市污水能够循环利用,就必须针对所要处理的城市污水类型的特点,采用相应的废水深度处理工艺,执行相应的水质标准。
三、污水处理工艺选择准则
我国城市污水处理及污染防治技术政策中对污水处理的工艺选择提出了四条准则:
1.城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求,经全面技术经济比较后优选确定。
2.工艺选择的主要技术经济指标包括:处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。
3.应切合实际地确定污水进水水质,优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定,作出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时,应进行污水处理工艺的动态试验。
4.积极审慎地采用高效经济的新工艺。对在国内首次应用的新工艺,必须经过中试和生产性试验,提供可靠设计参数后再进行应用。
四、污水处理工艺处理
城市污水是城市下水道系统收集到的各种污水,是一种混合污水,一般氨氮超标比较常见一点,下面就分析系 高浓度氨氮废水处理工艺原理及技术特点。
4.1高浓度氨氮废水处理工艺
氨氮(NH3-N)即氨态氮,就是以氨的形态存在于水中的氮。氨氮都是以铵盐(NH4+)和游离氨(NH3+)两种形态存在,其比例高低取决于废水的PH值。当PH值高时,游离氨的比例就高,PH值低时,铵盐的比例就高,铵盐和游离氨的比例随着废水PH值的变化而变化。本工艺正是利用氨氮的这一特性通过加碱提高废水的PH值,使固氨转化成游离氨,然后用空气将游离氨吹脱。但传统的吹脱最多只能将70%左右的铵盐转化成游离氨。即使用上二次吹脱法去除氨氮也只能达到90%,最终达标还要续接A/O法,同时传统的吹脱法的气水比高达2000:1,能耗大、成本高。
本工艺最大的技术突破就是开发出了一高效复合药剂,它含有大量的0、H、OH、CH、CH2等原子和离子活性基团,在催化作用下药剂可以轻而易举地剩余氨水中的铵盐最大限度的转化成游离氨;同时可以最大限度地减少氨和其它混合气体中氨的分压,大大加快游离氨从剩余氨水中释出的解吸过程和解吸的传递速率,使转化的游离氨能够快速充分地与剩余氨水分离,实现氨水或硫胺的回收。药剂还具有强氧化还原作用,它可以在设备(如反应器或药槽)物理作用的配合下,将游离氨和其它含氮物质一起先转化成NH3、NH、NO、NO2,再经过还原作用变成无害的N2。经过药之后的废水,NH3-N指标可以降到15mg/l(国家一级排放标准)以下;酚、氰指标亦可去除90%左右,COD可以降低50-60%。完成药之后再续气浮、微电解、强化絮凝和曝气气生物过滤,即可使COD和多项指标达到一级排放标准。
4.2高浓度氨氮处理流程设计
1、废水首先排入调节池进行水量和水质调节。调节池有效容积为30m3,可以容纳两天以上的废水量。处理机组计划两天运行一次,每次运行一个白班(8小时)。
2、调节池出水通过水泵提升进入快速反应器。泵前投加碱液将PH值调至10.5-11.0。反应器出水口安装PH值自动检测仪,以准确测定进入塔的废水PH值是否符合技术要求。
3、废水进入塔之前投加药剂。塔用蒸汽对废水加温至600C。同时用鼓风机进行曝气。塔相关部位装有金属温度计测量水温。
4、从塔分离出来的NH3通过离心抽风机引入密封的氨水回收罐进行氨回收。
5、塔出水自流到过渡槽,再从过渡槽用泵进行第二次提升。
6、塔出水自流到混沉槽时,投加混凝剂和助凝剂搅匀后沉降。沉降后的上清液排入生化处理调节池。
7、经过公司生化系统进一步处理后,达标排放。
4.3高浓度氨氮废水处理装置及设备
1、废水贮存池兼事故池;
2、反应器:主要用于调节废水中的PH值;
3、塔:用于去除废水中的游离氨;
4、混沉槽:废水进行混凝沉淀后,上清液达标排放,污泥进入干化池;
5、污泥干化池:用于污泥干化;
6、化验室:用于安装化验设备作水质分析。
4.4水质监测
进水指标和出水指标:
设计进水指标:NH3-N :50000mg/l左右;
氰化物:2000mg/l左右。
设计出水指标:NH3-N
氰化物
[关键词]热处理 退火 正火 淬火 回火
中图分类号:TG161 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)21-0119-01
引言
21世纪是一个科技化信息化的时代,钢铁热处理的手段也有了很多方面的进步。钢铁处理方式对于工业发展有重要意义,我们需要不断学习研究钢铁热处理的方式,这样更能促进我国工业水平的提升,加快我国经济的发展。
1.钢铁热处理工艺的简介
热处理就是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构的工艺。不管是哪种热处理,都是分这三个阶段,不同的是加热温度、保温时间和冷却速度不同。热处理工艺的特点是不改变金属零件的外形尺寸,只改变材料内部的组织与零件的性能,所以热处理的目的是消除材料的组织结构上的某些缺陷,更重要的是改善和提高钢的性能,充分发挥钢的性能潜力,这对提高产品质量和延长使用寿命有重要的意义。钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类,常用的整体热处理有退火,正火、淬火和回火。
2.钢铁整体热处理工艺的具体步骤
2.1 退火
退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度(高于或低于使材料发生组织转变的临界温度),保持一定的时间,然后缓慢冷却的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长,冷却缓慢,可获得平衡状态的组织。退火是为了细化组织,提高性能,降低硬度,以便于切削加工;消除内应力;提高韧性,稳定尺寸;使钢的组织与成分均匀化,也可为以后的热处理工艺作组织准备。退火操作方法:将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度后,一般随炉温缓慢冷却。目的:1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。应用要点:1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料;2.一般在毛坯状态进行退火。退火常在零件制造过程中对铸件、锻件、焊件接进行,以便于以后的切削加工或为淬火作组织准备。
2.2 正火
将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火能细化组织,改善钢的性能,获得接衡状态的组织。正火与退火工艺相比,主要区别是正火的冷却速度稍快,所以正火热处理的生产周期短。退火与正火同样能达到零件性能要求时,尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理;而一般合金钢坯料常采用退火,若用正火,由于冷却速度较快,使其正火后硬度较高,不利于切削加工。正火目的:1.降低硬度,提高塑性,改善切削加工与压力加工性能;2.细化晶粒,改善力学性能,为下一步工序做准备;3.消除冷、热加工所产生的内应力。 应用要点:正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件,也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢,空冷可导致完全或局部淬火,因此不能作为最后热处理工序。
2.3 淬火
将钢件加热到临界点以上某一温度,保持一定时间后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。要获得马氏体组织,钢的冷却速度必须大于临界速度(所谓临界速度是获得马氏体组织的最小冷却速度),所以淬火与退火、正火在工艺上的主要区别是冷却速度更快。钢的种类不同,临界冷却速度不同,一般碳钢的临界冷却速度比合金钢大。所以碳钢加热后要在水中冷却,合金钢在油中冷却。冷却速度小于临界速度得不到马氏体组织,但冷却速度过快,会增大钢中内应力,引起钢件的变形,甚至开裂。 马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织,硬度高,塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高,所以高碳钢、碳素工具钢淬火后的硬度要比低、中碳钢淬火后的硬度高。相反,含碳量低,马氏体的塑性,韧性就较好。淬火目的:淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织;有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时,则是为了得到单一均匀的奥氏体组织,以提高耐磨性和耐蚀性。 应用要点:1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢;2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性,但会造成很大的内应力,降低钢的塑性和冲击韧度,故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
2.4 回火
钢件淬硬后,再加热到临界温度以下的某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。淬火后的钢件硬度高、脆性大,直接使用常发生脆断,一般不能直接使用,必须进行回火。根据回火温度的不同,回火可分为低温回火、中温回火和高温回火三种。低温回火 :淬火钢件在250℃以下的回火为低温回火。低温回火主要是消除内应力,降低钢的脆性,一般可保持钢件的高硬度,如钳工用的锯条、锉刀等。中温回火 :淬火钢件在250℃~500℃之间的回火为中温回火。淬火钢件经中温回火后可获得良好的弹性,如弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等。 高温回火:淬火钢件在高于500℃的回火为高温回火。淬火钢件经高温淬火后,具有良好综合力学性能。一般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后高温回火处理。回火目的:1.降低或消除淬火后的内应力,减少工件的变形和开裂;2.调整硬度,提高塑性和韧性,获得所要求的力学性能;3.稳定工件尺寸。 应用要点:1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火;在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火;以保持高的冲击韧度和塑性为主,又有足够的强度时用高温回火;2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火,因为会产生回火脆性。
3.钢铁表面热处理方式
火焰加热表面淬火
操作方法:用氧-乙炔混合气体燃烧的火焰,喷射到钢件表面上,快速加热,当达到淬火温度后立即喷水冷却。应用要点:(1)多用于中碳钢制件,一般淬透层深度为2~6mm;(2)适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。
感应加热表面淬火
操作方法:将钢件放入感应器中,使钢件表层产生感应电流,在极短的时间内加热到淬火温度,然后喷水冷却。应用要点:(1)多用于中碳钢和中碳合金结构钢制件;(2)由于肌肤效应,高频感应淬火淬透层一般为1~2mm,中频淬火一般为3~5mm,高频淬火一般大于10mm。
表面淬火目的:提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度,心部保持韧性状态。
4.结束语:
本文通过对钢铁热处理工艺的简单介绍和热处理的具体步骤分析,使我们能够了解到钢铁热处理的精华,希望能够能够促进钢铁的处理方式的进步,加速工艺的发展。
参考文献
[1] 冯广财.热处理行业中绿色制造技术浅谈[J]. 中国科技信息. 2011(07).
关键词:焦化废水;工艺;微生物
中图分类号:X703 文献标识码:A
引言:焦化废水是煤在高温干馏以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废水,成分复杂,含有大量的酚类、油、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物,氰化物、氨盐、硫氰化物和硫化物等无机化合物,现在成熟的处理焦化废水主要办法有物理法、化学法、生化法和物化法等;而目前大多数焦化厂主要综合采用生化法和物化法处理焦化废水。
1.焦化废水特点及处理方法
1.1焦化废水的来源
焦化厂是以煤为原料生产焦炭的工厂,同时生产化工产品和煤气,生产过程一般可分为煤的准备、炼焦、煤气净化和回收以及化学产品精制等步骤。焦化废水的来源主要来自两个方面:其一是来自装入炼焦炉的煤:主要是煤的运输、破碎和加工过程中的除尘洗涤水,焦炉装煤或出焦时的除尘洗涤水,焦炭转运、筛分和加工过程的除尘洗涤水。这类废水主要含有高浓度悬浮固体(煤屑、焦炭颗粒物),一般经澄清处理后可重复使用。其二是产生于焦化生产过程中的生产污水、蒸汽等。
1.2焦化废水的特点
不同焦化厂的焦化废水因煤原料和副产品回收工艺的不同,其所含污染物的种类和含量会存在较大区别。通常,焦化废水有机物、氨氮浓度较高,所含有机物种类繁多,以酚类化合物、多环芳香族化合物、氮硫杂环化合物及脂肪族化合物为主。
根据焦化废水的所含污染物类型,可设计针对性强的物化组合工艺。M.K.Ghose等的研究表明,在焦化废水COD、BOD和氨氮分别为692.11mg/L、80.60mg/L和454.95mg/L时,经蒸氨吹脱、沸石吸附、多介质过滤和活性炭吸附组成的物化组合工艺处理后,出水COD、BOD和氨氮分别可达到15mg/L、7mg/L和42mg/L。
焦化废水属高浓度有机废水,完全采用物化处理成本高,因此在实际应用中物化处理工艺多用于废水预处理以改善生物处理段的进水水质和用于生物出水深度处理使废水达到排放标准。
2.生物处理技术的研究
2.1厌氧水解
对高浓度难降解有机废水,在好氧生物处理前先通过厌氧水解酸化提高废水的可生化性已成为水处理界的一个共识。目前国内焦化废水处理工程中采用厌氧水解工序的尚不多见,有的工程公司甚至直言不需要采用厌氧水解或认为厌氧没有效果。本方案认为,水解酸化技术应用于高浓度焦化废水主要有以下好处:(1)提高废水的可生物降解性:水解酸化菌耐高浓度酚毒害的能力远远高于好氧细菌,并可将苯环打开,有利于后续的好氧降解。(2)本身可以降解COD。(3)厌氧本身无需氧气供给,为节能工艺,能耗低,减少运行费用。同时后续好氧负荷降低,能耗也低。
图4-2 焦化废水COD、BOD5的厌氧水解降解曲线
图4-2焦化厂焦化废水COD、BOD5的厌氧水解降解曲线。可见,(1)厌氧水解对焦化废水COD、BOD均具有较好的降解作用,反应4小时,COD、BOD分别由1676 mg/L和832mg/L 降低到914 mg/L和496mg/L,去除率分别为45.5%和40.4%。随着反应时间的延长,废水的COD逐步降低,反应进行到8小时, COD降低到887mg/L,至反应48小时,COD降低到774mg/L。(2)厌氧水解去除COD、BOD的速率表现出先快后慢的规律。在厌氧水解反应的前4小时,微生物优先利用易降解有机物使废水的COD、BOD5大幅度降低,随着更多的复杂大分子有机物被转化为易降解有机物,废水的BOD5 又得到提高,当反应时间延长至22小时,由于水解产生的小分子有机物亦被微生物利用,废水的BOD5 又开始降低。(3)检测表明,随着厌氧水解反应时间的延长,BOD5/COD升高,反应8小时就达到最高值。
2.2曝气生物滤池
曝气生物滤池是生物接触氧化作用和物理过滤相结合的废水处理技术。有人研究了以粉煤灰陶粒为滤料的上流式生物滤池处理焦化废水的效果,在气水比0.5~1、水力负荷为0.05~0.2m3/(m2·h)、进水COD820mg/L的条件下, COD的去除率达90%以上,但硝酸菌的生长会受到较高的COD和氨氮浓度的抑制而使氨氮去除效果受到影响,在进水氨氮浓度为160mg/L时、水力负荷为0.1 m3/(m2·h)条件下,氨氮的去除率仅达到45%。
2.3复合生物反应器
复合生物反应器是指生物反应器中同时存在附着和悬浮两相生物。复合生物反应器中污泥浓度保持较高,能提高抗冲击负荷能力和对毒性物质的适应能力。
3.焦化废水组合处理工艺
3.1 传统工艺
焦化废水的传统处理工艺流程为“调节、除油—A/O(缺氧/好氧)生物处理—混凝沉淀”。为了降低废水中有毒物质对微生物的抑制作用,大多传统工艺中常常采用在调节池或缺氧池中加1~3倍稀释水以降低有毒物质的浓度。
传统处理工艺中尽管加入了大量的稀释水, 出水COD或氨氮不达标仍是当前含氮综合化工废水、焦化废水处理的难题。有的在正常情况下出水氨氮浓度可降低到25mg/L以下,但硝化系统比较脆弱,一旦发生水质冲击,恢复氨氮处理效果的时间长达半个月以上。
总结起来,传统处理工艺主要存在有如下不足:需要在调节池大量稀释水,浪费珍贵的水资源(在水资源匮乏地区更不可取)。池容大,基建投资高。加入大量稀释水后,大大增加了废水处理量,相关的处理设备及构筑物也相应增大。耗电大,运行成本高。处理设备增大,相应的电耗也急剧增加。抗水质冲击能力差。
3.2目前焦化废水处理现状
国内焦化厂的废水处理系统主要采用一级处理和二级处理,采用三级处理的还很少。一级处理是指从高浓度污水中回收利用污染物,其工艺包括氨水脱酚、氨气蒸馏、终冷水脱氰等。二级处理主要指焦化废水无害化处理,以活性污泥法为主,还包括强化生物处理技术如生物铁等。三级深度处理指在生物处理后的水仍不能达到排放标准时或者要求污水回用时所采用的再次深度净化,其主要工艺有氧化塘法,化学混凝沉淀、过滤法,活性炭吸附法等。
目前,国内大部分焦化厂采用成本相对较低、技术成熟的生物处理方法为焦化废水处理工艺的主体。根据统计结果及笔者调研,目前国内焦化废水的处理现状是:
各焦化厂的废水水质有较大差别,经蒸氨处理后的焦化废水COD一般仍在1000~3000mg/L,少数低于1000mg/L,但有的高出5000mg/L。
国内焦化废水处理的主流工艺为预处理—生化处理—后处理,大部分生物处理采用A/O脱氮工艺,在去除有机物的同时去除废水中的氨氮。
预处理多采用除油措施以降低废水中的油类,为微生物生长创造有利条件。
后处理多采用混凝沉淀以降低最终出水的悬浮物和有机物,少数焦化厂采用碳滤、沸石过滤或氧化等物化技术,使得最终出水水质明显优于普通固液分离技术,但处理成本高。
因此,随着经济的发展和国家对环保工作要求的提高,不加稀释水、耐水质冲击能力强、运行费用低的高效、实用、稳定的焦化废水处理技术仍是目前水处理界的研究热点及生产企业的企盼之一。
4.结语
总之,我们应根据焦化废水的特点,深入研究先进的处理技术,寻求既高效又经济的处理方法,降低运行费用,提高达标率,改善环境质量,减轻焦化废水对各地水体的污染,实现水资源的循环利用。这既是当前经济建设需要解决的现实问题,也是未来技术攻关所需要面对的的重点。 生化法具有废水处理量大、处理范围广、处理成本低、无二次污染等优点,是焦化废水处理的最主要方法;而物理化学法是对生化法的有益补充。利用多种方法的协同作用处理焦化废水, 可发挥各自的优点,有助于更进一步地提高处理效率。因此,多种方法的有机组合、联用是焦化废水处理技术的发展方向。
参考文献:
关键词:制浆;造纸;废水处理;工艺
Abstract: The paper industry is a large amount of water in the traditional, one of the important sources of pollution is also caused by water pollution, this paper introduces the sources and characteristics of paper mill wastewater,according to the characteristics of wastewater with different process, for different process were compared.
Key words: pulping; papermaking; wastewater treatment; process
中图分类号:[R123.3]
目前,我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居各类工业排放量的首位,造纸工业对水环境的污染为严重,它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题,也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。吨纸排水量一般在100~200m3/t,最低已达到22m3/t纸(中华纸业),最高超过250m3/t纸,在造纸废水中,不仅含有大量造纸原料(约有20%原料)随废水流失,而且含有大量化学药品及其他杂质,所以如果造纸废水不经处理任意排放,会对水体造成极大的危害。
一 造纸废水的来源与特点
1.1 蒸煮工段废液
黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上,且具有高浓度和难降解的特性,它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有3 种,即木质素、聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质,作为化工原料具有广泛的用途,聚戊糖可用作牲畜饲料。
1.2中段水
制浆中段废水是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水,颜色呈深黄色,占造纸工业污染排放总量的8%~9%,吨浆COD 负荷310kg 左右。中段水浓度一般在1,000~1,500mg/L,BOD 和COD 的比值在0.20~0.35 之间,可生化性较差,有机物难以生物降解且处理难度大。中段水中的有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等,以可溶性COD为主。其中,对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水,如氯化漂白废水、次氯酸盐漂白废水等。次氯酸盐漂白废水主要含三氯甲烷,还含有40 多种其他有机氯化物,其中以各种氯代酚为最多,如二氯代酚、三氯代酚等。此外,漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二噁英,对生态环境和人体健康造成了严重威胁。
1.3、白水
白水即抄纸工段废水,它来源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分,以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等,以不溶性COD为主,可生化性较低,其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量较大,但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。现在几乎所有的造纸厂造纸车间都采用了部分或全封闭系统以降低造纸耗水量,节约动力消耗,提高白水回用率,减少多余白水排放。
这些污水中含有的主要污染有以下几种:
A、悬浮物:包括可沉降悬浮物和不可沉降悬浮物,主要是纤维和纤维细料(即破碎的纤维碎片和杂细胞)。
B、易生物降解有机物: 包括低分子量的半纤维素、甲醇、乙酸、甲酸、糖类等。
C、难生物降解有机物: 主要来源于纤维原料中所含的木质素和大分子碳水化合物。
D、毒性物质: 黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸等。
E、酸碱毒物: 碱法制浆污水ph值为9~10;酸法制浆污水ph值为1.2~2.0.
F、色度: 制浆污水中所含残余木质素是高度带色的。
二 废水处理工艺
2.1物理化学法
物理化学法包括对悬浮物、粒子、色度和有毒化学物的沉积、浮选、吸附、筛选、凝固、氧化、臭氧化作用、电解、反渗透、超滤和纳滤等。
2.1.1 气浮和沉淀
采用气浮或沉淀方法,通过投加混凝剂,可去除绝大部分SS,同时去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD5。其典型的处理工艺流程如下:
污水筛网集水池气浮或沉淀排放
气浮和沉淀均为物化处理方法,处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关,其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率,通常能达到70%~85%。对吨纸污水排放量>150m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业,通过气浮或沉淀处理,出水水质指标可达到或接近国家排放标准。。
2.2生物处理
2.2.1 活性污泥法
Knudsen等人报道通过二级活性污泥工艺处理废水对于BOD、可溶性COD有很高的去除效果; Hansen等人报道改进的活性污泥床工艺处理废水,COD、BOD的去除效果分别从51%上升到90%,70%上升到93%。Chandra报道通过活性污泥中的微生物群(如假单孢菌、柠檬酸细菌、肠道细菌等)的生物降解可有效去除废水中的色度、BOD、COD、酚类和硫化物等。施英乔等人研究发现,活性污泥法处理过程的厌艺处理废水, COD、BOD的去除效果分别从51%上升到90%,70%上升到93%。Chandra报道通过活性污泥中的微生物群(如假单孢菌、柠檬酸细菌、肠道细菌等)的生物降解可有效去除废水中的色度、BOD、COD、酚类和硫化物等。施英乔等人研究发现,活性污泥法处理过程的厌氧、缺氧、好氧环境抑制了引起污泥膨胀的丝状菌的繁殖生长,同时证明了活性污泥法的优势。
2.2.2厌氧处理
1980年以前,厌氧工艺基本不用于制浆造纸废水的处理,认为更适合处理高浓度有机废水。厌氧过滤、上流式污泥反应器(UASB )、流化床、厌氧塘以及厌氧接触反应器等厌氧工艺现已被用于制浆造纸废水的处理。Chen和Horan研究报道用UASB工艺处理制浆造纸废水,废水停留时间为6h,废水中的COD、硫化物的去除率达66%和73%。
2.3物化与生化处理相结合
物化加生化处理方法的典型工艺流程如下:废水筛网调节沉淀或气浮A/O或氧化沟二沉池排放A/O(缺氧—好氧)处理工艺,通过缺氧段的微生物选择作用,只是对有机物进行吸附,吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此A段停留时间短,约在40~60min。由于A段微生物的筛选和对有机物的吸附作用,能有效地抑制O段丝状菌生长,控制污泥膨胀。当废水经过混凝沉淀或气浮处理后,A/O工艺的有机负荷为0.5kgCOD/(kgMLSS·d)时,其COD去除率可达90%左右。宁波中华纸业有限公司的废纸造纸废水的COD在1500~3000mg/L,经混凝沉淀加A/O生化法处理,出水COD为60~100mg/L,各项指标均达到国家排放标准的要求。
2.3化学处理
为降低外排水的COD、色度等指标,进一步去除废水中的污染物,必须采取有效的方法进行深度处理,其中有
2.3.1 化学氧化法
对于大多数常规方法不能奏效的难降解污染物,化学氧化法常起到相当重要的作用。而高级氧化法由于明显的优势近年来得到广泛研究。以H2O2和微电解法联用对生化处理后的中段废水进行深度处理,脱色率达98%以上,CODCr去除率达78%,效果良好。
高级氧化技术是利用活性极强的羟基自由基(HO・)有效降解水中污染物的化学反应。高级氧化技术是深度处理废水的有效途径,它是利用强氧化剂把污染物氧化成较易生物降解或较易吸附除去的终产物或中间产物。该方法具有反应时间短,易于自动控制,无二次污染等特点。
三 结语
随着科技的不断进展,制浆造纸废水处理和资源化技术日新月异。传统的废水处理回用技术不断被革新和发展,同时,出现了许多更新的、更先进的技术。对于黑液的处理,碱回收仍是最经济、最有效的途径。除了漂白段废水由于对厌氧菌毒性高,不适宜采用厌氧法处理外,各种不同工艺生产的制浆造纸废水均可采用厌氧和好氧法,厌氧法与好氧法结合处理效果更佳,可以充分利用两种方法的优势性。废水和资源是对立统一的,废水可以被认为是有待于开发的资源,只要技术过关、措施得当,废水完全可以转化为资源。
参考文献:
自1906年美国伯明翰的 Thomas Watts Coslett首创磷化技术以来,锌系磷化技术﹑铁系磷化技术﹑改良的锌系磷化技术﹑无镍磷化技术以及氧化铁系磷化技术在金属表面预处理领域中的应用越来越广 。汽车﹑家电的一些零部件涂装的前处理一般都采用磷化处理技术,尽管磷化处理技术在生产上已获得广泛的应用,但其处理工艺具有耗能多﹑重金属离子含量超标﹑含有致癌物质﹑废水废渣排放多等缺点,对环境及人们的生活造成极大的危害 。由于在环保性及使用成本方面的优势,新型的环保、节能、低排放、低使用成本的金属表面硅烷处理技术成为人们研究的重点。
关键词:铝合金研究成果硅烷处理
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、课题国内外现状
硅烷化处理是以有机硅烷为主要原料对金属或非金属材料进行表面处理的过程。硅烷化处理与传统磷化相比具有以下多个优点:无有害重金属离子,不含磷,无需加温;硅烷处理过程不产生沉渣,处理时间短,控制简便;处理步骤少,可省去表调工序,槽液可重复使用;有效提高油漆对基材的附着力;可共线处理铁板、镀锌板、铝板等多种基材。
目前硅烷技术在欧美的普通工业, 如家用电器﹑汽车零部件﹑ 机械及电信设备等领域得到应用, 并将逐步取代铁系和锌系磷化。 德国凯密特尔公司和美国依科公司的硅烷表面处理技术已在欧洲和美国获得广泛应用。 2003年, 硅烷化处理技术在德国宝马汽车公司进行了试验 测试结果达到了宝马的测试指标 随后硅烷化处理技术在欧美一些国家的汽车公司进行了整车或车身零部件的测试。
二、研究主要成果
1.作用机理
硅烷含有 2 种不同的化学官能团,一端能与无机材料(如玻璃纤维、硅酸盐、金属及其氧化物)表面的羟基反应,另一端能与树脂生成共价键,从而使 2 种性质差别很大的材料结合起来,起到提高复合材料性能的作用。硅烷化处理可描述为 4步反应模型:(1)与硅相连的 3个 Si─OR基水解成 Si─OH;(2)Si─OH之间脱水缩合成含 Si─OH 的低聚硅氧烷;(3)低聚物中的 Si─OH 与基材表面上的 OH 形成氢键;(4)加热固化过程中伴随脱水反应而与基材以共价键连接。为缩短处理剂现场使用所需的熟化时间,硅烷处理剂在使用前需进行一定浓度的预水解。
水解反应
在水解过程中,硅烷间会发生缩合反应,生成低聚硅氧烷。低聚硅氧烷过少,硅烷处理剂现场的熟化时间延长,影响生产效率;低聚硅氧烷过多,则使处理剂浑浊甚至沉淀,降低处理剂稳定性及影响处理质量。
3. 成膜反应
成膜反应是影响硅烷化质量的关键步骤,成膜反应进行的好坏直接关系到涂膜耐蚀性及对漆膜的附着力。因此,硅烷化前的工件表面应除油完全。硅烷化前处理最好采用去离子水,进入硅烷槽的工件不能带有金属碎屑或其他杂质, 处理剂的 pH等参数控制也十分重要。
三、硅烷处理与磷化处理的比较
1.工位工序
硅烷化处理在操作工艺上有所改进,现有磷化处理线稍加改造即可投入硅烷化生产。传统磷化工艺和硅烷化处理比较列于表 1。由表 1 可知,硅烷化处理与磷化处理相比可省去表调及磷化后 2 道水洗工序。因硅烷化处理时间短,故原有磷化生产线无需设备改造,只需调整部分槽位功能即可进行硅烷化处理:①预脱脂、②脱脂、③水洗保留,④水洗改为脱脂槽,⑤ 表调、⑥ 磷化改为水洗槽,⑦水洗改为硅烷化处理,⑧备用。在改换槽位功能的同时,可提高链速进行生产,提高生产效率。
2.处理条件
传统磷化处理后的沉渣、含磷及磷化后废水处理等问题,一直困扰着涂装生产企业。随着国家对环保及节能减排的重视程度不断提高,在未来的时间里,涂装行业的环保及能耗问题将会越来越突出。硅烷化处理在此方面有了很大程度的改善。
3.处理方式
工件处理方式,是指工件以何种方式与槽液接触达到化学预处理之目的,包括全浸泡式、全喷淋式、喷淋浸泡组合式、刷涂式等。它主要取决于工件的几何尺寸形状、场地面积、投资规模、生产量等因素的影响。例则几何尺寸复杂的工件,不适合于喷淋方式;油箱、油桶类工件在液体中不易沉入,因而不适合于浸泡方式。
4.全浸泡方式
将工件完全浸泡在槽液中,待处理—段时间后取出,完成除油或硅烷化等目的的—种常见处理方式,工件的几何形状繁简各异,只要液体能够到达的地方,都能实现处理目标,这是浸泡方式的独特优点,是喷淋、刷涂所不能比拟的。其不足之处,是没有机械冲刷的辅助使用。并且像连续悬挂输送工件时,除工件槽内运行时间外,还有工件上下坡时间,因而使设备增长,场地面积和投资增大,并目工序间停留时间较长,易引起工序间返锈,影响硅烷化质量。
5.全喷淋方式
用泵将液体加压,并以0.1—0.2Mpa的压力使液体形成雾状,喷射在工件上达到处理效果。优点是生产线长度缩短,相应节首了场地、设备。不足之处是,几何形状较复杂的工件,像内腔、拐角处等液体不易到达处,处理效果不好,因此只适合于处理几何形状简单的工件。并且能有效的减小首次投槽费用。
6.喷淋_浸泡结合式
喷淋_浸泡结合式,一般在某道工序时,工件先是喷淋,然后入槽浸泡,出槽后再喷淋,所有的喷淋、浸泡均是同—槽液。这种结合方式即保留了喷淋的高效率,提高处理速度,又具有浸泡过程,使工件所有部位均能得到有效处理。因此喷淋结合式前处理即能在较短时间内完成处理工序,设备占用场地也相对较少,同时又可获得满意的处理效果。在硅烷化处理中可考虑脱脂工序采用喷淋一浸泡结合式。
7.刷涂方式
直接将处理液通过手工刷涂到工件表面,来达到化学处理的目的,这种方式—般不易获得很好的处理效果,在工厂应用较少。对说大型、形状较简单的工件,可以考虑用这种方式。
8.工艺流程
预脱脂─脱脂─水洗─水洗─(纯水洗)─硅烷处理─烘干─喷粉。
四、发展趋势
近年来人们在硅烷的选择、成膜工艺和硅烷的改性上已经有了深入的研究,并取得了一系列成果,金属表面硅烷化处理已经开始应用于多种金属的腐烛防护。未来一段时间内,对于防护性硅烷膜的研究将主要集中一下几个方面:
1、目前的研究主要集中于铝、锌等金属或合金方面,而在其他材料比如碳钢等工程金属材料,尤其是应用于高温环境下的金属材料,还需要进一步的研究。
2、在功能有机硅烷溶液中加入添加剂比如表面活性剂,或者硅烷与其他材料组成的复合涂层也是金属表面功能有机硅烷化处理研究的新方向。
3、后续涂层的研究,硅烷膜层只是作为金属基体的暂时性保护涂层或者中间涂层,通常都需要进一步涂装,找到与硅烷膜结合良好的后续涂层将成为将来的研究人点。
五、存在问题
工艺设计上几点注意事项:
在工艺设计中有些小地方应该十分注意,即使有些是与设备设计有关的,如果考虑不周,将会对生产线的运行及工人操作产生很多不利的影响,如工序间隔时间,溢流水洗,工件的工艺孔,槽体及加热管材料等。
1. 工序间隔时间
各个工序的间隔时间如果太长,会造成工件在运行过程中二次生锈,最好设有工序间水膜保护,可减少生锈。生锈的工件,严重影响硅烷化效果,不能形成完整的硅烷膜,所以应尽量缩短工序间的间隔时间。工序间的间隔时间若太短,工件存水处的水,不能完全有效的沥干,产生串槽现象,特别在喷淋方式时, 会产生相互喷射飞溅串槽,使槽液成分不易控制,甚至槽液遭到破坏。因此在考虑工序间隔时,应根据工件几何尺寸、形状,选择—个恰当的工序间隔时间。
2. 溢流水清洗
提倡溢流水洗,以保证工件充分清洗干净,减少串槽现象。溢流时应该从底部进水,对角线上部开逆流孔溢流。
3. 工件工艺孔
对于某些管形件或易形成死角存水的工件,必须选择适当的位置钻好工艺孔,保证水能在较短的时间内充分流尽。否则会造成串槽或者要在空中长时间沥干,产生二次生锈,影响硅烷化效果。
六、参考文献
[1]胡虎,荣光,张天鹏.金属表面硅烷化处理在汽车零部件行业中的应用[J] .电镀与涂饰,2009.28(9):70-73
[2]王锡春.硅烷在涂装前处理工艺中的神奇应用[J] .上海涂料,
2010.4(28):24-28
[3]赵贞, 张文龙 ,陈宇,等.偶联剂的研究进展和应用[J].塑料助剂,2007.3(34):4-10
【关键词】中水处理;石灰软化处理
【中图分类号】R123.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158(2012)09-0192-01
1、工艺流程
来水进入中水池,经提升泵升压后,进入污水石灰深度处理站,在压力混合器完成添加助凝剂和混凝剂后进入澄清池内,石灰乳添加在进水管的出口处,在澄清池中实施软化反应、絮凝澄清过程。石灰乳的加入量利用澄清池第二反应室入口的PH值控制。
澄清池出水,经气水分离,进入双室过滤器,在双室过滤器中实现过滤过程。双室过滤器为二个过滤单元的叠加,每个过滤单元可以独立运行。双室过滤器的出水浊度
双室过滤器出水进压力式混合器,在压力式混合器中添加硫酸和二氧化氯,调节至出水pH=7.0~83。压力式混合器出水进入的软水池,经提升泵送至电厂用水部分。
澄清池排泥需根据流量累积或澄清池内第二反应室所测泥浆浓度进行排泥,排泥时间需在调试时确定。澄清池排泥进入泥浆池内,经泥浆泵打至污泥浓缩池内进一步泥水分离,分离后的浓浆被排泥泵送至脱水机,脱水后的泥饼由汽车外运,分离出的水由地沟进入废水池。
2、系统说明
2.1 澄清池
2.1.1 原水经进水管到第一反应室,一反应室进水口同时加入石灰乳、絮凝剂、助凝剂在第一反应通过搅拌与水混合,水流向上提升(15cm-20cm/s提升速度),由第一反应室顶部形成均匀矾花,均匀分散进入第二反应室,第二反应室液流分成两部分一部分向下,到达第二反应室底部,流速降低,进入分离区,另外大部分进入第一反应室底部,被搅拌提升到第一反应室再次搅拌充分混合。分离区内清液向上流,泥浆下沉,分离区上升流速小于0.8mm/s,利于沉淀形成。在分离区内清液与泥浆分离,泥浆层达到一定浓度,沉淀到池底,由中心传动刮泥机刮入中间泥斗,通过自身水压将泥浆排出池底。
2.2 污泥浓缩池系统
通过泥浆泵将泥浆池内的泥浆输送至污泥浓缩池,进行泥水分离后,清水溢流至地沟回收到废水池,泥浆由排泥泵输送至脱水机系统进行脱水。浓缩池的进泥浆量必须稳定,
2.3 过滤器系统:
2.3.1 过滤器运行周期控制
过滤器运行周期,根据调试确定。当澄清池正常处理水量运行,出水浊度≤15毫克/升时,过滤器出水浊度应≤5FTU,当过滤器出水浊度>5毫克/升即为失效,以此确定运行周期。正常运行时过滤器运行周期按时问控制。过滤器出口设有浊度仪,当运行周期内出水浊度超标,浊度仪报警,此时,可人为发讯强制解列,进行反洗。
2.3.2 需要说明其他问题双室过滤器设备较大,承压较低,操作时严防憋压,在过滤器内设压力保护,即压力达到O.18MPa,持续一分钟以上时,说明反洗排水阀未打开,自动停反洗泵。过滤器处于备用状态时,排气阀呈开启状态防止压缩空气进气阀关闭不严,产生憋压。
2.4 加药系统
2.4.1 石灰加药
a石灰贮存及计量系统
本系统使用高纯度消石灰粉。外购消石灰粉采用汽车罐车运输,配有气力卸料系统,通过密闭管路系统将石灰粉输送到石灰贮存箱。贮存箱上部设布袋除尘器,防止灰尘外溢。当卸料时,石灰贮存箱下部设有振动电机,保证下料通畅。
b石灰乳的输送及配制:(本系统采用石灰湿法计量)
石灰乳的配制采用体积计量,确保石灰乳的浓度稳定。在消石灰贮存箱下部设置石灰计量斗,计量斗的上下设气动插板阀。在计量斗的下方设石灰乳配制箱,配制箱与石灰乳搅拌箱之间设石灰乳输送泵和水力旋流捕砂器。当石灰乳搅拌箱液位处于低位时,石灰乳输送泵启动向搅拌箱送乳,当搅拌箱液位处于高位时,停输送泵并冲洗水力旋流捕砂器和排渣,输乳完成。配乳系统开始进行配乳操作,即利用在石灰乳配制箱内添加一定体积的软水和消石灰粉,配制成5%左右浓度的石灰乳,当配乳完成后待用。
2.4.2 凝聚剂加药系统
凝聚剂选用固态聚合硫酸铁,设聚合铁配制箱,采用人工投药。进水至指定的液位后,启动循环泵搅拌一定的时间配成一定浓度的溶液(以铁计)。然后通过输送泵送至搅拌箱。利用输送泵自动保持搅拌箱的液位,即低位启动输送泵,高位停泵。聚合铁的加入量一般为5-10mg/1(以铁计),调试时选定最佳值。
2.4.3 助凝剂加药系统
助凝剂溶液配制,采用自动配制。料斗中的粉状药剂经定量供料装置送入混合器中,与水进行完全混合后进入溶液箱中,混合液经多次搅拌后混匀投加浓度的溶液,最后进入贮液室内,经计量泵投加至加药点。
2.4.4 二氧化氯加药系统
双室过滤器过滤的出水,采用二氧化氯进行杀菌处理。选用复合型二氧化氯发生器,连续投加在过滤器出口处的压力式混合器。利用压力式混合器出水在线余氯仪自动调节二氧化氯加入量;
2.4.5 加酸调PH值系统
在双室过滤器之后的压力式混合器前部设加酸调PH,利用压力混合器出水在线PH表自动添加,保持出水PH=7.0~83。
2.5 压缩空气系统
压缩空气作为站内气动阀门的气源,兼作双室过滤器反洗用的备用气源。根据系统内气动阀门的数量及连续操作启动阀门的数量计算压缩空气罐容量。
2.6 废水回收系统
双室过滤器的反洗排水、浓缩池上清液、脱水机的排水及其他杂用排水,都排至废水池,通过废水回收泵送到澄清池回收。在废水池高位时,启动废水回收泵,当废水池水位达到低位时,停回收泵,为保持澄清池稳定运行应根据系统运行工况适当调整废水回收泵的流量,尽可能使废水回收泵连续运行。
根据废水池的沉泥情况,定期启动废水池排泥泵,将废水池中的污泥送到浓缩池