金属氧化表面工业废水处理工艺探讨

【摘要】随着金属制品的广泛应用，金属氧化表面处理加工行业得到了快速发展。金属氧化表面加工涉及原辅材料多样，生产过程中会产生大量工业废水且水质较为复杂，若不加以有效处理，对环境危害大。本文分析了金属氧化表面处理工业废水的种类、水量及水质特点，探讨了各类废水的预处理工艺及综合处理工艺，研究该类工业废水处理要求以及达标排放可行性。

【关键词】氧化表面处理工艺；工业废水；分质预处理

金属氧化表面加工主要是对铝合金基材进行加工，主要工序包括脱脂/除油、三酸化学抛光、碱蚀、酸中和、阳极氧化、着色或染色、封孔等，每个表面处理工序后都需要进行1~3遍水洗。加工过程中涉及的主要化学药剂包括硫酸、硝酸、磷酸、片碱、着色剂、染色剂、醋酸镍等。

1废水类型及水质特点

废水类型：从氧化表面处理的加工工序及使用的化学药剂可知，水洗废水包括：①脱脂废水；②含磷含氮废水；③酸碱废水；④染色废水；⑤含镍废水等。废水水质：经相关金属氧化加工企业的工业废水水质调查，得到各类废水的水质污染物参数，见表1。表1中数据显示：脱脂废水中主要污染物包括石油类、氨氮、CODCr以及pH等，具有CODCr、氨氮及石油类浓度较高，经中和调节后具有一定的可生化性；含磷含氮废水：主要污染物包括总氮（NO3-）、总磷、石油类、总铝等；酸碱废水：主要污染物为CODCr、SS和pH；染色废水：主要污染物为SS、CODCr、总氮和色度等；含镍废水：主要污染物为镍离子，CODCr和SS等。各类废水水质不尽相同，相同污染物的污染物浓度也不同。

2处理工艺分析

结合各类废水的水质情况，为确保各类废水处理后可稳定达标排放，同时降低废水处理的成本，在传统处理工艺的基础上，金属氧化表面处理加工企业可采用分质预处理有针对性地处理各类污染物后，再采用综合处理的工艺对废水进行处理。其中：含镍废水：因含镍废水中含重金属镍，需要确保镍处理后能够满足车间排放要求。因此，废水经调节池+絮凝沉淀+碳滤+离子交换处理后，再排入综合废水处理站的综合调节池进入后端综合废水处理站处理。脱脂废水：采用“一体气浮机”处理工艺，将油垢去除后再与其他废水一起进入综合废水调节池，进入后端综合废水处理站处理。含磷含氮废水：先经絮凝沉淀处理后，去除大部分磷元素后再进入除氮废水处理工段。含磷含氮废水中的总氮主要以NO3-的形式存在，主要采用高效脱氮设备进行去除，含氮废水首先进入调节缓冲池，可通过加酸或碱调节pH，满足硝化、反硝化的处理要求，通过泵将废水提升进除氮处理池，同时投加碳源，通过串联式四级反硝化工艺，使出水总氮满足达标排放的要求，出水自流进入好氧池，去除过剩的碳源，同时氨氮得以硝化降低。好氧出水自流进沉淀池，在沉淀池内实现固液分离，出水排至综合废水处理站调节池内处理，污泥则通过回流泵回流至系统前端，部分剩余污泥分流打入污泥池，定期通过污泥泵提升至物化污泥池混合处置。染色废水先采用絮凝沉淀处理再与其他废水一并进入综合废水调节池内进入后续处理工段处理。综合废水处理站采用综合调节+中和反应+物化沉淀+MBR膜过滤处理，各类废水处理工艺流程如图1所示。各类废水预处理阶段及综合废水处理阶段的絮凝剂均为石灰、氯化铁、PAM等絮凝剂，其中含镍废水絮凝沉淀前需要投加碱液，将废水pH调整至10左右，增强絮凝沉淀效果。离子交换法：是以离子交换树脂过滤污水，水中的离子会与固定在树脂上的离子交换，以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯制成的阳离子交换树脂会以氢离子交换碰到的各种阳离子（例如Ni+、Na+、Ca2+、Al3+），从而达到去除废水中的重金属离子。MBR膜过滤：在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于好氧池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制好氧池的操作条件，这限制该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，好氧池的污泥不能维持较高浓度，一般在1.5~3.5g/L，从而限制生化反应速率。水力停留时间与污泥龄相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%～40%，占比较高。此外，传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。而MBR膜过滤则将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高生化反应速率；同时，通过降低有机物/活性污泥比（F/M）减少剩余污泥产生量，从而基本解决传统活性污泥法存在的许多突出问题膜生物反应器的特点。

3分质预处理工艺特点及处理效果

除总氮选用高效的硝化、反硝化工艺，可充分降低废水中总氮（含硝酸氮及氨氮）的含量，使废水经处理后满足总氮排放限值要求；其他污染物均采用传统的中和及絮凝沉淀工艺处理，将废水中的污染物转移至污泥中。相比传统的废水全部进入综合调节池再采用絮凝沉淀+生化处理+多级过滤的处理工艺，分质预处理充分考虑各类废水污染物浓度不同以及同样的处理工艺对高浓度废水的处理效果优于低浓度废水，具有三个优点：①充分提高废水中污染物的去除效率；②充分降低综合废水处理站的处理压力、从总体上降低废水处理成本；③废水处理设施维护简单便捷、对企业生产影响小。废水经处理后，总镍排放浓度可达到广东省地方标准《电镀水污染物排放标准（DB44/1597—2015）》中表2规定的珠三角地区水污染物排放限值，pH排放限值为6~9，其他污染物的排放执行广东省《电镀水污染物排放标准（DB44/1597—2015）》表2中珠三角地区相应污染物排放限值的200%，可满足地方环保管理部门的管控要求，废水处理后排放口各污染物监测浓度如表2所示。

4结论

本文提出金属氧化表面处理工业废水分质预处理的处理工艺，相比传统的废水处理工艺，采用各类废水分质预处理后再综合处理的方式进行处理，利用污染物高浓度去除效果好的原理，充分增强废水中污染物的去除效果，能够有效净化处理各类工业废水，工艺流程简单、废水处理效率高且废水处理设施维护简单便捷，对企业生产影响小。根据实际应用表明：本文提出的废水治理工艺，能够有效净化金属氧化表面处理废水，工艺流程简单，经济性好。根据实践可知，该废水处理方案相比传统的废水处理方案处理成本可降低30%以上，废水处理后可稳定达标，极大地提升废水处理设施的有效性和安全性。

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作者：邓淑芳 单位：广州汇成环保科技有限公司