中性催化氧化技術聯合BAF深度處理切削液廢水工程案例分析

文淦斌 嚴松 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加工過程中產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，經常規的破乳—混凝沉淀-厭氧-好氧組合工藝處理后，可生化性難以改善，出水難以達標，且嚴重影響了中水回用的穩定運行。本文針對切削液廢水及常規處理出水的性質特點，采用中性催化氧化技術+BAF組合工藝深度處理后，出水穩定達標，中水回用率達60%。

關鍵詞：切削液廢水;中性條件;催化氧化;BAF

中圖分類號：X76 文獻標識碼：A 文章編號：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）是電子產品外殼生產的必要工序，在其加工過程中需要采用具備良好冷卻、潤滑、防銹、除油、防腐性能的切削液來冷卻和潤滑刀具和加工件，從而達到延長刀具使用壽命，提高加工質量的目的[1]。舊切削液更換及其后續清洗工序會產生一定量的切削液廢水，主要含有基礎油、表面活性劑、防銹劑、合成潤滑劑、抗氧化劑、消泡劑等物質，一般呈現高度乳化狀態，CODCr高達104～105 mg/L，成分復雜，是一種高濃度難降解的有機廢水[2]。

廣東省某大型五金加工廠主要從事鋁合金手機外殼加工，生產工序包括CNC、超聲波清洗、研磨、陽極氧化等，產生綜合廢水500 m3/d，切削油50 m3/d，根據政府環保要求，其外排廢水需達到《電鍍水污染物排放標準》（DB 44/1597-2015）表2排放標準，且中水回用率需達60%以上，該企業為實現廢水達標排放及有效回用，將切削油廢水單獨收集進行達標處理，不與綜合廢水混合進行處理及回用，從而避免了高濃度廢水因COD、石油類、鹽分等物質濃度過高對中水系統的正常運行產生影響。該企業切削油廢水CODCr高達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，無法達標排放。項目針對其常規處理出水特點，研發并采用了中性催化氧化技術+ BAF組合工藝深度處理后，出水COD小于50mg/L，各項指標穩定達到排放標準要求，有效解決了全廠廢水達標及回用難題。

1 廢水水質水量及處理要求

1.1 廢水水質水量

切削廢水來自廢舊切削油更換及后清洗工序產生廢水，廢水產生量為50 m3/d，按每天運行10h計算，設計處理水量5m3/h，經常規組合工藝處理后，其水質情況如表1所示。

1.2 廢水處理要求

出水達到《電鍍水污染物排放標準》（DB 44/1597-2015）表2排放標準，其水質情況如表2所示：

2 工藝比選

目前國內外應用于切削油廢水深度處理的工藝方法主要有膜分離、高級氧化、UV、BAF、MBR等，鑒于金屬切削液廢水廢水生化性差、污染物種類復雜的特點，綜合現有處理工藝技術的處理效果和可行性，高級氧化聯合深度生物處理是較優的選擇，但是常用且高效的Fenton法需大幅度調整pH，具有運行成本高、污泥產生量大的缺點，而中性催化氧化技術有效克服了傳統Fenton法的諸多缺點，該技術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載納米態的Fe、Mn、Cu及其氧化物，可在很短的時間內并且在中性pH的條件下催化H2O2分解產生高濃度羥基自由基，實現對廢水中難降解污染物的高效降解，并形成“固-液”非均相反應形式，有效的保存了催化劑活性成分，提高催化劑的重復利用率，有效拓寬了高級氧化反應的pH適用范圍，該技術已證實對切削油廢水具有很好的處理效果，可大幅去除廢水CODCr的同時有效提高廢水可生化性[3]。BAF是一種運行費用低、效果穩定、操作管理簡單的強化生物工藝，對低污染濃度、難降解廢水具有很好的處理效果[4]，因此項目采用中性催化氧化技術聯合BAF深度處理經常規處理后的切削液廢水，可經濟有效的實現廢水高標準達標排放，具體設計工藝流程見圖1。

3 工藝設計

3.1 中性催化氧化反應器

中性催化氧化反應器采用不銹鋼制作而成，尺寸為φ2.0m×H4.8m，水力停留時間2.5h，在反應器底部放置中性催化劑5m3，催化劑有效接觸時間1h。常規處理出水自流從反應器底部進入，再投加H2O2與催化劑接觸發生與反應產生具有強氧化性的·OH分解廢水中的難降解有機物，去除廢水COD的同時提高可生化性，反應過程采用空氣攪拌，無需調節pH。根據運行實際效果表明在pH7～8、H2O2投加量250mg/L、的條件下CODCr、石油類去除率分別為達75%、90%，出水CODCr100mg/L、石油類2.0 mg/L。

該單元配置穿孔曝氣系統1套/雙氧水投加裝置1套。

3.2 混凝沉淀池

中性催化氧化反應池器出水自留進入混凝沉淀池進行固液分離，混凝沉淀池尺寸為L4.7m×W2.0m×H4.5m，分為反應區和沉淀區，采用不銹鋼制作而成。反應池分三格，第一格投加NaOH調節pH到8，第二格投加PAC混凝劑，第三格投加PAM絮凝劑，陳表面負荷為0.625m3/m2.h，NaOH加藥量由在線pH計控制，控制在7.5～8.5mV范圍。

該單元配置機械攪拌器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）

混凝沉淀池出水進入BAF池進行深度生物處理進一步去除廢水CODCr、BOD5、石油類，確保出水穩定達標。BAF池采用不銹鋼制作而成，設計為上升流體式，分2套，單套尺寸為φ2.0m×H4.5m，安裝陶粒20m3，有效停留時間為4h，曝氣采用微孔曝氣進行充氧，氣水比為20：1。考慮微生物的適應性，項目BAF池采用常規系統好氧池混合液的活性污泥進行接種，培菌過程采用固定化生物催化劑、葡萄糖、熟面粉、尿素、磷肥進行，陪菌20天后，取部分陶粒表面發現一層2mm厚黃褐色的生物膜，且BAF出水COD降至50mg/L以下，表示調試成功。根據60天運行效果表明BAF對混凝出水的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）/羅茨風機2臺Q=2.5m3/min，H=5m，N=4kw /生物制劑投加裝置1套/ /反沖水泵2臺Q=25m3/h，H=18m，N=3kw。

4 運行情況

4.1 運行效果

項目于2016年7月建設完成，經兩個月調試及調試運行后，工藝運行穩定，出水穩定到《電鍍水污染物排放標準》（DB 44/1597-2015）表2排放標準要求，各工藝單元運行效果見表3。因切削油廢水達標處理難題的解決，成功實現了企業廢水的達標處理及回用，中水系統穩定運行且完全滿足生產水質要求，并在同年年底通過了當地環保部門組織的驗收，取得了很好的經濟與環境效益。

4.2 運行費用

項目工程改造投資45萬元，噸水投資9000元，隨著規模的擴大，噸水投資費用會大幅降低。

系統噸水直接運行費用為22元/噸，其中電費為1.6元、藥劑費為12元、人工費2元、危廢污泥外運處置費6.5元，運行成本比較合理，不會造成企業負擔。

5 結論

（1）工程實踐表明，采用中性催化氧化技術聯合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，穩定達到嚴格排放標準要求。

（2）本項目工程的建設和運行實踐表明，對于金屬表面處理企業廢水處理及回用，將切削油廢水單獨分流并進行達標處理，可避免高濃度廢水對綜合廢水處理及回用系統的正常運行產生影響，其思路正確，且投資運行費用相對合理。

（3）本文對高濃度切削液廢水分流深度處理工藝技術的工程實踐，為金屬加工企業廢水分質處理或類似高濃度工業廢水提供很好的借鑒，具有良好推廣意義和市場價值。

參考文獻

[1]高坤，程娟娟.機械加工行業廢切削液處理方法研究進展[J].中國機械，2014（19）：81-83.

[2]周乃磊，王中琪，徐旭東.采用Fenton/UV處理金屬切削液廢水的試驗研究[J].環境科技，2009，22（6）：6-7.

[3]嚴松，黃瑞敏，楊晶，等.負載CuO/MnO海泡石中性條件催化H2O2處理鋁材切削液廢水[J].環境工程，2016，34（06）：75-79.

[4]黃瑞瑞，林德賢，謝春生，等.混凝脫色-懸浮曝氣生物濾池處理印染廢水[J].工業用水與廢水，2006，37（1）：81-83.

收稿日期：2020-01-14

作者簡介：文淦斌（1985-），男，碩士，主要從事工業廢水處理及回用工藝技術研究及工程實施。