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　　1、廢水來源及組成含量

　　水性涂料主要以丙烯酸乳液、EVA乳液、丁苯乳液或苯丙乳液等作為原料，其生產(chǎn)過程中本身并無工藝廢水產(chǎn)生，但在原料液抽取、更換品種和清洗原料包裝桶及設(shè)備時需用大量的水沖洗，從而產(chǎn)生白色的、穩(wěn)定性很強的高濃度乳液廢水。這種廢水不是連續(xù)排放的，水質(zhì)水量波動很大。一般每t水性涂料產(chǎn)品會產(chǎn)生0.2～1t廢水，其中含有乳液、顏料、助劑、苯乙烯單體及丙烯酸單體等，COD（化學(xué)需氧量）濃度在3000～10000mg/L之間，色度和懸浮物也很高。這種廢水既不能直接進入生產(chǎn)系統(tǒng)回用，排放又容易污染環(huán)境；也曾采用明礬破乳及超濾法等方法對其處理，但效果均不理想。本文采用絮凝劑法和深度氧化法處理水性涂料生產(chǎn)過程中廢水，實現(xiàn)了達標排放。

　　2、處理工藝流程及敘述

　　本研究新建了一套乳液廢水處理裝置，其工藝流程見圖1。

　　流程敘述：生產(chǎn)車間間斷排出的乳液廢水，通過管道進入廢水集中槽，不同濃度的廢水在集中槽中經(jīng)過一段時間的混合，成為雜質(zhì)含量均勻一致的體系；啟用上水泵將廢水泵入pH調(diào)節(jié)槽，使用NaOH溶液（燒堿）或生石灰將廢水的pH調(diào)節(jié)至8~9；廢水進入絮凝反應(yīng)槽，向其中加入破乳劑和絮凝劑，在攪拌的情況下，反應(yīng)0.5h左右；停止攪拌，靜置1h左右，廢水分層；下層廢泥使用廢泥泵泵入板框壓濾機壓濾，干泥集中送固廢填埋場填埋；濾液和絮凝反應(yīng)的清液集中進入深度氧化反應(yīng)槽，添加氧化劑，反應(yīng)1h左右，經(jīng)分析合格后，達標排放。

　　3、廢水處理工藝條件選擇

　　經(jīng)分析，水性涂料生產(chǎn)過程中排放的乳液廢水中化學(xué)組分可分成水溶和非水溶兩類：水溶的有乳化劑、丙烯酸、苯甲酸鈉、乙二醇、苯甲酸等；非水溶的包括苯乙烯、EVA、醋酸乙烯、丙烯酸及其酯類的高分子聚合物、滑石粉、鈦白粉、顏料等。這些不同的組分在斥力作用下保持著穩(wěn)定的分散體系，不凝聚沉降，久置不分層。采用合適的破乳劑和絮凝劑可以先將非水溶組分經(jīng)破乳、凝聚后從水溶液中沉淀下來，從而實現(xiàn)固液分離；再經(jīng)板框壓濾后，廢固去垃圾填埋處理；濾液和清液使用強氧化劑深度氧化處理，最后實現(xiàn)無害排放。

　　3.1 廢水pH值控制及中和劑的選擇

　　未經(jīng)處理乳液廢水，pH值在6左右。下文通過調(diào)節(jié)乳液廢水在不同的酸堿度（pH值），投入相同量的絮凝劑后，攪拌相同的時間，觀察絮凝效果。結(jié)果表明，廢水的pH值調(diào)至6～8時，投入絮凝劑并攪拌2min，發(fā)現(xiàn)廢液分層不好，即絮凝效果不佳；廢水的pH值調(diào)至8～9時，投入絮凝劑并攪拌2min，即有大顆粒絮狀沉淀出現(xiàn)，絮凝效果較佳；再將廢水的pH值調(diào)至9以上時，投入絮凝劑并攪拌2min，絮凝效果又變差。可見，能否取得最佳的絮凝效果，廢水的pH值控制至關(guān)重要。絮凝反應(yīng)時乳液廢水的最佳pH值為8～9。

　　廢水pH值的調(diào)節(jié)，可采用濃度30％的NaOH或生石灰等常用無機堿。燒堿價格比較貴，但用生石灰調(diào)節(jié)時，廢渣較多，各地可以根據(jù)具體情況決定。

　　3.2 破乳劑的選擇

　　有機相與水相的分離，一種最簡單有效的方法是采用破乳劑。破乳劑是一種用于脫水的非離子型表面活性劑，可以破壞乳液中穩(wěn)定的雙電層結(jié)構(gòu)以及穩(wěn)定乳化體系，從而實現(xiàn)兩相分離（使乳液中有機相和水分分離）。

　　常用的非離子型破乳劑主要有SP型破乳劑、AP型破乳劑、AE型破乳劑和AR型破乳劑。其中AR型破乳劑的特點是：在原油凝固點高于5℃的情況下有較好的溶解、擴散、滲透效應(yīng)，促使乳化水滴絮凝、聚結(jié)；能在45℃以下、45min內(nèi)，把含水率在50%～70%的原油中的水脫出80%以上，這是SP型、AP型破乳劑所不能比的。因此，本方案中選擇AR型破乳劑。

　　3.3 絮凝劑的選擇

　　采用帶有正（負）電性的基團中和水中一些帶有負（正）電性、難以分離的粒子或顆粒，降低其電勢，使其處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并利用其聚合性質(zhì)使得這些顆粒集中，再通過物理或化學(xué)的方法分離出來。一般將為達到這種目的而使用的藥劑稱之為絮凝劑。

　　絮凝劑按照其化學(xué)成分總體可分為無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。其中無機絮凝劑又包括無機凝聚劑和無機高分子絮凝劑；有機絮凝劑又包括合成有機高分子絮凝劑、天然有機高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。

　　無機凝聚劑包括硫酸鋁、氯化鋁、硫酸鐵、氯化鐵等。常用的有鋁鹽，如硫酸鋁Al（2SO4）3?18H2O（最早由美國開發(fā)并一直沿用至今，是一種重要的無機絮凝劑）和明礬Al（2SO4）3?K2SO4?24H2O；另一類是鐵鹽，如三氯化鐵水合物FeCl3?6H2O、硫酸亞鐵水合物FeSO?417H2O和硫酸鐵。

　　無機高分子絮凝物主要是鋁鹽和鐵鹽的聚合物，如聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合氯化鐵（PFC）以及聚合硫酸鐵（PFS）等。與其他無機絮凝劑相比，無機高分子絮凝劑絮凝效果更好，其原因有：能提供大量的絡(luò)合離子，能夠強烈吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯(lián)作用使膠體凝聚；能中和膠體微粒及懸浮物表面的電荷，降低δ電位，使膠體微粒由原來的相斥變?yōu)橄辔鼓z體微粒相互碰撞，破壞了膠團穩(wěn)定性，從而形成絮狀混凝沉淀，沉淀的表面積可達（200～1000）m2/g，吸附能力極強。

　　有機高分子絮凝劑（包括天然高分子和合成高分子兩大類）大分子中可帶有—COO—、—NH—、—SO3、—OH等親水基團，具有鏈狀、環(huán)狀等多種結(jié)構(gòu)。根據(jù)含有的官能團離解后粒子的帶電情況，可分為陽離子型、陰離子型、非離子型3大類。從化學(xué)結(jié)構(gòu)上可以分為：聚胺型，屬于低分子量陽離子型電解質(zhì)；季銨型，分子量變化范圍大，多為陽離子型電解質(zhì)；丙烯酰胺共聚物，分子量較高（可以幾十萬到幾百萬、甚至幾千萬），均以乳狀或粉狀的劑型出售，使用上較不方便，但絮凝性能好。有機高分子絮凝劑因分子量高、含活性基團多，具有用量少、浮渣產(chǎn)量少、絮凝能力強、絮體易分離、除油及除懸浮物效果好等特點，在處理煉油廢水及其他工業(yè)廢水、高懸浮物廢水及固液分離中有著廣泛的用途。特別是丙烯酰胺系列有機高分子絮凝劑，以其高分子量、絮凝架橋能力強，而顯示出在水處理中的優(yōu)越性；同時，聚丙烯酰胺還能與乳化劑反應(yīng)，起到破乳作用；與水解后帶羥基的有機物作用生成不溶性鹽。

　　從乳液廢水的成分分析和絮凝劑的性能對比，本方案選擇無機高分子絮凝劑聚合硫酸鋁作為主要絮凝劑，選擇有機高分子絮凝劑聚丙烯酰胺作為助凝劑。

　　3.4 氧化劑的選擇

　　深度氧化技術(shù)又稱高級氧化技術(shù)，以產(chǎn)生具有強氧化能力的羥基自由基（?OH）為特點，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應(yīng)條件下，使大分子難降解有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質(zhì)。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同，可將其分為光化學(xué)氧化、催化濕式氧化、聲化學(xué)氧化、臭氧氧化、電化學(xué)氧化、Fenton氧化等。

　　本方案采用Fenton氧化法，即利用亞鐵離子Fe2+和H2O2之間的鏈反應(yīng)催化生成?OH，將各種有毒和難降解的有機化合物徹底氧化，達到去除污染物的目的。Fenton氧化法特別適用于生物難降解或一般化學(xué)氧化難以奏效的有機廢水（如垃圾滲濾液）的氧化處理，處理效果影響因素主要為pH值、H2O2和鐵鹽的投加量。

　　3.5 最佳工藝控制條件

　　經(jīng)過試驗得出最佳助劑用量及絮凝反應(yīng)時間如下（以每t廢水為基準）：破乳劑（AR型），0.2kg；絮凝劑聚合硫酸鋁，1~2kg；助凝劑PAM，0.2kg；Fenton試劑，0.1kg；乳液廢水的最佳pH值，8～9；絮凝攪拌時間，30~40min。

　　4、廢水處理情況

　　采用以上工藝流程和最佳工藝控制條件對某公司水性防水涂料生產(chǎn)過程中無規(guī)律排放的乳液廢水進行處理，達到了無害化處理的目標。廢水的COD、SS（懸浮物）指標均達到排放標準，干泥進入固廢填埋場所填埋。廢水處理前后的指標見表1。

　　5、結(jié)論

　　采用絮凝法和深度氧化方法處理水性涂料生產(chǎn)過程中排出的乳液廢水，技術(shù)上可行，具有技術(shù)先進、處理效率高、操作簡便、占地面積少、裝置造價低、易于管理等優(yōu)點。該技術(shù)廢渣去除率在99％以上，處理后廢水的COD、SS指標遠遠低于國家排放標準的要求，實現(xiàn)了達標排放。