中性催化氧化技術(shù)聯(lián)合BAF深度處理切削液廢水工程案例分析

文淦斌 嚴(yán)松 李永騰

摘要：廣東某大型五金加工廠從事鋁合金外殼加工，在CNC加工過(guò)程中產(chǎn)生高濃度切削液廢水50 m3/d，其COD和石油類濃度高，可生化性差，經(jīng)常規(guī)的破乳—混凝沉淀-厭氧-好氧組合工藝處理后，可生化性難以改善，出水難以達(dá)標(biāo)，且嚴(yán)重影響了中水回用的穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對(duì)切削液廢水及常規(guī)處理出水的性質(zhì)特點(diǎn)，采用中性催化氧化技術(shù)+BAF組合工藝深度處理后，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，中水回用率達(dá)60%。

關(guān)鍵詞：切削液廢水;中性條件;催化氧化;BAF

中圖分類號(hào)：X76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）03-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.03.072

Engineering analysis for advanced treatment of cutting fluid wastewater by the neutral catalytic catalyzed oxidation with BAF

Wen Ganbin，Yan Song，Li Yongteng

（Guangzhou Jiajing Water Treatment Technolog Engineering Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510730，China）

Abstract：A large hardware processing plant in Guangdong was engaged in the processing of aluminum alloy shells. During the CNC processing，50 m3/d of high-concentration cutting fluid wastewater with high COD and petroleum concentrations and poor biodegradability were generated. Though the conventional demulsification–coagulation sedimentation–anaerobic–aerobic combined process was applied in treating this kind of wastewater，the biodegradability of wastewater was difficult to improve， the effluent quality could hardly reached the standards， and the stable operation of reclaimed water reused was seriously affected.According to the characteristics of cutting fluid wastewater and conventionally treated effluent， the neutral catalyzed oxidation technology–BAF combined process was used for advanced wastewater treatment.As a result， the effluent quality reached the discharge standards stably， and the reuse rate of reclaimed water reached 60%.

Key words：Cutting fluid wastewater;Neutral conditions;Catalytic oxidation;BAF

金屬切削加工（CNC）是電子產(chǎn)品外殼生產(chǎn)的必要工序，在其加工過(guò)程中需要采用具備良好冷卻、潤(rùn)滑、防銹、除油、防腐性能的切削液來(lái)冷卻和潤(rùn)滑刀具和加工件，從而達(dá)到延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高加工質(zhì)量的目的[1]。舊切削液更換及其后續(xù)清洗工序會(huì)產(chǎn)生一定量的切削液廢水，主要含有基礎(chǔ)油、表面活性劑、防銹劑、合成潤(rùn)滑劑、抗氧化劑、消泡劑等物質(zhì)，一般呈現(xiàn)高度乳化狀態(tài)，CODCr高達(dá)104～105 mg/L，成分復(fù)雜，是一種高濃度難降解的有機(jī)廢水[2]。

廣東省某大型五金加工廠主要從事鋁合金手機(jī)外殼加工，生產(chǎn)工序包括CNC、超聲波清洗、研磨、陽(yáng)極氧化等，產(chǎn)生綜合廢水500 m3/d，切削油50 m3/d，根據(jù)政府環(huán)保要求，其外排廢水需達(dá)到《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/1597-2015）表2排放標(biāo)準(zhǔn)，且中水回用率需達(dá)60%以上，該企業(yè)為實(shí)現(xiàn)廢水達(dá)標(biāo)排放及有效回用，將切削油廢水單獨(dú)收集進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理，不與綜合廢水混合進(jìn)行處理及回用，從而避免了高濃度廢水因COD、石油類、鹽分等物質(zhì)濃度過(guò)高對(duì)中水系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。該企業(yè)切削油廢水CODCr高達(dá)50000mg/L，采用破乳—混凝沉淀-厭氧-好氧—混凝沉淀組合工藝處理后，出水CODCr仍有300～500mg/L，石油類20mg/L，生化性極差，無(wú)法達(dá)標(biāo)排放。項(xiàng)目針對(duì)其常規(guī)處理出水特點(diǎn)，研發(fā)并采用了中性催化氧化技術(shù)+ BAF組合工藝深度處理后，出水COD小于50mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，有效解決了全廠廢水達(dá)標(biāo)及回用難題。

1 廢水水質(zhì)水量及處理要求

1.1 廢水水質(zhì)水量

切削廢水來(lái)自廢舊切削油更換及后清洗工序產(chǎn)生廢水，廢水產(chǎn)生量為50 m3/d，按每天運(yùn)行10h計(jì)算，設(shè)計(jì)處理水量5m3/h，經(jīng)常規(guī)組合工藝處理后，其水質(zhì)情況如表1所示。

1.2 廢水處理要求

出水達(dá)到《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/1597-2015）表2排放標(biāo)準(zhǔn)，其水質(zhì)情況如表2所示：

2 工藝比選

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于切削油廢水深度處理的工藝方法主要有膜分離、高級(jí)氧化、UV、BAF、MBR等，鑒于金屬切削液廢水廢水生化性差、污染物種類復(fù)雜的特點(diǎn)，綜合現(xiàn)有處理工藝技術(shù)的處理效果和可行性，高級(jí)氧化聯(lián)合深度生物處理是較優(yōu)的選擇，但是常用且高效的Fenton法需大幅度調(diào)整pH，具有運(yùn)行成本高、污泥產(chǎn)生量大的缺點(diǎn)，而中性催化氧化技術(shù)有效克服了傳統(tǒng)Fenton法的諸多缺點(diǎn)，該技術(shù)利用的催化劑采用高比表面積、高活性、多空隙的改性海泡石負(fù)載納米態(tài)的Fe、Mn、Cu及其氧化物，可在很短的時(shí)間內(nèi)并且在中性pH的條件下催化H2O2分解產(chǎn)生高濃度羥基自由基，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中難降解污染物的高效降解，并形成“固-液”非均相反應(yīng)形式，有效的保存了催化劑活性成分，提高催化劑的重復(fù)利用率，有效拓寬了高級(jí)氧化反應(yīng)的pH適用范圍，該技術(shù)已證實(shí)對(duì)切削油廢水具有很好的處理效果，可大幅去除廢水CODCr的同時(shí)有效提高廢水可生化性[3]。BAF是一種運(yùn)行費(fèi)用低、效果穩(wěn)定、操作管理簡(jiǎn)單的強(qiáng)化生物工藝，對(duì)低污染濃度、難降解廢水具有很好的處理效果[4]，因此項(xiàng)目采用中性催化氧化技術(shù)聯(lián)合BAF深度處理經(jīng)常規(guī)處理后的切削液廢水，可經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)現(xiàn)廢水高標(biāo)準(zhǔn)達(dá)標(biāo)排放，具體設(shè)計(jì)工藝流程見(jiàn)圖1。

3 工藝設(shè)計(jì)

3.1 中性催化氧化反應(yīng)器

中性催化氧化反應(yīng)器采用不銹鋼制作而成，尺寸為φ2.0m×H4.8m，水力停留時(shí)間2.5h，在反應(yīng)器底部放置中性催化劑5m3，催化劑有效接觸時(shí)間1h。常規(guī)處理出水自流從反應(yīng)器底部進(jìn)入，再投加H2O2與催化劑接觸發(fā)生與反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的·OH分解廢水中的難降解有機(jī)物，去除廢水COD的同時(shí)提高可生化性，反應(yīng)過(guò)程采用空氣攪拌，無(wú)需調(diào)節(jié)pH。根據(jù)運(yùn)行實(shí)際效果表明在pH7～8、H2O2投加量250mg/L、的條件下CODCr、石油類去除率分別為達(dá)75%、90%，出水CODCr100mg/L、石油類2.0 mg/L。

該單元配置穿孔曝氣系統(tǒng)1套/雙氧水投加裝置1套。

3.2 混凝沉淀池

中性催化氧化反應(yīng)池器出水自留進(jìn)入混凝沉淀池進(jìn)行固液分離，混凝沉淀池尺寸為L(zhǎng)4.7m×W2.0m×H4.5m，分為反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)，采用不銹鋼制作而成。反應(yīng)池分三格，第一格投加NaOH調(diào)節(jié)pH到8，第二格投加PAC混凝劑，第三格投加PAM絮凝劑，陳表面負(fù)荷為0.625m3/m2.h，NaOH加藥量由在線pH計(jì)控制，控制在7.5～8.5mV范圍。

該單元配置機(jī)械攪拌器2套/NaOH投加裝置1套/PAC投加裝置1套/ PAM投加裝置1套。

3.3 曝氣生物濾池（BAF）

混凝沉淀池出水進(jìn)入BAF池進(jìn)行深度生物處理進(jìn)一步去除廢水CODCr、BOD5、石油類，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。BAF池采用不銹鋼制作而成，設(shè)計(jì)為上升流體式，分2套，單套尺寸為φ2.0m×H4.5m，安裝陶粒20m3，有效停留時(shí)間為4h，曝氣采用微孔曝氣進(jìn)行充氧，氣水比為20：1?？紤]微生物的適應(yīng)性，項(xiàng)目BAF池采用常規(guī)系統(tǒng)好氧池混合液的活性污泥進(jìn)行接種，培菌過(guò)程采用固定化生物催化劑、葡萄糖、熟面粉、尿素、磷肥進(jìn)行，陪菌20天后，取部分陶粒表面發(fā)現(xiàn)一層2mm厚黃褐色的生物膜，且BAF出水COD降至50mg/L以下，表示調(diào)試成功。根據(jù)60天運(yùn)行效果表明BAF對(duì)混凝出水的CODCr、石油類去除率平均55%、25%，出水CODCr45mg/L、石油類1.5mg/L。

該單元配置清水池1套（尺寸φ1m×H4.0m）/羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)Q=2.5m3/min，H=5m，N=4kw /生物制劑投加裝置1套/ /反沖水泵2臺(tái)Q=25m3/h，H=18m，N=3kw。

4 運(yùn)行情況

4.1 運(yùn)行效果

項(xiàng)目于2016年7月建設(shè)完成，經(jīng)兩個(gè)月調(diào)試及調(diào)試運(yùn)行后，工藝運(yùn)行穩(wěn)定，出水穩(wěn)定到《電鍍水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 44/1597-2015）表2排放標(biāo)準(zhǔn)要求，各工藝單元運(yùn)行效果見(jiàn)表3。因切削油廢水達(dá)標(biāo)處理難題的解決，成功實(shí)現(xiàn)了企業(yè)廢水的達(dá)標(biāo)處理及回用，中水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行且完全滿足生產(chǎn)水質(zhì)要求，并在同年年底通過(guò)了當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)組織的驗(yàn)收，取得了很好的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。

4.2 運(yùn)行費(fèi)用

項(xiàng)目工程改造投資45萬(wàn)元，噸水投資9000元，隨著規(guī)模的擴(kuò)大，噸水投資費(fèi)用會(huì)大幅降低。

系統(tǒng)噸水直接運(yùn)行費(fèi)用為22元/噸，其中電費(fèi)為1.6元、藥劑費(fèi)為12元、人工費(fèi)2元、危廢污泥外運(yùn)處置費(fèi)6.5元，運(yùn)行成本比較合理，不會(huì)造成企業(yè)負(fù)擔(dān)。

5 結(jié)論

（1）工程實(shí)踐表明，采用中性催化氧化技術(shù)聯(lián)合BAF深度處理切削液廢水，最終出水COD可降至 45mg/L，石油類降至1.5mg/L，穩(wěn)定達(dá)到嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）本項(xiàng)目工程的建設(shè)和運(yùn)行實(shí)踐表明，對(duì)于金屬表面處理企業(yè)廢水處理及回用，將切削油廢水單獨(dú)分流并進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理，可避免高濃度廢水對(duì)綜合廢水處理及回用系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，其思路正確，且投資運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)合理。

（3）本文對(duì)高濃度切削液廢水分流深度處理工藝技術(shù)的工程實(shí)踐，為金屬加工企業(yè)廢水分質(zhì)處理或類似高濃度工業(yè)廢水提供很好的借鑒，具有良好推廣意義和市場(chǎng)價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-01-14

作者簡(jiǎn)介：文淦斌（1985-），男，碩士，主要從事工業(yè)廢水處理及回用工藝技術(shù)研究及工程實(shí)施。