Pengenalan: Pencemar utama “tidak kelihatan” dalam pra-rawatan salutan
Bahagian proses pra-rawatan di bengkel pencelupan (penyahlemak → basuhan air → pengasidan → pelarasan permukaan → fosfat → basuhan air——6-8 proses)
——mengguna >60% daripada jumlah air kilang——menghasilkan >80% daripada jumlah air sisa kilang——>50% daripada jumlah gas buangan kilang
——ialah “jantung pencemaran” kilang pencelupan
.(1)Cecair sisa penyahlemakan
——setiap 1 kenderaan dihasilkan——cecair sisa penyahlemakan >200-500L——COD >10000mg/L ”air sisa organik kepekatan tinggi” jika terus dibuang——DO (oksigen terlarut) sungai turun mendadak dari >5mg/L ke <1mg/L——ikan lemas——ini ialah bahaya ekologi air sisa penyahlemakan；(2)Air sisa fosfat
——PO₄³⁻ >100-500mg/L——dibuang ke badan air——PO₄³⁻ ialah ”faktor pencetus” eutrofikasi——letupan alga air——alga biru——bunga air
——Krisis alga biru (2007) Tasik Taihu China——pelepasan fosfat pra-rawatan ialah sebab penting (seluruh negara >berpuluh ribu talian pencelupan——jumlah pelepasan fosfat >berpuluh ribu tan/tahun)；(3)Gas buangan pengasidan
——kabus asid HCl/H₂SO₄ ”asap putih” >100mg/m³——bahaya kesihatan ke atas pekerja bengkel dan penduduk sekitar (kerengsaan saluran pernafasan). Rawatan air sisa/gas buangan pra-rawatan pencelupan——bukan projek alam sekitar yang ”menambah perhiasan”——ialah “garisan survival” pematuhan undang-undang (lesen pelepasan——tidak dirawat = penghentian operasi)
dan “daya saing hijau” halangan teknikal (kos rawatan——eksport ke EU——standard REACH/pelepasan air lebih ketat)
.
Rawatan air sisa dan gas buangan pra-pengawetan cat menggunakan proses tiga peringkat bersiri fizikal (penyapuan minyak/pemendapan/terapung udara/penapisan), kimia (pemecahan emulsi/penggumpalan/pengoksidaan-reduksi/pemendapan kapur) dan biologi (AO/MBR/anaerobik)—memproses larut resapan berkepekatan tinggi (COD>10000→500→<0.5mg/L), air sisa logam berat (Zn/Ni<1.0mg/L) dan gas buangan berasid (HCl/H₂SO₄<30mg/m³—NOx60% kadar guna semula—mengurangkan penggunaan air baharu + menurunkan bayaran pembuangan) sebagai sistem teknologi alam sekitar.
I. Perbandingan Teknologi Rawatan Kimia bagi Tiga Sumber Pencemaran Utama
| Sumber pencemaran | Bahan pencemar utama | Kepekatan (air masuk) | Rawatan tahap satu | Rawatan tahap dua | Rawatan lanjutan | Standard pelepasan (mg/L) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cecair nyahlemak | COD/minyak haiwan & tumbuhan/agen permukaan | COD>10000/ minyak>5000 | Pemecahan emulsi (pemendakan asid/garam kalsium)+ pengambilan minyak —— COD<3000 | Penggumpalan (PAC+PAM)+ pemendakan —— COD<1000 | AO/MBR —— COD<80 | COD<100 (tahap satu)/SS<70 |
| Air sisa fosfat | PO₄³⁻/Zn²⁺/Ni²⁺/Mn²⁺ | TP>100-500/Zn>50-200 | Pemendakan susu kapur Ca₃(PO₄)₂+Zn/Ni(OH)₂ —— TP<5/Zn<5 | Penggumpalan+ pemendakan —— TP<1/Zn<1 | Tapis pasir+ penapisan halus (5μm) —— TP<0.5/Zn<0.5 | TP<0.5 (kelas IV air permukaan)/Zn<2.0/Ni<1.0 |
| Gas buangan asid | HCl/H₂SO₄/NOx | >100 (HCl)/>240 (NOx) | Menara sembur larutan alkali (NaOH 5-10%) —— HCl<30/H₂SO₄<20 | Pengoksidaan H₂O₂ NOx (hanya NOx)+ basuh alkali sekunder —— NOx<200 | Penyerapan arang aktif (sandaran) —— NOx<100 | HCl<100/H₂SO₄<45/NOx<240 (cerobong 15m) |
Soalan Lazim
Q1: Mengapakah “pemecahan emulsi” bagi larutan sisa tanpa lemak—mengapa pengasidan (pH<3) boleh memecahkan emulsi tetapi alkali tidak?
Minyak terémulsi dalam larutan tanpa lemak (titisan minyak 1-20μm)——terdiri daripada surfaktan anionik (LAS/SDS/——mengandungi -SO₃⁻ atau -COO⁻——bermuatan negatif) yang melekat pada permukaan titisan minyak——membentuk lapisan berganda——potensi Zeta <-30mV——titisan minyak saling tolak-menolak——emulsi stabil
——tidak akan berpisah sendiri. Pengasidan——tambah H₂SO₄ sehingga pH<3——(1) H⁺ dengan -SO₃⁻ surfaktan anionik → RSO₃H (tidak bermuatan——tiada sifat permukaan——keupayaan pengemulsian hilang)——permukaan titisan minyak kehilangan muatan——potensi Zeta → 0——daya tolakan hilang
——titisan minyak bercantum secara spontan——berpisah lapisan——naik ke atas (minyak lebih ringan daripada air); (2) H⁺ memampatkan lapisan berganda——selanjutnya menurunkan potensi Zeta. Alkali (pH>10)——(1) OH⁻ menambah muatan negatif——potensi Zeta lebih negatif——emulsi lebih stabil
. Garam kalsium (CaCl₂/Ca(OH)₂)/garam besi——ion logam berbilang valensi Ca²⁺/Fe³⁺ mampatkan lapisan berganda + membentuk “sabun tak larut” dengan surfaktan anionik (RCOO⁻+Ca²⁺→(RCOO)₂Ca↓)
bersamaan “menghabiskan” surfaktan——keupayaan pengemulsian hilang——titisan minyak bercantum.
Q2: Mengapakah “kaedah kapur” untuk air sisa fosfat menjadikan Ca(OH)₂ sebagai agen penyingkiran fosforus yang paling ekonomik?
Mendakan kalsium fosfat——Ca²⁺+PO₄³⁻→Ca₃(PO₄)₂↓(Ksp≈2.0×10⁻²⁹——kelarutan sangat rendah——25°C——TP teori<0.01mg/L——tetapi secara praktikal disebabkan gangguan pH/CO₃²⁻/ion lain——TP<0.5mg/L). Ca(OH)₂(kapur)——agen penyingkiran fosforus, kos terendah (berbanding CaCl₂<1000/FeCl₃5-10 kali); (2) Kapur juga menyediakan OH⁻——laraskan pH kepada >8.5——logam berat (Zn/Ni) menghasilkan mendakan hidroksida bersama“penyingkiran fosforus + penyingkiran logam berat——selesai dalam satu langkah”
——proses ringkas; (3) tetapi lumpur yang dihasilkan oleh kapur adalah banyak (Ca₃(PO₄)₂+CaCO₃+Zn(OH)₂——lumpur berair >5-10% daripada isipadu air terawat)
——kos pengeringan dan pelupusanjumlah kos kaedah kapur——masih perlu dinilai secara menyeluruh (bahan kimia + pelupusan lumpur)
. Untuk kepekatan PO₄³⁻ yang sangat tinggi (>1000mg/L)——kapur dahulu——turunkan TP kepada <10——kemudian mendakan flokulasi——untuk mengoptimumkan jumlah lumpur sedemikian.
Q3: Mengapakah penyemburan larutan alkali mempunyai kadar penyingkiran NOx yang rendah untuk “asap kuning” daripada sisa gas pencucian asid NOx?
NOx dalam pengeluaran——(1)NO (tidak berwarna——sukar larut dalam air——tidak bertindak balas dengan alkali)——merupakan >90% daripada NOx; (2)NO₂ (coklat kemerahan——berbau tajam——HNO₃ yang terhasil daripada tindak balas dengan air——2NO₂+H₂O→HNO₃+HNO₂——asid——diserap oleh larutan alkali——NaNO₃——tetapi tindak balas ini memerlukan NO₂/O₂/masa sentuhan yang mencukupi
——penyemburan larutan alkali (masa sentuhan <2s——kadar penyerapan NO₂ 30%) dalam “tangki penimbal” sebelum penyemburan alkali——mengoksidakan NO→NO₂→HNO₃——tambah penyemburan alkali——penyerapan >80%——sepenuhnya——NOx<100mg/m³“pengoksidaan + pencucian alkali” ialah laluan proses utama semasa untuk rawatan sisa gas berasid NOx
; (2)Pemangkinan suhu tinggi (SNCR/SCR/penurunan pemangkinan terpilih——>300°C——dalam sisa gas pencucian asid <50°C——tidak sesuai——hanya untuk sisa gas dandang suhu tinggi).
Q4: Kelebihan dan kos MBR (Reaktor Biologi Membran) dalam rawatan air sisa salutan?
MBR——menggantikan kolam pengendapan sekunder kaedah lumpur teraktif tradisional dengan membran gentian berongga (liang<0.1μm/tahap ultrapenapisan)
——(1)SS efluen——pendapan tradisional<30mg/L——MBR——<1mg/L——air efluen boleh terus diguna semula membran RO——bukan lagi tahap piawaian pelepasan——ia adalah kualiti air “tahap guna semula——kadar guna semula melebihi>60%——menjadi mungkin”
；(2)Membran menahan mikroorganisma sepenuhnya di dalam reaktor——MLSS (kepekatan lumpur dalam reaktor biologi) dari 3-5g/L (tradisional) meningkat kepada >10-15g/L
——kecekapan biokimia>2-3 kali——COD<30mg/L——lebih baik daripada pelepasan tahap satu (COD1000 yuan/m² (gentian berongga)；(2)pencemaran membran (mikroorganisma/koloid——tekanan merentas membran meningkat——perlu pembersihan kimia berkala (basuh asid+basuh alkali——setiap tahun>2-4 kali)——kos operasi——jumlah kos operasi sistem>5-8 yuan/m³. MBR sesuai untuk kilang salutan yang “mempunyai piawaian pelepasan tinggi (air permukaan Kelas IV/COD60% guna semula air”.
Q5: Pencucian asid nyahkabut elektrostatik basah (WESP) — apakah bezanya dengan menara semburan biasa?
WESP (Pencucian asid nyahkabut elektrostatik basah) — (1) Arus terus voltan tinggi (>30-50kV — elektrod pelepasan/elektrod korona) mengionkan molekul gas — menghasilkan sejumlah besar elektron dan ion negatif — elektron melekat pada kabus asid (titisan mikro <1μm) dan zarah halus — membawa cas negatif
; (2) zarah/titisan bercas negatif dalam medan elektrik — bergerak ke arah elektrod pengumpul (elektrod positif/dinding paip) — membentuk filem cecair pada elektrod pengumpul — bilas sendiri (basah — pembersihan sendiri — tidak berhabuk)
— cecair dikumpul dikembalikan ke menara semburan. Kadar penyingkiran WESP bagi kabus asid submikron (95%
— jauh melebihi menara semburan biasa (<50% bagi zarah <1μm — kecekapan perlanggaran inertia sangat rendah). Pencemaran sekunder WESP — elektrik voltan tinggi — penjanaan O₃ (ozon dihasilkan oleh korona — bau — perlu diserap dengan larutan alkali). WESP “rawatan halus”
(pemeriksaan terakhir — digunakan untuk had pelepasan <30mg/m³ yang ketat) “rawatan kasar”
(menara semburan alkali — peringkat hadapan — menyingkirkan >90% titisan kasar dan >95% gas berasid) — WESP memproses baki kabus mikro 50-150 ribu yuan — digunakan untuk salutan berprestasi tinggi (automotif/penerbangan) atau berhampiran kawasan kediaman (stesen sensitif).
Q6: Adakah “Pelepasan Sifar” (ZLD) untuk air sisa cat secara ekonomi berdaya maju?
ZLD (Zero Liquid Discharge/Pelepasan Sifar—tiada pelepasan air sisa cecair—semua air diguna semula—garam pepejal/lambung dikumpul dan dihantar keluar)—(1) pra-rawatan (pemecahan emulsi/pembekuan/pendakan/bio-kimia/penapisan—COD→3000mg/L kepada >50000mg/L—air pekat—>20% daripada jumlah masukan air)—(3) penyejatan dan penghabluran (MVR/penyejatan pelbagai kesan—kukus air keluar dari air pekat RO—air terkondensasi diguna semula (kadar guna semula >95%)—garam pepejal (utamanya NaCl/Na₂SO₄—bahan buangan berbahaya?—pengesahan—bukan bahan buangan berbahaya—bahan buangan am—dihantar keluar)—mencapai “pelepasan sifar”. Kebolehekonomian ZLD—RO+MVR—kos rawatan >15-25 yuan/m³ (rawatan tradisional 3-5 kali ganda rawatan tradisional—pada masa ini hanya digunakan untuk (a) sumber air sangat jarang/kering kontang—tiada air untuk diambil—terpaksa kitar semula (Timur Tengah/Xinjiang/Inner Mongolia) dan (b) standard pelepasan sangat ketat (COD<20/TP<0.3/—rawatan kimia tidak dapat mematuhi standard "terpaksa guna semula" guna ZLD ganti pelepasan)
. Kilang cat biasa—air sisa >100m³/hari—kos operasi tahunan ZLD >1 juta yuan—untuk kilang cat dengan keuntungan nipis—kebolehekonomian perlu diteliti secara terperinci “tidak disarankan mengejar pelepasan sifar utamakan ‘pelepasan mematuhi standard+guna semula separa (>60%)’
“.
Q7：Bagaimanakah memilih mesin penyahair untuk “penyahairan enap cemar” dalam kaedah pemendakan kapur?
Enap cemar pra-rawatan (terutamanya Ca₃(PO₄)₂/Zn(OH)₂/Fe(OH)₃/CaCO₃——kandungan air >98%——berkeadaan lendir mengalir)——penyahairan——(1)Mesin penapis bingkai plat
——tekanan tinggi (>1.0MPa——mampatan hidraulik)——kandungan air kek penapis 35%——boleh terus ke pelupusan seterusnya (timbus)——tidak menghasilkan air sekunder——tetapi setiap kelompok operasi——selang (perlu tarik plat secara manual——tenaga kerja tinggi)——sesuai untuk<garisan kecil;(2)Mesin penapis tali pinggang
——beroperasi berterusan (kapasiti >5t/j)——kandungan air kek penapis garisan besar (>50m³/d air sisa);(3)Mesin sentrifug skru mendatar
——kelajuan tinggi (>3000rpm——C₃ daya sentrifugal)>bingkai plat——kandungan air 50-100 ribu yuan——kos operasi penyelenggaraan tinggi (haus/tenaga——rotor——tenaga tinggi)——sesuai untuk stesen air sisa salutan moden yang “berkualiti tinggi——automatik sepenuhnya——tanpa pengawasan”. Penyahairan enap cemar“bingkai plat=serbaguna——tali pinggang=berterusan——sentrifug=berkualiti tinggi
Q8: “Pengedapan arang aktif” untuk gas buangan pencucian asid digunakan terutamanya untuk senario apa — bolehkah menggantikan semburan larutan alkali?
Pengedapan arang aktif (arang aktif butiran/arang aktif sarang lebah — luas permukaan tentu >800m²/g — nilai iodin >800mg/g) — terhadap HCl/H₂SO₄ — (1) Arang aktif terhadap gas berasid terutamanya melalui penyerapan fizikal (daya van der Waals) — ikatan lemah —> kapasiti serapan rendah (<5g HCl/100g arang aktif)
— dengan cepat tembus — perlu kerap diganti/dibina semula — kos sangat tinggi
— (2) NOx — arang aktif — pengoksidaan — pemangkinan — kesan biasa (<70% — dalam keadaan kelembapan tinggi "wap air" bersaing serapan — NOx tembus lebih awal). Semburan alkali — penyerapan kimia — NaOH dengan gas berasid — tindak balas malar — sukar ditembus — kos (larutan alkali — penggunaan <1kg/100m³ gas buangan — <3 yuan/100m³). Peranan arang aktif “pemprosesan halus hujung” (selepas basuhan alkali — arang aktif — membuang sisa VOC surih (dibawa masuk oleh gas buangan semburan cat — penyerapan)) — bukan menggantikan larutan alkali — kedua-duanya digunakan secara bersiri
— semburan alkali (kabus asid/penyingkiran kasar) — arang aktif (VOC/penyingkiran halus).
Q9: Dalam air sisa cat, “bahan pencemar Kelas 1” (Ni/Cr/Hg)——mesti mematuhi standard di outlet kilang——mengapa tidak boleh dicairkan untuk mematuhi standard di outlet utama?
Bahan pencemar Kelas 1 (GB 8978——jumlah merkuri/jumlah kadmium/jumlah kromium/kromium heksavalen/jumlah arsenik/jumlah plumbum/jumlah nikel/jumlah perak——keseluruhan 8 jenis——nikel——pra-rawatan——dalam cecair fosfat nikel——Kelas 1)——(1) ketoksikan bahan pencemar Kelas 1 tinggilatar belakang alam rendah——sebarang “pencairan” akan meningkatkan jumlah alam——tidak boleh balik
——oleh itu keperluanrawat dan capai standard di punca (outlet kilang)
——dilarang capai standard melalui pencairan (outlet utama disambung paip air——cairkan Ni dalam air kilang “<1mg/L——boleh dibuang——ini dilarang)；(2) persampelan/pemantauan di outlet kilang——kekerapan lebih tinggi“pemantauan masa nyata dalam talian” nikel>1mg/L→secara automatik tutup injap air kilang——pastikan dari peringkat kilang sudah mematuhi standard
——ini adalah “tahap kawalan tertinggi” bagi bahan pencemar Kelas 1. Cecair fosfat nikel——tukar kepada “cecair fosfat bebas nikel” (sistem zink/sistem zink-mangan——kurang/tanpa nikel)——hapuskan bahan pencemar Kelas 1 dari punca——adalah trend pra-rawatan cat.
Q10: Mengapakah “kolam kecemasan” di stesen rawatan air sisa merupakan reka bentuk biasa yang wajib?
Garis pra-pemprosesan setiap tahun >1-2 kali pelepasan air tangki secara tidak sengaja
——pelepasan sekali gus bahan kimia kepekatan tinggi dari seluruh tangki (>10-30m³) bagi penyahgris/penfosforan/pencucian asid
——(1) kepekatannya (COD>50000mg/L/TP>5000mg/L/keasidan pH<1 adalah >50-100 kali ganda kepekatan air bilasan normal——masuk terus ke sistem biologi——mikroorganisma “mati keracunan” seketika——sistem biologi ranap——pemulihan mengambil 1-2 bulan
“Satu-satunya ancaman kepada sistem biologi——’kejutan’ air sisa kepekatan tertinggi——semua sistem biologi direka dengan ‘kolam kecemasan/kolam penyesuaian’”；(2) isipadu kolam kecemasan——>kapasiti sekali gus tangki maksimum (>50m³)+kuantiti air bomba (>2j aliran)——jumlah isipadu >100m³——simpan sementara pelepasan kecemasan dalam kolam kecemasan——kemudian dengan “kadar sangat perlahan” (<10% aliran normal) secara berterusan "menitis" ke sistem rawatan pada kadar yang boleh diterima mikroorganisma
——inilah yang dipanggil “penyesuaian homogen”.
Bacaan berkaitan
Ringkasan
Tiga pencemaran utama pra-rawatan salutan—cecair sisa degreasing (COD>10000—demulsifikasi+penggumpalan+biologi tahap tiga), air sisa fosfatisasi (TP>500—pendakan kapur+penggumpalan+penapisan—TP→<0.5mg/L/logam berat Kelas I—patuh di outlet kilang) dan gas buangan pickling (HCl/NOx—basuhan alkali+pengoksidaan)—masing-masing mempunyai laluan rawatan kimia yang bersasar. MBR dan WESP adalah "senjata canggih" untuk rawatan mendalam; sifar pelepasan (ZLD) hanya mempunyai kebolehlaksanaan ekonomi apabila berlaku kekurangan air atau piawaian pelepasan yang sangat ketat. Kexin New Materials menyediakan sokongan teknikal reka bentuk proses dan pemilihan peralatan menyeluruh untuk air sisa dan gas buangan pra-rawatan pelanggan—penyelesaian pematuhan lengkap dari sumber ke pelepasan.