工业废水的处理方法探讨

郑庆交,汤铁装,杨洁丹 ,李卫荣

(东莞宜安科技股份有限公司,广东东莞523662)

1 引言

环境保护是我国的一项基本国策。我国实行“防治结合,预防为主,综合治理”的方针,这一方针对防治污水污染同样适用。20世纪90年代以来,世界各国对环境保护与经济发展之间的关系有了新的认识,认识到工业废水污染防治必须由过去的侧重末端治理的方针,转变为对工业生产全过程进行控制,只有通过实施清洁生产,才能促进环境与经济协调发展,促进工业持续发展。尤其结合高新技术的发展,不断提高废水治理技术水平,将是21世纪我国工业废水治理的主要发展方向。

东莞宜安科技股份有限公司(简称宜安科技)成立于1993年初,现位于东莞市清溪镇银泉工业区,是一家集轻质合金材料、成型、研发、生产为一体的国家高新技术企业,是目前轻质合金产品的知名企业。公司采用国际先进的生产线,其生产工艺技术成熟,处于国际同行业领先水平。

宜安科技主要生产工艺是压铸成型、精密加工、前处理及涂装等。废水的主要来源是前处理产生的废水,主要包括磷化、微弧氧化、无铬化成等工艺。目前废水的排放量为1 200m3/月,pH值在3.5～6.0之间,主要成分为无机盐。前处理产生工业废水需经过处理达标后方可排放。因此,对表面处理产生的工业废水的处理成为公司的主要任务之一,见图1。

图1 宜安公司废水处理站

2 工业废水的处理工艺

工业废水指工业生产过程中产生的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物及生产过程中排出的水。

2.1 工业废水的分类

现代废水处理方法按作用原理,可分为物理法、化学法、物理化学法和生化法4大类。按处理程度,又可分为一级、二级和三级处理。一级处理的任务是从废水中去除呈悬浮状态的固体与呈分层或乳状态的油类污染物。二级处理主要是大幅度去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。一般工业废水经二级处理后,已达到排放标准。三级处理是进一步去除前两级未能去除的污染物。现代废水处理技术,习惯上按作用原理,可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法4大类[1～2]。

(1)物理法是利用物理的作用来分离废水中的溶解物质或乳浊物。常见的有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。

(2)化学法是利用化学反应的作用来去除废水中的溶解物质或胶体物质。常见的有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝、焚烧等。

(3)物理化学法是利用物理化学作用来去除废水中溶解物质或胶体物质。常见的有混凝、浮选、吸附 、粒子交换 、膜分离 、萃取 、汽提 、吹脱 、蒸发 、结晶等。

(4)生物处理法是利用微生物代谢作用,使废水中的有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害的物质。常见的有活性污泥法、厌氧生物消化法、稳定塘等。

2.2 废水处理工艺

2.2.1 工艺原理

宜安科技表面处理产生的工业废水,是采用物理和化学相结合,以化学工艺为主导的工艺流程,对废水进行处理,经过分离、沉淀、调节、生化等工艺单元,将废水中的污染物以固体形式沉淀,使污水得到净化,废水所发生的反应主要为：

2.2.2 药剂的添加量及作用

由于工业废水的水质比较复杂,因此对药剂的种类具有选择性,在废水中存在一些亲液胶体,它的微粒与水分子发生强烈的水化作用,对加入的混凝剂非常迟钝,为了使其能够有效的凝聚,经试验,确定投加药量,见表1。

表1 工业废水药剂添加量

2.2.3 工艺流程图

宜安科技对于工业废水的处理采用物理化学法进行处理,工艺流程如图2所示。

图2 工业废水处理流程图

2.2.4 工艺流程

前处理生产线排放的废水均自流入调节池,在此均衡水质水量;用泵将废水打入一级混凝反应池,反应池分为3格,第1格加烧碱将pH值调高至10.5～11.0,研究表明可用石灰提高废水的pH值,同时可以除含氟废水[3],但在使用中易发生堵塞。第2格添加PAC混凝剂[4]及石灰,第3格加入PAM絮凝剂[5];废水经上述反应后流入斜管沉淀池,进行固液分离,上清液流入二级混凝反应池,底部积泥排入污泥池,用泵抽至压滤机脱水;二级混凝反应池分为3格,第1格加入PAC混凝剂,第2格加入PAM以增大絮体的体积便于固液分离。第3格加盐酸将pH调到8～9;经过砂滤池过滤流入回用水池,反应沉淀池、接触沉淀池底部积泥定期排入污泥池内贮存,然后泵入板框压滤机脱水,干泥外运,滤水回流到调节池再处理。

2.2.5 主要构筑物及其作用

(1)格栅是由一组或多组相平行的金属栅条与金属框架组成的处理设施,安装在泵房与水口的进水处,用以截留废水中可能堵塞水泵机组和管道阀门的较大悬浮物,以保证后续处理设施的正常运行,并减轻后续构筑物的处理负荷。

(2)沉砂池的工作原理是以重力分离为基础,就是将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流走。

(3)斜管采用的是废水从下至上的流动方式,逐渐将污泥与水分离,使废水处理进一步净化。

(4)板框压滤机主要由板和框排列组合而成,用压紧装置把板与框压紧,即在板与板之间构成压滤室(图3)。在板与框的上端相同部位开有小孔,压紧后,各孔连成一条通道,用0.4～0.8MPa的压力,把经化学调理的污泥由该通道压入,并由每一块板框上的支路孔道进入各个压滤室,下端钻有供滤液排出的孔道。滤液在压力作用下,通过滤布并由孔道由滤机排出,而固体截留下来,并且在滤布表面上形成滤饼,当滤饼完全填满压滤室时,脱水过程结束,此时停止对压滤机送入污泥,打开压滤机,依次抽出各块滤板,剥离滤饼,并清洗滤布。

图3 板框压滤机(型号XM J20/630/UB)

3 水质的检测指标

污水所含的污染物质千差万别,可用分析和检测的方法对污水中的污染物质作出定性、定量的检测以反映污水的水质。国家对水质的分析和检测制定有许多标准,其指标可分为物理、化学、生物3大类[6]。

3.1 物理性指标

3.1.1 温度

许多工业排出的废水都有较高的温度,这些废水排放水体使水温升高,引起水体的热污染。水温升高影响水生生物的生存和对水资源的利用。氧气在水中的溶解度随水温升高而减少。这样一方面水中溶解氧减少,另一方面水温升高加速耗氧反应,最终导致水体缺氧或水质恶化。

3.1.2 色度

色度是一项感官性指标,一般纯净的天然水是清澈透明的,即无色的。但带有金属化合物或有机化合物等有色污染物的污水则呈现出各种颜色。

3.1.3 嗅味

嗅味同色度一样也是感官性指标,可定性反映某种污染物的多寡。

3.1.4 固体物质

水中所有残渣的总和称为总固体(TS),总固体包括溶解物质(DS)和悬浮固体物质(SS)。

3.2 化学性指标

3.2.1 生化需氧量(BOD)

水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量(以mg/L为单位)。它反映了在有氧的条件下,水中可生物降解的有机物的量。生化需氧量愈高,表示水中需氧有机污染物愈多[7]。

3.2.2 化学需氧量(COD)

化学需氧量是指在酸性条件下,用强氧化剂(重铬酸钾或高锰酸钾)将水中的有机物和还原性无机物氧化时所消耗的氧量,以COD表示,单位为m g/L。化学需氧量愈高,也表示水中有机污染物愈多。

3.2.3 pH值

pH值主要是指示水样的酸碱性,pH＜7是酸性,pH＞7是碱性。一般要求处理后污水的pH值在6～9之间。

3.3 生物性指标

3.3.1 细菌总数

水中细菌总数反映了水体受细菌污染的程度。细菌总数不能说明污染的来源,必须结合大肠菌群数来判断水体污染的来源和安全程度。

3.3.2 大肠菌群

水是传播肠道疾病的一种重要媒介,而大肠菌群被视为最基本的粪便污染指示菌群。大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度,间接表明有肠道病菌(伤寒、痢疾、霍乱等)存在的可能性[8]。

4 水质监测结果分析

经处理后的废水由第3方检测机构(深圳市虹彩检测技术有限公司)进行检测,检测的各项指标均远小于广东省地方排放限值。检测各项指标结果及检测方式分别见表2和表3。

表2 水质各项指标监测结果

表3 各项指标的检测方式

5 结语

水资源缺乏是全球性问题。经过处理的工业废水被看作为水资源而回用于工业等领域。随着科学技术的发展,水质净化手段增多,废水再生利用的数量和领域也逐渐扩大。

宜安公司对达标排放的废水全部回收利用,确保公司废水“零排放”。采用本工艺处理废水,可回用于车间粗洗、或作为绿化、洗地、冲厕等生活杂用水。年供达标工业废水回用1.44万m3,年创效益约4.32万元,可带来良好的经济效益和社会环保效益。

水是一切生物赖以生存的基础,是工农业生产和社会经济发展不可或缺的基础性的自然资源和战略性的经济资源。水环境是人类环境的重要组成部分和控制性因素,控制水污染、保护水环境是环境科学的重要任务。随着环境科学的发展,污水治理技术也在不断发展中,原有的污水处理工艺不断改进、完善,新的污水处理工艺不断产生,这些工艺技术的推广、应用,对于遏制水污染、保护水环境和实现经济、社会的可持续发展必将发挥重要的现实作用和产生深远的历史意义。

[1]金兆丰,余志荣.污水处理组合工艺及工程实例[M].北京：化学工业出版社,2003.

[2]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京：化学工业出版社,2003.

[3]程 刚,黄翔峰.钙盐沉淀法处理集成电路工业含氟废水影响因素研究[J].环境科学导刊,2007,26(4);35～38.

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[5]刘 军.聚丙烯酰胺在工业废水处理中的应用[J].广西轻工业,2009(7)：98～ 99.

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[7]黄 霞.水处理工程[M].北京：清华大学出版社,1985.

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