林曉靈

（廣州市中綠環(huán)保有限公司，廣東 廣州 510530）

金屬表面處理具體包括機(jī)械加工、熱處理以及各種復(fù)合方法，是利用金屬的化學(xué)性質(zhì)改變其表面的組織結(jié)構(gòu)以及各種化學(xué)成分，最終使金屬表面的化學(xué)成分和金屬結(jié)構(gòu)性質(zhì)融為一體，豐富金屬表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而加強(qiáng)金屬材料的耐腐蝕性以及堅(jiān)硬程度，滿足其他功能需求。由于金屬表面加工處理具有多種優(yōu)秀的性能特征，因此被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)中，對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，提升生產(chǎn)效率有著不可替代的作用，并有效提高了我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。

由于各個(gè)行業(yè)的發(fā)展都會(huì)受到金屬表面處理問題的影響而出現(xiàn)停滯，因此對(duì)金屬表面處理技術(shù)也給予了更多的重視。以往的金屬表面處理技術(shù)主要是以電鍍?yōu)榇淼谋砻嫣幚恚m然能夠在一定程度上增強(qiáng)材料表面的堅(jiān)硬程度，但是在實(shí)際處理過程中會(huì)消耗大量的水資源，并且這些水資源在經(jīng)過處理后會(huì)形成工業(yè)廢水，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響。隨著人們?cè)絹碓街匾暠Ｗo(hù)生態(tài)環(huán)境，金屬表面處理工藝要求具有更高的工藝水準(zhǔn)，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來越高，監(jiān)管更加嚴(yán)格。因此加強(qiáng)對(duì)金屬表面處理所產(chǎn)生廢水的治理，是各個(gè)行業(yè)生存發(fā)展的必然措施。本文主要對(duì)金屬表面處理廢水的種類，以及金屬表面處理廢水的處理工藝展開詳細(xì)討論，幫助更多的人了解金屬表面處理廢水的工藝技術(shù)。

1 金屬表面處理廢水的種類及危害

金屬表面處理工藝種類較多，技術(shù)類型較齊全，具體廢水處理工藝包括：電鍍廢水：主要是在電鍍工藝基礎(chǔ)上形成，其中涉及到包含較多有害成分的退鍍廢液以及漂洗廢水等；陽極氧化廢水：該類廢水是由于陽極出現(xiàn)氧化作用而形成的廢水，主要包括除油、酸堿腐蝕，電解著色等工序操作時(shí)產(chǎn)生的廢水；涂裝前處理廢水：部分金屬加工件在開展表面處理過程中，正式進(jìn)行涂裝之前需要開展預(yù)處理，在這一過程中也會(huì)形成廢水，具體而言，包括除油及磷化處理等過程中形成的廢水；電泳涂裝廢水：通常情況下該類廢水主要基于電泳，并以此為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化成的廢水。經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)所轉(zhuǎn)變的廢水，顏色從藍(lán)色變成了黑色，通常情況下有色金屬的鉻酸鹽處理并非屬于正常的化學(xué)處理，而是屬于其他的非絡(luò)化學(xué)處理。在處理表面廢水的過程中，不僅要處理表面的油污漬，同時(shí)還要清洗鋼鐵酸。

污染物種類具體還可以分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物。無機(jī)污染物通常包括酸、堿、鹽、重金屬等；有機(jī)污染物主要是由氮、磷等物質(zhì)組成。這些物質(zhì)會(huì)影響環(huán)境，如果沒有進(jìn)行科學(xué)處理而直接排放，極易導(dǎo)致對(duì)大自然的破壞。比如，重金屬被排放到自然環(huán)境中，將很難被分解，還會(huì)在長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展中逐漸累積及遷移，從而導(dǎo)致不可預(yù)計(jì)的后果；重金屬進(jìn)入人體會(huì)引起人體重金屬中毒，對(duì)人體健康造成不良影響。另外，處理過程中形成的廢水中還存在很多N、P等物質(zhì)，會(huì)使水體中產(chǎn)生多種藻類物質(zhì)，并形成大規(guī)模繁殖現(xiàn)象，從而在很大程度上造成溶解氧含量變少，并且還會(huì)全面提高水體中的化學(xué)耗氧量，使水里的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過于充足，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

2 金屬表面處理廢水深度處理工藝

由于金屬表面處理工藝的不同，產(chǎn)生的廢水水量較大，組成成分復(fù)雜。傳統(tǒng)的廢水處理技術(shù)，如混凝沉淀等技術(shù)，無法清除對(duì)水體中的全部污染物，且處理效率也不高，排放標(biāo)準(zhǔn)無法達(dá)到施工的具體要求，因此必須利用各種廢水回用技術(shù)，并將這些技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。正常情況下，廢水回用處理技術(shù)是采用膜分離的方式運(yùn)作，偶爾也會(huì)采用離子交換的方式進(jìn)行處理。膜分離技術(shù)具有濃縮分離的功能，在分離物質(zhì)的過程中，能夠快速提高分離的效率，減少對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的污染，同時(shí)操作上更加便捷，具有很強(qiáng)的自動(dòng)化特點(diǎn)，逐漸被應(yīng)用到廢水處理行業(yè)中。在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)，不同的工藝路線存在不同的問題。

2.1 離子交換法

借助離子交換法，對(duì)廢水開展處理過程中，應(yīng)了解其中所需交換的物質(zhì)，也就是離子交換劑及廢水，對(duì)二者進(jìn)行交換處理，能夠顯著消除廢水中含有的金屬離子。借助該方式對(duì)廢水開展處理，能夠科學(xué)控制金屬回收率。但是離子交換吸附容量小，無法滿足大水量的要求，另外由于廢水成分復(fù)雜，樹脂極易導(dǎo)致中毒。

2.2 微電解技術(shù)

微電解技術(shù)是將原本廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行電解，在電解過程中會(huì)出現(xiàn)較明顯的氧化還原反應(yīng)，最終將廢水中的有害物質(zhì)清除掉，達(dá)到良好的凈化效果。在應(yīng)用微電解技術(shù)的過程中，需要特別注意化學(xué)劑的使用，應(yīng)盡量減少對(duì)化學(xué)劑的使用，降低對(duì)環(huán)境的破壞。同時(shí)如果是在正常溫度及電壓下進(jìn)行操作，管理會(huì)更加簡(jiǎn)單。在廢水處理過程中，廢水中污染物的濃度會(huì)發(fā)生一定改變，導(dǎo)致電解效果不是很明顯，需要對(duì)污水中的電壓和電流進(jìn)行調(diào)整，讓廢水表面質(zhì)量趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到良好的電解效果。另外在處理大量廢水的過程中，由于電極金屬的消耗量較大，容易造成大量的資源浪費(fèi)，并且分離出的沉淀物質(zhì)不容易被電解吸收，需要進(jìn)行特別的處理。

2.3 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)主要是利用微生物分解效果，將污水中的有機(jī)物質(zhì)分解成無機(jī)物，清除大量的有害物質(zhì)，從而達(dá)到良好的凈化效果。這種處理方法需要培養(yǎng)特殊的菌種，開始時(shí)處理效果較為理想，菌種退化后，處理效果變差，系統(tǒng)恢復(fù)將非常困難。

2.4 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)通常以分離膜為核心，將廢水中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解和凝縮，最終提煉出一種新的物質(zhì)。膜的種類有很多種，具體包括微濾膜、超濾膜、納濾膜等，通過錯(cuò)流過濾的方式對(duì)廢水進(jìn)行過濾，將膜中的分子進(jìn)行分解和分散。膜分離過程并不屬于化學(xué)性質(zhì)的變化，而是屬于物理性質(zhì)的變化過程，在整個(gè)變化的過程中，既能保證分離的分子體積較小，容易進(jìn)行拆解，同時(shí)也能減少對(duì)資源的消耗，因而廣泛應(yīng)用在不同的行業(yè)中。由于不同有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生的分子種類各不相同，所選擇的膜分離技術(shù)有著很大差別，要防止生產(chǎn)效率以及運(yùn)行成本受到較大影響。

2.5 蒸發(fā)濃縮技術(shù)

蒸發(fā)濃縮技術(shù)是通過加熱方式使廢水汽化，將污染物短暫停留在沒有蒸發(fā)的廢水中，在完成對(duì)蒸汽的收集后，開始進(jìn)行不同程度的冷凝處理，以此獲得污染物較少的水，促進(jìn)廢水的凈化處理[1]。蒸發(fā)有兩種形式，一是單效蒸發(fā)，二是多效蒸發(fā)。前者通常是借助生蒸汽來獲取熱量，對(duì)蒸汽進(jìn)行冷凝處理，而非運(yùn)用冷凝熱，而后者主要是二次運(yùn)用冷凝熱，它能夠借助余熱減少處理能耗，但該設(shè)備的造價(jià)相對(duì)較高。該處理方法一般用于濃度大，且不好降解又具有很大毒性的廢水處理中，運(yùn)用該方法，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水“零排放”?，F(xiàn)階段多項(xiàng)蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用較為普遍，常常會(huì)運(yùn)用到工業(yè)廢水處理工作中。

3 金屬表面處理廢水深度處理工藝的選擇

結(jié)合以上處理工藝的特征來看，不同工藝之間有著不一樣的特征，如果采用單一的工藝技術(shù)，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬表面廢水的處理。工藝的選取需要結(jié)合實(shí)際工況，具體問題具體分析。比如結(jié)合廢水的具體狀況以及相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)選取相應(yīng)的處理工藝，也可以借助多種技術(shù)融合的方式開展處理?，F(xiàn)以某一線路板企業(yè)為例，對(duì)其廢水處理過程進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 工程背景

3.1.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量

水質(zhì)、水量見表1。

表1 水質(zhì)、水量表

工程設(shè)計(jì)處理能力：10 000 m3/d，24小時(shí)處理。車間回用：8 492 m3/d；達(dá)標(biāo)排放：1 500 m3/d；濃液回收：8 m3/d；總回用率：85%；排放要求：廢水處理執(zhí)行《廣東省污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB4426-2001）[2]中的第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）[3]中表3“水污染物特別排放限值”中的嚴(yán)格值，經(jīng)處理后的排放達(dá)到表2要求：

表2 處理后的水質(zhì)符合電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

3.1.2 車間回用水要求

車間回用水執(zhí)行《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T206-2005）[4]，如表3要求。

表3 處理后水質(zhì)符合城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

除滿足以上指標(biāo)外，回用水電導(dǎo)率指標(biāo)要求：電導(dǎo)率≤300μS/cm[（25±1）℃]。

3.2 污染源分析

廢水水量較大，組成成分復(fù)雜，存在多種不同的廢水類型，其中主要以重金屬為主。含鎳廢水：含鎳廢水主要以總鎳所構(gòu)成，鎳在化學(xué)物質(zhì)中屬于較為嚴(yán)重的污染物，需要采用特定的處理方式進(jìn)行處理；含氰廢水：含氰廢水主要以氰離子和少量的重金屬為主；綜合廢水：綜合廢水一般是在各種生產(chǎn)車間所形成的，此類廢水水量大、污染物濃度低，而且不含絡(luò)合離子，比較適合回用；磨板廢水：磨板廢水與綜合廢水水質(zhì)類似，可以合并一起處理；酸廢液：酸性較強(qiáng)，主要污染成分為COD、SS和重金屬銅，可以作為油墨廢水一起酸化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)以廢治廢；油墨廢水：油墨廢水主要以化學(xué)主氧量和懸浮物為主，具有較高的酸堿性；氨氮廢水：主要污染成分為氨氮、銅類物質(zhì)；有機(jī)廢水：有機(jī)廢水主要由濃度較高的化學(xué)主氧量和重金屬所構(gòu)成；絡(luò)合廢水：這部分廢水金屬離子濃度較高，且含有大量的絡(luò)合物質(zhì)，絡(luò)合物質(zhì)和金屬離子之間能夠產(chǎn)生大量的化學(xué)反應(yīng)，一定程度上阻礙了對(duì)金屬離子的處理效果。

3.3 工藝優(yōu)選

通過一定的研究可以得出，通常情況下化學(xué)企業(yè)排放的廢水量較多，廢水成分結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要是由重金屬和化學(xué)主氧量所構(gòu)成。以往采用重金屬化學(xué)混凝沉淀法進(jìn)行廢水處理，當(dāng)廢水中的金屬離子分離成氫氧化物后，就可以通過沉淀的方式將有機(jī)物質(zhì)沉淀下去，從而達(dá)到一定的凈化效果，但由于廢水中含有大量的有害物質(zhì)，因此加工處理過程會(huì)有一定困難。隨著人們對(duì)各種添加劑的大量使用，導(dǎo)致廢水中的主氧量值更高，以往采用的油墨廢水酸化去除工藝已經(jīng)逐漸失去了效果，無法達(dá)到廢水排放的要求。

因此在具體的處理過程中，采用廢水酸化去除工藝，還可以采用降解主氧量值的方式去除，具體包括吸附、氧化以及生化三種降解工藝。

①吸附工藝是應(yīng)用廢水高溶解性以及高處理量的特點(diǎn)處理廢水，通常在廢水中安裝吸附裝置，但吸附裝置穿透效果過于明顯，使用周期較短，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障，成本費(fèi)用較高。

②氧化工藝是應(yīng)用廢水之間的差異性處理廢水，由于廢水含有大量的絡(luò)合劑以及其他添加劑，導(dǎo)致廢水中的化學(xué)成分較多，需要的氧化時(shí)間過長(zhǎng)，并且處理所需要的化學(xué)物質(zhì)較多，造成一定的浪費(fèi)現(xiàn)象。由于氧化效果變化幅度較大，達(dá)到理想的處理效果存在一定困難。

③生化工藝相比以上兩種工藝有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)U水有機(jī)物質(zhì)形成一定影響，并且在處理的過程中不需要進(jìn)行加藥處理，使處理成本降低，提高了經(jīng)濟(jì)效益，有處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。但生化工藝對(duì)化學(xué)物質(zhì)的要求較高，具有較高的工藝水平，處理難度較大，具有一定的局限性，因此需要結(jié)合具體的施工情況，采用不同的處理工藝。

在廢水處理工藝中，傳統(tǒng)廢水處理工藝已經(jīng)很難達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，必須結(jié)合廢水回用技術(shù)，對(duì)金屬表面污水進(jìn)行正確的處理。要想達(dá)到良好的處理效果，可以采用廢水預(yù)處理+UF+RO以及TFS+RO兩種組合方式：廢水預(yù)處理+UF+RO組合方式可以看作一個(gè)分離的過程，并且整個(gè)分離的步驟需要在正常溫度下進(jìn)行，這種組合方式所應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備及工藝技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，方便后續(xù)的維修與管理；另外在分離的過程中，會(huì)形成不同大小的孔徑，這些孔徑會(huì)截?cái)喔鞣N有害物質(zhì)的進(jìn)入，達(dá)到良好的凈化效果；同時(shí)由于整個(gè)分離過程是在動(dòng)態(tài)下完成的，膜表面的物質(zhì)無法聚集到一起，過濾的速度一直處于失控的狀態(tài)下，從而影響了整體的凈化效率[5]。TFS+RO組合方式是利用TFS系統(tǒng)所進(jìn)行的，根據(jù)膜過濾的原理所發(fā)展的一種新型廢水處理技術(shù)，該膜的孔徑范圍需要在一定范圍內(nèi)，這樣才能達(dá)到良好的過濾效果。

反滲透分離技術(shù)（圖1）有著多種不同的特點(diǎn)，如果溫度不會(huì)發(fā)生較大的變化，那么可以將溶質(zhì)和水進(jìn)行分離，將其中的有害物質(zhì)分離出去，達(dá)到良好的除鹽效果以及廢水回用率。采用TFS—OF+RO廢水處理技術(shù)和UF+RO廢水處理技術(shù)相比，節(jié)約了大量的絮凝池，減少了對(duì)絮凝劑的使用，防止出現(xiàn)堵塞的現(xiàn)象，提高了膜的使用效率，延長(zhǎng)了膜的使用時(shí)間，節(jié)省了大量的處理成本。

圖1 反滲透分離技術(shù)

4 結(jié)語

針對(duì)金屬表面進(jìn)行處理，是現(xiàn)階段企業(yè)急需解決的問題。根據(jù)現(xiàn)階段金屬表面處理過程中形成的廢水來看，其排放量是非常大的。采用傳統(tǒng)的處理工藝，效率不高，應(yīng)對(duì)相關(guān)的處理工藝進(jìn)行完善及優(yōu)化，同時(shí)要結(jié)合廢水的具體狀況和相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)選取相應(yīng)的處理工藝，也可以借助多種技術(shù)融合方式開展處理。除此之外，還應(yīng)對(duì)閉路循環(huán)加以重視，對(duì)治理的過程中，更加重視對(duì)廢水的循環(huán)利用，強(qiáng)調(diào)增加廢水中金屬的利用率。