工業廢水的處理方法探討

鄭慶交,湯鐵裝,楊潔丹 ,李衛榮

(東莞宜安科技股份有限公司,廣東東莞523662)

1 引言

環境保護是我國的一項基本國策。我國實行“防治結合,預防為主,綜合治理”的方針,這一方針對防治污水污染同樣適用。20世紀90年代以來,世界各國對環境保護與經濟發展之間的關系有了新的認識,認識到工業廢水污染防治必須由過去的側重末端治理的方針,轉變為對工業生產全過程進行控制,只有通過實施清潔生產,才能促進環境與經濟協調發展,促進工業持續發展。尤其結合高新技術的發展,不斷提高廢水治理技術水平,將是21世紀我國工業廢水治理的主要發展方向。

東莞宜安科技股份有限公司(簡稱宜安科技)成立于1993年初,現位于東莞市清溪鎮銀泉工業區,是一家集輕質合金材料、成型、研發、生產為一體的國家高新技術企業,是目前輕質合金產品的知名企業。公司采用國際先進的生產線,其生產工藝技術成熟,處于國際同行業領先水平。

宜安科技主要生產工藝是壓鑄成型、精密加工、前處理及涂裝等。廢水的主要來源是前處理產生的廢水,主要包括磷化、微弧氧化、無鉻化成等工藝。目前廢水的排放量為1 200m3/月,pH值在3.5～6.0之間,主要成分為無機鹽。前處理產生工業廢水需經過處理達標后方可排放。因此,對表面處理產生的工業廢水的處理成為公司的主要任務之一,見圖1。

圖1 宜安公司廢水處理站

2 工業廢水的處理工藝

工業廢水指工業生產過程中產生的廢水和廢液,其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物、副產品以及生產過程中產生的污染物及生產過程中排出的水。

2.1 工業廢水的分類

現代廢水處理方法按作用原理,可分為物理法、化學法、物理化學法和生化法4大類。按處理程度,又可分為一級、二級和三級處理。一級處理的任務是從廢水中去除呈懸浮狀態的固體與呈分層或乳狀態的油類污染物。二級處理主要是大幅度去除廢水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物。一般工業廢水經二級處理后,已達到排放標準。三級處理是進一步去除前兩級未能去除的污染物。現代廢水處理技術,習慣上按作用原理,可分為物理法、化學法、物理化學法和生物法4大類[1～2]。

(1)物理法是利用物理的作用來分離廢水中的溶解物質或乳濁物。常見的有格柵、篩濾、離心、澄清、過濾、隔油等方法。

(2)化學法是利用化學反應的作用來去除廢水中的溶解物質或膠體物質。常見的有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化、光催化氧化、微電解、電解絮凝、焚燒等。

(3)物理化學法是利用物理化學作用來去除廢水中溶解物質或膠體物質。常見的有混凝、浮選、吸附 、粒子交換 、膜分離 、萃取 、汽提 、吹脫 、蒸發 、結晶等。

(4)生物處理法是利用微生物代謝作用,使廢水中的有機污染物和無機微生物營養物轉化為穩定、無害的物質。常見的有活性污泥法、厭氧生物消化法、穩定塘等。

2.2 廢水處理工藝

2.2.1 工藝原理

宜安科技表面處理產生的工業廢水,是采用物理和化學相結合,以化學工藝為主導的工藝流程,對廢水進行處理,經過分離、沉淀、調節、生化等工藝單元,將廢水中的污染物以固體形式沉淀,使污水得到凈化,廢水所發生的反應主要為：

2.2.2 藥劑的添加量及作用

由于工業廢水的水質比較復雜,因此對藥劑的種類具有選擇性,在廢水中存在一些親液膠體,它的微粒與水分子發生強烈的水化作用,對加入的混凝劑非常遲鈍,為了使其能夠有效的凝聚,經試驗,確定投加藥量,見表1。

表1 工業廢水藥劑添加量

2.2.3 工藝流程圖

宜安科技對于工業廢水的處理采用物理化學法進行處理,工藝流程如圖2所示。

圖2 工業廢水處理流程圖

2.2.4 工藝流程

前處理生產線排放的廢水均自流入調節池,在此均衡水質水量;用泵將廢水打入一級混凝反應池,反應池分為3格,第1格加燒堿將pH值調高至10.5～11.0,研究表明可用石灰提高廢水的pH值,同時可以除含氟廢水[3],但在使用中易發生堵塞。第2格添加PAC混凝劑[4]及石灰,第3格加入PAM絮凝劑[5];廢水經上述反應后流入斜管沉淀池,進行固液分離,上清液流入二級混凝反應池,底部積泥排入污泥池,用泵抽至壓濾機脫水;二級混凝反應池分為3格,第1格加入PAC混凝劑,第2格加入PAM以增大絮體的體積便于固液分離。第3格加鹽酸將pH調到8～9;經過砂濾池過濾流入回用水池,反應沉淀池、接觸沉淀池底部積泥定期排入污泥池內貯存,然后泵入板框壓濾機脫水,干泥外運,濾水回流到調節池再處理。

2.2.5 主要構筑物及其作用

(1)格柵是由一組或多組相平行的金屬柵條與金屬框架組成的處理設施,安裝在泵房與水口的進水處,用以截留廢水中可能堵塞水泵機組和管道閥門的較大懸浮物,以保證后續處理設施的正常運行,并減輕后續構筑物的處理負荷。

(2)沉砂池的工作原理是以重力分離為基礎,就是將進入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的無機顆粒下沉,而有機懸浮顆粒則隨水流走。

(3)斜管采用的是廢水從下至上的流動方式,逐漸將污泥與水分離,使廢水處理進一步凈化。

(4)板框壓濾機主要由板和框排列組合而成,用壓緊裝置把板與框壓緊,即在板與板之間構成壓濾室(圖3)。在板與框的上端相同部位開有小孔,壓緊后,各孔連成一條通道,用0.4～0.8MPa的壓力,把經化學調理的污泥由該通道壓入,并由每一塊板框上的支路孔道進入各個壓濾室,下端鉆有供濾液排出的孔道。濾液在壓力作用下,通過濾布并由孔道由濾機排出,而固體截留下來,并且在濾布表面上形成濾餅,當濾餅完全填滿壓濾室時,脫水過程結束,此時停止對壓濾機送入污泥,打開壓濾機,依次抽出各塊濾板,剝離濾餅,并清洗濾布。

圖3 板框壓濾機(型號XM J20/630/UB)

3 水質的檢測指標

污水所含的污染物質千差萬別,可用分析和檢測的方法對污水中的污染物質作出定性、定量的檢測以反映污水的水質。國家對水質的分析和檢測制定有許多標準,其指標可分為物理、化學、生物3大類[6]。

3.1 物理性指標

3.1.1 溫度

許多工業排出的廢水都有較高的溫度,這些廢水排放水體使水溫升高,引起水體的熱污染。水溫升高影響水生生物的生存和對水資源的利用。氧氣在水中的溶解度隨水溫升高而減少。這樣一方面水中溶解氧減少,另一方面水溫升高加速耗氧反應,最終導致水體缺氧或水質惡化。

3.1.2 色度

色度是一項感官性指標,一般純凈的天然水是清澈透明的,即無色的。但帶有金屬化合物或有機化合物等有色污染物的污水則呈現出各種顏色。

3.1.3 嗅味

嗅味同色度一樣也是感官性指標,可定性反映某種污染物的多寡。

3.1.4 固體物質

水中所有殘渣的總和稱為總固體(TS),總固體包括溶解物質(DS)和懸浮固體物質(SS)。

3.2 化學性指標

3.2.1 生化需氧量(BOD)

水中有機污染物被好氧微生物分解時所需的氧量稱為生化需氧量(以mg/L為單位)。它反映了在有氧的條件下,水中可生物降解的有機物的量。生化需氧量愈高,表示水中需氧有機污染物愈多[7]。

3.2.2 化學需氧量(COD)

化學需氧量是指在酸性條件下,用強氧化劑(重鉻酸鉀或高錳酸鉀)將水中的有機物和還原性無機物氧化時所消耗的氧量,以COD表示,單位為m g/L。化學需氧量愈高,也表示水中有機污染物愈多。

3.2.3 pH值

pH值主要是指示水樣的酸堿性,pH＜7是酸性,pH＞7是堿性。一般要求處理后污水的pH值在6～9之間。

3.3 生物性指標

3.3.1 細菌總數

水中細菌總數反映了水體受細菌污染的程度。細菌總數不能說明污染的來源,必須結合大腸菌群數來判斷水體污染的來源和安全程度。

3.3.2 大腸菌群

水是傳播腸道疾病的一種重要媒介,而大腸菌群被視為最基本的糞便污染指示菌群。大腸菌群的值可表明水樣被糞便污染的程度,間接表明有腸道病菌(傷寒、痢疾、霍亂等)存在的可能性[8]。

4 水質監測結果分析

經處理后的廢水由第3方檢測機構(深圳市虹彩檢測技術有限公司)進行檢測,檢測的各項指標均遠小于廣東省地方排放限值。檢測各項指標結果及檢測方式分別見表2和表3。

表2 水質各項指標監測結果

表3 各項指標的檢測方式

5 結語

水資源缺乏是全球性問題。經過處理的工業廢水被看作為水資源而回用于工業等領域。隨著科學技術的發展,水質凈化手段增多,廢水再生利用的數量和領域也逐漸擴大。

宜安公司對達標排放的廢水全部回收利用,確保公司廢水“零排放”。采用本工藝處理廢水,可回用于車間粗洗、或作為綠化、洗地、沖廁等生活雜用水。年供達標工業廢水回用1.44萬m3,年創效益約4.32萬元,可帶來良好的經濟效益和社會環保效益。

水是一切生物賴以生存的基礎,是工農業生產和社會經濟發展不可或缺的基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源。水環境是人類環境的重要組成部分和控制性因素,控制水污染、保護水環境是環境科學的重要任務。隨著環境科學的發展,污水治理技術也在不斷發展中,原有的污水處理工藝不斷改進、完善,新的污水處理工藝不斷產生,這些工藝技術的推廣、應用,對于遏制水污染、保護水環境和實現經濟、社會的可持續發展必將發揮重要的現實作用和產生深遠的歷史意義。

[1]金兆豐,余志榮.污水處理組合工藝及工程實例[M].北京：化學工業出版社,2003.

[2]鄒家慶.工業廢水處理技術[M].北京：化學工業出版社,2003.

[3]程 剛,黃翔峰.鈣鹽沉淀法處理集成電路工業含氟廢水影響因素研究[J].環境科學導刊,2007,26(4);35～38.

[4]蘭文藝.水處理與藥劑[M].北京：化學工業出版社.2001.

[5]劉 軍.聚丙烯酰胺在工業廢水處理中的應用[J].廣西輕工業,2009(7)：98～ 99.

[6]田波文.工業廢水污染的檢測與控制[J].廣西輕工業,2007(8)：61～62.

[7]黃 霞.水處理工程[M].北京：清華大學出版社,1985.

[8]張自杰.廢水處理理論與設計[M].北京：中國建筑工業出版社,2002.