CN102616896B

CN102616896B - 从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置和方法

Info

Publication number: CN102616896B
Application number: CN 201210074666
Authority: CN
Inventors: 李长东; 陈清后; 余海军
Original assignee: FOSHAN BRUNP RECYCLING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2032-03-20
Also published as: CN102616896A

Abstract

本发明涉及从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，包括电荷凝集反应器；电荷凝集反应器内设有极板组；极板组包括多块平行立起的极板，位于最外侧的两块极板分别接外接电源的正负极；极板间设有横向设置的、绝缘的穿孔板。本发明还涉及从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理方法，依据废水含油量决定废水是否流经油水分离反应器。本发明具有结构简单、铁的去除效果好、悬浮物质的凝聚效果好、有效降低电耗的优点，尤其适用于报废汽车拆解厂的废水处理。

Description

从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置和方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置和方法，具体的说，涉及一种在制造行业汽车拆解厂产生废水的回用处理装置和方法，是一种在电荷凝集法的基础上进行的处理方法。

背景技术

随着经济持续、稳定、健康的发展，汽车工业的发展和汽车更新速度的加快，报废汽车的数量正在逐年增多，参与报废汽车拆解的企业如雨春笋遍布全国各地。2007年12月底，全国报废汽车回收拆解企业已近400家。但由于各地汽车拆解企业受技术水平、从业人员素质等因素的影响，拆解报废汽车所造成的资源浪费和环境污染一直无法得到有效控制，报废汽车拆解厂产生废水的水质特征及冲洗废水回收利用中存在的问题对废水的处理仍缺乏***的研究。

汽车拆解厂用于洗涤的废水大多使用自来水，大量消耗水资源。据不完全统计，全国多个城市的各汽车拆解厂的调查结果显示每年拆解冲洗洗涤量耗水超过80万吨。据自来水公司有关人士称，报废汽车厂、洗车场一年耗费的水，完全可以满足1万户普通家庭一年的生活用水。

而更让人担忧的是，一般的汽车拆解厂，特别是拆解时零部件的洗涤废水含油类、洗涤剂、各项污染指标(CODcr、BOD、SS、浊度)较高，如不经处理就直接排放，势必对水体造成污染。而现行的报废汽车拆解厂废水回用处理工艺回用率低、处理效果并不理想、在研究与应用上，还有大量的问题需要解决。这些污染物在排污管道中，往往造成管道堵塞；油脂还会污染地表、地下水质，严重影响了环境和居民的健康。

可见，节约用水、减少水污染是极需解决的问题。同时，随着报废汽车行业的发展，国家和相关部门应制定更加完善的制度和法规，规范该制造行业。节水和环保用水应随着一整套汽车美容发展同步兴起，一些新技术如：拆解路线循环利用水冲洗，无水冲洗技术，雨水冲洗等技术应采取一些激励措施加以实施。但根据实际情况，在制造行业的报废汽车拆解厂，洗车废水回用技术及雨水冲洗在我国的实施相对要容易一些。按不同的清洗方式可分为：机洗的废水和人工清洗的废水。一些发达国家大多采用机洗方式，零部件清洗时所采用的石油类物质较多，因此含油量较高。我国大多采用人工高压水清洗，废水中含的洗涤剂类物质相对较多。

传统工艺：采用沉淀再除油再进行过滤的处理工艺。处理后的污泥则直接送至污泥干化场中干化。这种传统的处理工艺普通适用于一般的报废车废水处理，但由于该工艺有专门的除沙、除油工艺，占地面积较大，出水虽满足废水排放标准，但却在总大肠杆菌、浊度等指标上不一定满足《中华人民共和国生活杂用水水质标准》的回用水要求。因此，若需回用则还要有更为严格的深度处理工艺。

通过某报废汽车拆解厂的水样分析表明，废水所含的污染物主要有：有机物，悬浮性固体，阴离子合成洗涤剂以及油类物质等。要是不经处理而直接排放，会对水体造成污染，影响人类的健康。油类是零部件清洗废水的主要污染物质。从而，根据油类污染物的情况将废水分为两大类：一类是含油量较少，含洗涤剂和泥砂较多的洗车废水，处理方法主要包括泥沙等颗粒物，有机物和阴离子洗涤剂等；第二类是含油量，泥砂，洗涤剂类物质均较高的洗车废水，这类废水的处理工艺相对复杂。除了做第一类的工段外，还要设有除油池、气浮池等设备，而且汽车拆解厂的部件清洗是根据不同回收量的处理而选择不同的废水处理设备。因此，需要有一套设备，处理不同的废水时，启动该套设备里不同的设备，即同一套设备可处理多种废水。多次的实验表明报废部件旧车清洗是含有多种成分的电解质溶液，是有一定的导电性，在外接电流的情况下，废水中的化学成分、不溶性物质发生变化。

传统的电荷凝集反应器，包括：外部的反应容器以及内部的电荷凝集装置。废水流经电荷凝集反应器时，主要是去除废水中的铁，以及造成浑浊的物质，例如胶体颗粒和细小悬浮物质。然而传统的电荷凝集反应器的废水处理效果不好，因此需要对电荷凝集反应器的结构进行进一步的优化。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种结构简单、铁的去除效果好、悬浮物质的凝聚效果好、有效降低电耗的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置和方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，包括电荷凝集反应器；电荷凝集反应器内设有极板组；极板组包括多块平行立起的极板，位于最外侧的两块极板分别接外接电源的正负极；极板间设有横向设置的、绝缘的穿孔板。

采用这种结构后，核心设备电荷凝集反应器主要是利用阳极随着流出的电流而逐渐被氧化产生离子间相互作用力导致带负电的胶体的压缩双电层作用。水中离子的电性与阳极电解液的反离子中和作用，从而引起胶体的凝集，阳极通过施加电压于电极两端从而产生电解过程。此处所说的极板，必须可以导电，材质可以是铁或铝。为了加强铁的凝聚作用，在极板之间加入横向设置的、绝缘的穿孔板，废水经穿孔板中的孔穿过，形成紊流作用，使铁的聚合物更好地吸附水中的胶体颗粒和细小悬浮物质，这在一定程度上改善水力条件，且组装方便，易于工程应用。穿孔板的引入还能起导流桶的作用，使经过的废水产生充分紊动的同时还能起搅拌作用，能够减少极化作用，从而降低电耗，有利于提高电流效率。极板组中，位于最外侧的极板通过线缆或铜排与直流电源相连，本工艺科可选用普通直流电源和交流电源。而在其他工艺里，直流电源需要有颠倒正负极的功能，才可以控制极板阴阳极的电子交替。而本发明是可以适用为各种直流电源或将交流电直接加在最外侧极板的两端(在原水中加入一定的食盐来改善水的导电性，这样可减缓电极钝化，且电解产生的次氯酸盐对水还具有一定的杀菌消毒作用)。

极板组有两组，平行设置并位于电荷凝集反应器内相对的两侧；两极板组之间留有通道；极板组与通道之间设有立起的挡板；通道的下方设有曝气装置。采用这种结构后，即在挡板的作用下，电荷凝集反应器内的废水分为三个区，在中部的通道的下方设置曝气装置，曝气装置产生的向上气流带动废水在通道内向上运动，废水到达上方后，从两侧的极板组区域下降，从而废水在三个区内循环运动，被循环处理。同时，曝气装置提供氧，对铁进行氧化。挡板可根据需要，在竖直方向上调节角度，即与水平面垂直还是与水平面成一夹角。

每组极板组的上方均设有滤料层；挡板延伸至滤料层以上。采用这种结构后，加强凝集作用；挡板延伸至滤料层以上，可增加废水循环的路径。

滤料层有两层，分别是陶粒滤料层和石英砂滤料层。采用石英砂和陶粒组成双层滤料层，石英砂和陶粒的间隙，通过拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用，从而使Fe的催化氧化速度加快，形成具有极强吸附性能的氢氧化铁聚合物，进一步使絮体凝聚并被滤层截留，使出水中的铁的残余量甚少。底部设置曝气装置，当废水中的絮凝体经过曝气后形成浮渣漂浮至容器上部定期通过压力排出装置，废水则从滤池部分过滤得到处理水。因为除铁理论认为，滤料过滤工艺除铁是主要籍滤料表面在除铁过程形成的铁质活性滤膜的催化作用完成的，它的催化作用下，水中Fe²⁺被氧气氧化为Fe³⁺吸附于滤料表面而被去除。

挡板为矩形挡板，横向延伸至电荷凝集反应器的内侧壁。电荷凝集反应器的外部的反应容器一般为圆筒形或立方体形，挡板设置为矩形并延伸至内侧壁，可使三个循环区域的划分更彻底，循环处理废水效果好。

穿孔板有多层，各层穿孔板依次高低设置。采用这种结构后，设置多层穿孔板，可加倍加强紊流作用，进一步提高废水处理效果和降低能耗。

回用处理装置还包括油水分离反应器和活性炭柱；电荷凝集反应器的入口与进水管连通，活性炭柱的出口与出水管连通；电荷凝集反应器的出口与活性炭柱的入口之间分为两路管路，第一路管路设有第一阀门，第二路管路接第二阀门和油水分离反应器。采用这种结构后，本工艺不仅适用于各种中小型废水处理，尤其适用于汽车拆解厂的废水处理。因汽车拆解厂的每工段的拆解不一样，根据不同的水质分析结果和产水水质要求，需要使原水中的浊度、硬度、溶解性固体、含油量、微生物等指标达到排放标准和处理工段的要求，而相应的选择第一路管路还是第二路管路。这样能减少资源的浪费，整个管路选择过程只要通过阀门控制即可。

回用处理装置的管路上设有压力表。采用这种结构后，压力表可以监测***的运行状况。当压力表直接与水泵连通时，当水泵运行时，若吸水侧真空度下降，说明水泵性能变差或者吸水管路漏气；若真空度增大，则可能吸水管路受堵。压水侧的压力偏大，可能是用水量较少或出水管路受堵；若压力下降，则可能是用水量增大或水泵性能下降。依据压力表的读数，即可方便的对管路可能发生的故障进行初步判断，便于发生故障后的维修处理。

油水分离反应器包括：位于上方的加药装置和位于下方的混凝柱；加药装置包括：依次连通的溶药箱、加药控制阀、漏斗、加药管和加药箱；加药箱与混凝柱上下连通；加药箱的底部设有曝气装置。现有的技术是在油水分离反应器内直接进行投药，这样药物容易结块，并且溶解不均匀，增加了药物的投放量。而采用这种结构后，油水分离反应器的上方是靠重力加药的加药装置，下部是柱体构成的混凝柱；加药箱的底部设置穿孔软管曝气，药从溶药箱经加药控制阀、漏斗和加药管进入加药箱中，药物下沉，废水在曝气装置的作用下随气流上行，因此药和逆向废水能充分、快速混合，快速达到净水效果，节省药剂。

打开第一阀门，关闭第二阀门时，废水依次流经电荷凝集反应器和活性炭柱被处理；关闭第一阀门，打开第二阀门时，废水依次流经电荷凝集反应器、油水分离反应器和活性炭柱被处理；依据废水含油量决定废水是否流经油水分离反应器。采用这种方法，只需通过阀门即可控制选择哪路管路。

本发明可全程采用自动化控制，利用电荷凝集的原理，不需要加热和过量的投加药，没有相的变化，耗能较少，设备体积小，操作简单，适应性强，因此在废水处理中应用范围日益扩大，已成为重要的水处理方法，是目前控制废水脱色度，硬度的最经济有效的手段之一。

此工艺也可以用于处理轻度污染水源与污水回用处理。本发明是一种多功能实验装置，不仅可以使其应用于村镇给水，居民、社区点以及建筑工地等小型生活用水的净化处理工艺，也适于小型工矿企业的污水回用处理。

总的说来，本发明具有如下优点：结构简单、铁的去除效果好、悬浮物质的凝聚效果好、有效降低电耗，尤其适用于报废汽车拆解厂的废水处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是极板组的俯视图。

图3是极板组在穿孔板处的剖视图。

图4是电流强度和COD去除率，以及电流强度和浊度去除率的坐标图。

其中1为进水管、2为电荷凝集反应器，3为油水分离反应器，4为活性炭柱，5为出水管，6为泵，7为压力表，8为第一阀门，9为第二阀门，10为极板，11为穿孔板，12为通道，13为挡板，14为陶粒滤料层，15为石英砂滤料层，16为曝气装置，17为混凝柱，18为溶药箱，19为加药控制阀，20为漏斗，21为加药管，22为加药箱，23为出油口，24为排渣口。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

原水(废水处理前)从进水管进入回用处理装置，经过调节池，用泵提升进入电荷凝集反应器进行电解，电解时产生的亚铁氢氧化物具有较好的吸附性能和一定的疏水性，为了加强铁的絮凝作用，在电荷凝集反应器内加入两块挡板、中间形成通道，通道下方设有曝气装置，曝气时气流经挡板的阻挡和导向使得电荷凝集反应器内的混合液分为三个区，形成液体循环运动。通道内的混合液随着曝气装置喷出的上升气流而上升，再从挡板两侧的两个区域下降，如此不断循环处理。挡板两侧的每侧都设有一组极板组，每组极板组的上层网格均设有石英砂滤料层和陶粒滤料层以滤除水中的没有在混凝沉淀中去除掉的悬浮物、油物等。挡板为矩形挡板，横向延伸至电荷凝集反应器的侧壁，纵向从电荷凝集反应器靠近底部的位于延伸至两滤料层以上，使得循环的路径尽量长，减小三个区域之间的干扰。

此处所说的曝气装置，主要包括气源、连接管路和曝气软管；其中曝气软管带有若干出气孔。曝气软管通过连接管路与气源相接。本实施例有三个部分均用到曝气装置，三个部分可共用一个气源，各部分添加阀门开关供气。

每组极板组的极板之间加入横向设置的有机玻璃材质的穿孔板，穿孔板为设有若干通孔的平板。穿孔板有三层，可增强效果。电场产生时，通孔中形成微闭合的环形电流，使铁的聚合物更好的吸附水中的胶体颗粒和细小悬浮物。电荷凝集主要由一系列平行设置的极板组成的极板组完成，一组极板组中，位于最外侧的两块极板与直流稳压稳流电源联结，如图2所示，其余中间的极板均不联结，在电场内中间的极板极化而产生溶解。极板组有两组，位于电荷凝集反应器相对的两侧且靠近底部，且两组极板组以双性电极联结方式进行布置，即一组极板组接一个外接电源，两组极板组相对的一面电性相反，即相当于两组极板组串联。线路中的总电流等于每个极板上通过的电流，外加电压等于各极板间的电压降之和。每一组极板的数量优选为6～8片，极板之间加入三块有机玻璃穿孔板，如图3所示，孔径d＝2mm、圆心横向间距4～6mm，竖向间距5～8mm，开孔率α＝8％～10％。极板的材质可以是铁或铝。采用这种极板和穿孔板的结构后，在一定的程度上能改善水力条件，便于装拆，方便工程应用。水流经氢氧化铁的凝集吸附后，由于电荷凝集反应器中心的通道的底部设置曝气装置，曝气时气流在电荷凝集反应器的底部向上喷出能产生强烈的紊流作用，利用石英砂滤料层和陶粒滤料层的双层接触滤料膜的微凝集和截留作用，在滤料表面会形成铁质活性滤膜，利于加快Fe的催化氧化速度，在水的动力作用下，与滤料之间互相接触与碰撞，被滤料吸附而截留，从而达到出水中铁的残余量大大减少。

电荷凝集在电解过程中，极板之间存在的电场中产生Fe²⁺，部分Fe²⁺被电解产生的氧和水中溶有的氧气氧化为Fe³⁺，原理如下：

在液体中的微小颗粒的表面存在一种双电层的东西与电势不相容时会在液体中浮游，最终形态各异的微小颗粒相互进行凝集，开始逐渐合成。最终互相吸引凝结成一块，水中的杂质颗粒在铁的氢氧化物这类凝聚剂的作用下通过其吸附压缩双电层使得胶粒脱稳。与此同时，脱稳的胶体颗粒与生成的氢氧化物絮体之间相互碰撞，能够将微小颗粒凝集变大，比过滤网格小的东西也能够去除。当Fe²⁺(Fe³⁺)量较高时，还会发生沉淀卷扫的作用。再经过沉淀和过滤，即可去除水中的悬浮物和浊度。气动搅拌作用电解过程中产生大量的氢气泡和少量的氧气泡，这些气泡在由水中向大气运动的过程中使水产生上下紊动，对铁离子和悬浮物粒子的混合有着积极的作用。

经过电荷聚凝反应器初步处理后废水由泵传输进入油水分离反应器。油水分离反应器包括位于上方的加药装置和位于下方的混凝柱。其中加药装置包括：依次通过管道连通的溶药箱、加药控制阀、漏斗、加药管和加药箱。长方形的加药箱和柱状的混凝柱上下连通，加药箱的底部设有曝气装置。混凝柱整体为碳钢结构。加药装置在混凝柱的顶部靠重力加药，加药箱的底部设置穿孔软管曝气，药从溶药箱依次经过加药控制阀和漏斗，从加药管进入加药箱；油水分离反应器内的液体随曝气装置喷出的气体上行，与逆向下行药物充分混合，进行30分钟的曝气搅拌后停止，废水处于静止状态，由于油的密度小于水的密度，注水让由漂浮在上层的油污从出油口自流进入废油收集罐中，水通过侧缓冲流入活性谈吸附塔进行深度处理，位于混凝柱底部的泥斗上方设有曝气软管，上装有液位计，底部设计成倒圆锥形，利于底泥沉淀从底部的排渣口排出。

油水分离后的废水通过泵提升进入活性炭柱，由活性炭柱中的活性炭对废水进行吸附，将水中的各种颜色、气味、肥皂、洗涤剂及其油水乳液等吸附去除。

整个工艺流程设有压力表，可以监测***的运行状况。当压力表与泵直接连通设置时，当泵运行时，若吸水侧真空度下降，说明水泵性能变差或者吸水管路漏气；若真空度增大，则可能吸水管路受堵。压水侧的压力偏大，可能是用水量较少或出水管路受堵；若压力下降，则可能是用水量增大或水泵性能下降。压水侧的压力表还有一个重要作用，就是用来观察泵启动时压力的变化以决定何时打开泵的出口阀门。通常较大的泵启动时应先关闭出口阀门以降低启动电流，待泵的压力上升并稳定后再打开出口阀门。

针对汽车拆解厂的废水处理，有时废水含油量不是很多就可以通过电荷凝集反应器处理后，直接通过超滤住和活性炭住进行处理；如果废水含油量较高，经过电荷凝集反应器处理的废水由泵提升进一步注入油水分离器反应器进行油水分离后，再通过活性炭柱彻底的完成处理让出水达到排放标准。

从图1可以看出，根据一般含油量少而含泥量较为多的废水(车身部件，保险杠等部件清洗)，就不需经过油水分离反应器处理，即开启第一阀门，关闭第二阀门；此时的处理过程为：废水依次经过电荷凝集反应器和活性炭柱(也可选用超滤柱)。对于含油量大且含泥量也大的废水(主要针对发动机、空调、车齿轮，差速器输出轴、燃料胶管等)，需要经过油水分离反应器进行处理，即关闭第一阀门，开启第二阀门；此时的处理过程为：废水依次经过电荷凝集反应器、油水分离反应器和活性炭柱。依据不同的废水选择不同的设备。水经出水管流出后，可设置回流管路回流至调节池。

表一是根据《中华人民共和国生活杂用水水质标准》(GJ25.1-89)，实验用水水质与检测方法。

表1

当Fe²⁺(Fe³⁺)量较高时，还会发生沉淀卷扫的作用。再经过沉淀和过滤，即可去除水中的悬浮物和浊度。气动搅拌作用电解过程中产生大量的氢气泡和少量的氧气泡，这些气泡在由水中向大气运动的过程中使水产生上下紊动，对铁离子和悬浮物粒子的混合有着积极的作用。在电流强度分别为0.2A，0.4A，0.6A，0.8A，1.0A时，测试电荷聚凝对废水在不同时间，对COD和浊度的去除效果的影响，结果如表2和坐标图1所示。

表2

从表2和图4可以看出当电流强度在0.45A到0.98A左右，出水COD和浊度的去除率达到80％和95％左右，最佳电流时间为0.8A这时COD和浊度的去除率都能达到90％左右。

效益分析：因为采用的电荷聚凝反应器主要包括电解的能耗费用、铁板消耗费用以其他费用，可用下列公式来计算出治水成本的费用。

W = \frac{k_{1} UIt}{ηV} + k_{2} A_{1} + k_{3} A_{2}

式中：k₁——电价(元/kw.h)、k₂——铁板材料价(元/kg)、k₃——盐价(元/kg)、A₁——铁耗量(kg/m³)、A₂——盐耗量(kg/m³)、I——最佳工段下电流强度(A)、U——最佳工段下槽电压(V)、η——电源效率、t——处理水的电解时间(h)、V——电解有效容积(m³)。

Claims

1.从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，包括电荷凝集反应器，其特征在于：所述电荷凝集反应器内设有极板组；极板组包括多块平行立起的极板，位于最外侧的两块极板分别接外接电源的正负极；极板间设有横向设置的、绝缘的穿孔板；极板组有两组，平行设置并位于电荷凝集反应器内相对的两侧；两极板组之间留有通道；极板组与通道之间设有立起的挡板；通道的下方设有曝气装置。

2.按照权利要求1所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述每组极板组的上方均设有滤料层；挡板延伸至滤料层以上。

3.按照权利要求2所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述滤料层有两层，分别是陶粒滤料层和石英砂滤料层。

4.按照权利要求1所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述挡板为矩形挡板，横向延伸至电荷凝集反应器的内侧壁。

5.按照权利要求1所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述穿孔板有多层，各层穿孔板依次高低设置。

6.按照权利要求1至5中任一项所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述回用处理装置还包括油水分离反应器和活性炭柱；电荷凝集反应器的入口与进水管连通，活性炭柱的出口与出水管连通；电荷凝集反应器的出口与活性炭柱的入口之间分为两路管路，第一路管路设有第一阀门，第二路管路接第二阀门和油水分离反应器。

7.按照权利要求6所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述回用处理装置的管路上设有压力表。

8.按照权利要求6所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理装置，其特征在于：所述油水分离反应器包括：位于上方的加药装置和位于下方的混凝柱；加药装置包括：依次连通的溶药箱、加药控制阀、漏斗、加药管和加药箱；加药箱与混凝柱上下连通；加药箱的底部设有曝气装置。

9.按照权利要求6至8中任一项所述的从报废汽车拆解过程产生废水的回用处理方法，其特征在于：打开第一阀门，关闭第二阀门时，废水依次流经电荷凝集反应器和活性炭柱被处理；关闭第一阀门，打开第二阀门时，废水依次流经电荷凝集反应器、油水分离反应器和活性炭柱被处理；依据废水含油量决定废水是否流经油水分离反应器。