金屬表面處理廢水的處理技術(shù)發(fā)展探究

摘 ?要：金屬表面處理過程中產(chǎn)生的廢水中含有大量有害和有毒物質(zhì)。如果直接排放到水體中，將會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，危害人體健康。在“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的背景下，我們將促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，出臺(tái)更加嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)政策，提高人們的環(huán)保意識(shí)。通過比較不同類型的金屬表面處理廢水，闡述了金屬表面處理廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為今后金屬表面處理廢水的工藝選擇提供參考。

關(guān)鍵詞：金屬;表面處理;廢水處理;環(huán)境保護(hù)

1 金屬表面處理廢水的種類及危害

1.1 種類

根據(jù)金屬表面處理的類型不同，金屬表面處理產(chǎn)生的廢水主要包括：

（1）涂裝前的處理廢水

金屬工件表面涂裝前預(yù)處理廢水，包括除油漬、酸性洗滌、除銹、表面調(diào)整、轉(zhuǎn)化膜形成等。

（2）無鉻處理的處理廢水

為了確保金屬工件在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中不會(huì)生銹，通常需要對(duì)金屬表面進(jìn)行鈍化處理而產(chǎn)生廢水。

（3）陽極氧化產(chǎn)生的廢水

由鋁及其鋁合金的各種陽極氧化工藝產(chǎn)生的廢水，如除油污、堿蝕、氧化、著色、封閉、電解等工序都會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。

（4）電泳涂裝廢水

電泳涂裝過程沖洗鍍件表面會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，此外還會(huì)有少量的電泳廢液。廢水中含有大量的有機(jī)物，例如環(huán)氧樹脂，氨基酸酯和有機(jī)酸等，這些有機(jī)物大都是水溶性的[1]。

（5）電鍍廢水

電鍍過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，如預(yù)處理廢水、漂洗廢水、鈍化廢水和電鍍廢水等[2]。

1.2 危害

金屬表面處理產(chǎn)生的廢水中含有大量重金屬以及酸和堿性物質(zhì)等。其中的重金屬在進(jìn)入到生態(tài)系統(tǒng)后并不會(huì)被分解，而是會(huì)逐漸殘留和富集，最終造成嚴(yán)重危害。排入海洋中的重金屬會(huì)逐漸在藻類以及底泥中富集，并吸附在魚和貝類表面，這些魚和貝類被人類捕獲使用后，導(dǎo)致重金屬在人體內(nèi)逐步富集，達(dá)到一定量后就會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害[3]。

2 常規(guī)處理工藝

2.1 物化處理

物化法通常應(yīng)用于涂裝廢水的預(yù)處理或深處理。作為一種預(yù)處理方法，物化法可有效去除大部分膠體及懸浮物，同時(shí)還是降低廢水中重金屬的含量，減輕后續(xù)生物處理的負(fù)擔(dān)，這有助于降低廢水處理成本。目前，常用的涂裝廢水物化處理方法有垃圾焚燒飛灰法、吸附法、氣浮法、混凝沉淀法以及膜過濾法。

2.1.1 垃圾焚燒飛灰法

垃圾焚燒飛灰法的機(jī)理是化學(xué)沉淀法，該法的優(yōu)點(diǎn)是能用廢物處理廢水，可有效去除廢水中的重金屬及磷酸鹽。該法的缺點(diǎn)是垃圾焚燒飛灰的來源會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。

2.1.2 吸附法

吸附法可廢水進(jìn)行脫色、脫鹽，同時(shí)對(duì)有用物質(zhì)進(jìn)行回收。該法對(duì)操作過程中的pH有較高的要求，且吸附材料在使用一段時(shí)間后會(huì)達(dá)到飽和。因此需要定期更換吸附材料，這會(huì)大大增加處理成本，此外吸附材料中吸附的雜質(zhì)還會(huì)對(duì)廢水造成二次污染。

2.1.3 氣浮法

氣浮法能夠有效去除廢水中的油類，但該法對(duì)操作條件要求很高嚴(yán)格，僅適用于污染物為懸浮態(tài)，且水中有較多微小氣泡的廢水處理。

2.1.4 混凝沉淀法

混凝沉淀法能夠有效去除廢水中的懸浮物、膠體、磷酸鹽以及重金屬等，但經(jīng)該法處理后的廢水還需進(jìn)一步處理使COD達(dá)標(biāo)才能排放。

2.1.5 膜濾法

膜過濾技術(shù)由于具有眾多優(yōu)點(diǎn)在涂料廢水的處理中得到了廣泛的應(yīng)用。張進(jìn)等[4]的研究應(yīng)用混凝-微濾法處理陰極電泳廢水，結(jié)果顯示該法能去除廢水中的大部分污染物，而處理后的廢水又可以用于循環(huán)沖洗水。該法的缺點(diǎn)是濾膜的維護(hù)及更換成本較高。

2.2 生物處理

生物處理法是通過微生物代謝的方法來分解處理有機(jī)物的。該法的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，缺點(diǎn)是處理不夠徹底。經(jīng)過生物處理的廢水可能還殘留較多的油脂、重金屬等。

2.3 物化—生物處理

物化-生物處理技術(shù)目前在處理金屬表面處理廢水中得到了廣泛的應(yīng)用[5]，經(jīng)該法處理過的廢水出水水質(zhì)較好，缺點(diǎn)是處理的流程較長(zhǎng)，占用空間較大，基建成本較高，且其處理效果會(huì)受到廢水的溫度和pH值的影響。

3 新型處理工藝

傳統(tǒng)的涂層廢水處理方法大都存在處理周期長(zhǎng)，運(yùn)行成本高，以及易發(fā)生二次污染等問題。近年來出現(xiàn)了一些廢水處理新技術(shù)如高級(jí)氧化技術(shù)、鐵碳微電解技術(shù)和酶處理法等，下面分別進(jìn)行介紹。

3.1 高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)是指在一定條件下，使廢水中產(chǎn)生羥基自由基，該物質(zhì)具有極強(qiáng)的氧化性，能夠有效降解各類有機(jī)物。根據(jù)產(chǎn)生羥基自由基的方法不同，可將高級(jí)氧化技術(shù)分為電化學(xué)氧化法、臭氧氧化法和Fenton氧化法。

3.1.1 電化學(xué)氧化

電化學(xué)氧化方法是水電解產(chǎn)生的·OH來氧化有機(jī)物，降低其毒性，使其容易被生物降解，該法的缺點(diǎn)是電解水分子需要極高的能耗。

3.1.2 臭氧氧化

臭氧氧化法主要是利用臭氧以及其分解產(chǎn)生的·OH來氧化有機(jī)物的，研究顯示該法具有極強(qiáng)的有機(jī)污染物去除能力，但在處理涂料廢水時(shí)效果并不理想。

3.1.3 Fenton氧化

Fenton氧化法的原理是利用Fe2+和過氧化氫反應(yīng)生成·OH，進(jìn)而達(dá)到氧化有機(jī)污染物的目的。該法在處理過程中需要加入過量Fe2+，會(huì)使出水偏綠色。

3.2 鐵碳微電解技術(shù)

鐵碳微電解技術(shù)能夠利用廢棄物來治理廢水，該法處理廢水效果顯著，且成本低廉，在富含重金屬的廢水處理中得到了廣泛地應(yīng)用。但該法的缺點(diǎn)是處理時(shí)間較長(zhǎng)。

3.3 酶處理法

酶處理法有機(jī)廢水具有綠色環(huán)保、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。添加極少量的酶就能顯著提高廢水的處理效率，且無二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。但目前關(guān)于酶法在涂裝廢水處理中的應(yīng)用報(bào)道較少，相關(guān)研究還不深入，有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

我國(guó)作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，每年需要消耗大量的化學(xué)用品，為了保護(hù)環(huán)境，我們有必要重視化學(xué)用品造成的污染。金屬表面處理過程需要使用大量的化學(xué)用品，會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢水。因此我們的目標(biāo)研究新的金屬表面處理技術(shù)外，還需要考慮廢水的處理及回收再利用。筆者認(rèn)為根據(jù)金屬涂裝工藝特點(diǎn)，要想設(shè)計(jì)出符合要求的工藝條件，且能滿足達(dá)到效率高、時(shí)間短、成本低的目的，我們有必要開展以下三個(gè)方面的研究，首先是廢水中有機(jī)物的識(shí)別技術(shù)研究，其次是重金屬梯度沉淀回收利用技術(shù)研究，最后是酶處理彌補(bǔ)傳統(tǒng)工藝周期長(zhǎng)，易造成二次污染等缺點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬琳，張宇，劉彪.電泳涂裝廢水的危害及處理工藝分析[J].技術(shù)探討，2016，（6）：785-785.

[2] 蔡瑞峰.電鍍廢水的危害與處理方法的研究進(jìn)展[J].技術(shù)工程，2018，（11）：83-85.

[3] 張興勃，姜婷娟.涂裝廢水對(duì)環(huán)境的危害及其防治[C] 十三省區(qū)市機(jī)械工程學(xué)會(huì)第五屆科技論壇論文集.2009.

[4] 張進(jìn)，董強(qiáng)，孫宇新，等.混凝—微濾法處理陰極電泳漆廢水[J].水處理技術(shù)，2006，32（2）：51-57.

[5] 逯英.金屬表面處理車間的廢水處理工藝方法研究[J].節(jié)能與環(huán)保，2020，（3）：77-78.

作者簡(jiǎn)介：佘勝勝（1992-），男，安徽合肥人，本科，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。