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，其生產過程中本身并無工藝廢水產生，但在原料液抽取、更換品種和清洗原料包裝桶及設備時需用大量的水沖洗，從而產生白色的、穩定性很強的高濃度乳液廢水。這種廢水不是連續排放的，水質水量波動很大。一般每t水性涂料產品會產生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系統回用，排放又容易污染環境；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過程中廢水，實現了達標排放。

　　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過一段時間的混合，成為雜質含量均勻一致的體系；啟用上水泵將廢水泵入pH調節槽，使用NaOH溶液（燒堿）或生石灰將廢水的pH調節至8~9；廢水進入絮凝反應槽，向其中加入破乳劑和絮凝劑，在攪拌的情況下，反應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；濾液和絮凝反應的清液集中進入深度氧化反應槽，添加氧化劑，反應1h左右，經分析合格后，達標排放。

　　3、廢水處理工藝條件選擇

　　經分析，水性涂料生產過程中排放的乳液廢水中化學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破乳、凝聚后從水溶液中沉淀下來，從而實現固液分離；再經板框壓濾后，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，最后實現無害排放。

　　3.1 廢水pH值控制及中和劑的選擇

　　未經處理乳液廢水，pH值在6左右。下文通過調節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。結果表明，廢水的pH值調至6～8時，投入絮凝劑并攪拌2min，發現廢液分層不好，即絮凝效果不佳；廢水的pH值調至8～9時，投入絮凝劑并攪拌2min，即有大顆粒絮狀沉淀出現，絮凝效果較佳；再將廢水的pH值調至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值控制至關重要。絮凝反應時乳液廢水的最佳pH值為8～9。

　　廢水pH值的調節，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，但用生石灰調節時，廢渣較多，各地可以根據具體情況決定。

　　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，可以破壞乳液中穩定的雙電層結構以及穩定乳化體系，從而實現兩相分離（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，促使乳化水滴絮凝、聚結；能在45℃以下、45min內，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，使其處于不穩定狀態，并利用其聚合性質使得這些顆粒集中，再通過物理或化學的方法分離出來。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：能提供大量的絡合離子，能夠強烈吸附膠體微粒，通過吸附、橋架、交聯作用使膠體凝聚；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為相吸，使膠體微粒相互碰撞，破壞了膠團穩定性，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、環狀等多種結構。根據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。從化學結構上可以分為：聚胺型，屬于低分子量陽離子型電解質；季銨型，分子量變化范圍大，多為陽離子型電解質；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越性；同時，聚丙烯酰胺還能與乳化劑反應，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

　　深度氧化技術又稱高級氧化技術，以產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。根據產生自由基的方式和反應條件的不同，可將其分為光化學氧化、催化濕式氧化、聲化學氧化、臭氧氧化、電化學氧化、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

　　經過試驗得出最佳助劑用量及絮凝反應時間如下（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過程中無規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、結論

　　采用絮凝法和深度氧化方法處理水性涂料生產過程中排出的乳液廢水，技術上可行，具有技術先進、處理效率高、操作簡便、占地面積少、裝置造價低、易于管理等優點。該技術廢渣去除率在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，實現了達標排放。