培訓教材
二0一二年七月
目錄1 總則3
2 廢水**3
3 廢水的分類4
4 廢水處理的工藝計5
5 構築物、裝置及材料10
6 儀表及自動控制12
7 汙泥處理方法14
8 綜合設計16
1 總則
本文介紹了表面處理行業的生產工藝，分析了該行業廢水的**及分類，對廢水處理原理及工藝進行了描述。本文所指的表面處理是針對五金加工應用比較廣泛的金屬鋼鐵件、鋁及其合金件的表面處理。
在選擇表面處理廢水治理的設計方案時，必須根據表面處理生產工藝、廢水排放條件（水質、水量、排放方式和排放標準等）、應達到的回用率以及環境要求等具體情況，經全面經濟技術比較後確定。廢水治理的構築物和裝置等均應根據其接觸介質的性質、濃度和環境要求等具體情況，採用可靠的防腐、防滲、防漏等措施。因此，本文對廢水治理工程涉及的構築物、裝置和材料要求也進行了分析。
表面處理行業的廢水治理工程充分考慮迴圈經濟，清潔生產，以廢治廢，因此本文對汙泥處理方法也做了介紹，同時對二次汙染防治以及風險防範措施等方面也進行了表述。
2 廢水**
2.1表面處理是利用物理的、化學的，或者其他方法，在金屬表面形成的一層有一定厚度，不同於基體材料且有一定的強化、防護或特殊功能的覆蓋層。
2.2表面處理工藝包括基體前處理、塗層製備、塗層後處理三個部分，常用的有除油、除鏽、磷化、氧化、鈍化、噴漆、電泳、染色、發黑等。
2.3廢水主要是來自各工序的沖洗水及濃廢液,由於各工序在藥液槽中新增的化學藥劑不同，汙染物的成份比較複雜。廢水中有鹼性或酸性物質、有機物，且含有多種金屬離子和非金屬離子，其中有一些為一類汙染物，必須經處理後排放。
2.4典型的金屬鋼鐵件表面處理工藝流程為：
工件→除油→除鏽→表調→磷化→鈍化→噴漆（噴粉）或電泳
（1）除油：目前普遍採用鹼性化學除油，除油劑中的主要成分為氫氧化鈉、磷酸三鈉、op乳化劑和其它表面活性劑等，廢水中的主要汙染物為鹼性物質、動植物油、懸浮物、codcr和磷酸鹽等。
（2）除鏽：目前普遍採用酸性化學除鏽。除鏽劑中主要成分為無機酸（有時新增氫氟酸），廢水中的主要汙染物為酸、金屬離子、氟化物、懸浮物等。
（3）表調：為提高磷化膜的質量和效能，一般在磷化之前增加表面調整工序。表調液目前廣泛應用的是含鹼金屬、磷酸鈦鹽、草酸等。表調後一般不進行清洗而直接進入磷化池，故沒有廢水產生。
（4）磷化：磷化液中一般都含有硝酸、磷酸、金屬鹽（如鋅鹽、錳鹽、鈣鹽、鎳鹽、銅鹽等）、促進劑（無機氧化劑、有機硝基化合物、有機絡合物、氟化物等）。常溫鋅系磷化是應用面比較廣的磷化方法，主要成份為磷酸二氫鋅、硝酸鋅、氟化鈉和氧化鋅等。
廢水中的主要汙染物為酸、氟化物、懸浮物、鋅、磷酸鹽等。
（5）鈍化：為增加磷化膜的抗蝕性，一般在磷化後進行鈍化，通常採用重鉻酸鉀和鉻酐等鈍化劑。廢水中主要汙染物為酸、六價鉻、總鉻等。
（6）噴漆（噴粉）：噴漆廢水**於漆霧的濕式淨化工序。廢水中主要汙染物高濃度codcr和懸浮物。噴粉不產生廢水。
（7）電泳：電泳廢水產生於電泳後清洗工序，電泳漆中主要成分為水溶性樹脂、顏料、酯類等，與噴漆廢水相比排水量較大，廢水中主要汙染物高濃度codcr和懸浮物。
（8）發黑（發藍）：一般在機械零件加工和彈簧加工行業使用。發黑液中的主要成分為酸、銅鹽、苯二酚等。清洗廢水中主要汙染物為酸、銅、有機物等。
2.5典型的金屬鋁及鋁合金件表面處理工藝流程為：
工件→除油→表調→化學拋光→化學氧化或電氧化→鈍化→著色
（1）除油：目前普遍採用鹼性化學除油，除油劑中的主要成份為碳酸鈉、磷酸三鈉、矽酸鈉和表面活性劑等，廢水中的主要汙染物為酸、鹼、動植物油、懸浮物、codcr和磷酸鹽等。應避免使用酸性的二合一除油劑,因為其中新增了大量有機物給增加了廢水處理難度。
（2）表調：表調是利用氫氧化鈉溶液除去鋁件表面原有的氧化膜和表面有害的微量成分，再浸入硝酸-氟化氫溶液中去除表面掛灰，然後用水漂洗乾淨。廢水中主要汙染物為酸、鹼、氟化物等。
（3）化學拋光：鋁及其合金多採用磷酸基溶液進行化學拋光，拋光溶液主要成分為：磷酸、硫酸、冰醋酸和硝酸等。廢水中主要汙染物為酸、鹼、磷酸鹽等。
（4）化學氧化或電氧化：化學氧化一般採用鉻酸鹽為主進行氧化，主要成分是磷酸、鉻酐、氟化氫銨、磷酸氫二銨硼酸等，汙染物有氟化物、六價鉻、磷酸鹽等。電化學氧化，因為鉻鹽的汙染比較重，現在普遍採用硫酸為主的陽極氧化。
主要成分為硫酸、鋁離子和鎳鹽等，汙染物為酸鹼、懸浮物等。
（5）鈍化：為增加氧化膜的抗蝕性，通常採用重鉻酸鉀、鉻酐等鈍化劑或熱水封閉和金屬鹽封閉。廢水中主要汙染物為酸、六價鉻、總鉻等。
（6）著色：是將經過陽極氧化後的製件，放入有機染料或無機染料的水溶液中染色或電著色。主要汙染物為色度、codcr等。
3 廢水的分類
3.1鋼鐵件表面處理廢水根據汙染物的性質一般分為以下幾類：
（1）酸洗磷化廢水：主要**於酸洗和磷化工序清洗水，含金屬離子與無機鹽類為低codcr類；
（2）含鉻廢水： 主要**於鈍化工序產生的含有重鉻酸鉀或鉻酐清洗廢水，含有重金屬六價鉻為低codcr類，一般經過還原預處理後與一般清洗廢水一同物化處理；
（3）有機廢水：主要**於除油、噴漆、電泳和發黑工序的清洗水，含有較高的油類、苯類等有機物類物質，主要為等codcr較高的廢水，對於這種廢水必須先採用化學氧化沉澱，再採用生化的方法來達到降解codcr目的；
（4）濃廢液：主要**於各生產工序中廢棄及更換的槽液，廢液中主要汙染物為高濃度的酸、鹼、重金屬或有機物，如排到廢水處理系統會造成處理設施無法正常執行。需交由危險廢物處理站進行外運處理或**利用。
3.2金屬鋁及其合金件表面處理廢水根據汙染物性質、處理工藝和處理後的用途可分為以下幾類：
（1）綜合清洗廢水：主要**於表調和陽極氧化工序清洗水。含金屬離子、磷酸鹽與無機鹽類為低codcr類；
（2）含六價鉻廢水：主要**於化學氧化工序產生的含有重鉻酸鉀或鉻酐清洗廢水和鉻鹽鈍化工序，含有重金屬六價鉻為低codcr類，一般經過還原預處理後與一般清洗廢水一同物化處理；
（3）有機廢水：主要**於除油、著色等色度和codcr較高的廢水，含有較高的油類、染料等有機物類物質，對於這種廢水必須先採用化學氧化沉澱，再採用生化的方法來達到降解色度和codcr目的，處理後可回用於生產或排放。
（4）含磷廢水：主要**於化學拋光工序清洗水，含磷酸鹽非常高，水量大時必須分開進行預處理再進入綜合水處理，水量較小時可進入綜合廢水一起處理。
3.3濃廢液：表面處理濃廢液主要**於各生產工序中廢棄及更換的槽液，廢液中主要汙染物為高濃度的酸、鹼、重金屬或有機物，如排到廢水處理系統會造成處理設施無法正常執行。
需交由危險廢物處理站進行外運處理或**利用。
4廢水處理的工藝設計
4.1處理原理和工藝選擇
4.1.1混凝沉澱法除磷即向含磷廢水中投加混凝藥劑，使水中的po43-生成難溶鹽，從水中沉降分離，達到除磷目的。
5ca2++4oh-+3h2po42-→ca5oh（po4）3↓+3h2o
4.1.2石灰除氟的原理是向水中投回石灰乳或氯化鈣，使水中的氟化物生難溶的氟化鈣，從水中沉澱分離達到除氟的目的。
ca2++2f-→caf2↓
4.1.3六價鉻的還原投加亞硫酸鹽、硫酸亞鐵等，在酸性條件下與六價鉻發生還原反應，將六價鉻還原成三價鉻，亞硫酸鹽被氧化成硫酸鹽，亞鐵離子被氧化成三價鐵，亞硫酸鹽包括亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉等。
2h2cr2o7+6nahso3+3h2so4→2cr2（so4）3+3na2so4+8h2o
h2cr2o7+3na2so3+3h2so4→cr2（so4）3+3na2so4+4h2o
cr2o72-+6fe2++14h+→2cr3++6fe3++7h2o
4.2工藝的確定
4.2.1一般清洗廢水的工藝確定
一般清洗廢水中含有酸、鹼、磷酸鹽及重金屬等採用應用最廣的化學處理方法進行去除，投加石灰乳成絮凝劑達到去除金屬離子與懸浮物的目的。雖然一般清洗廢水處理起來相對比較簡單，但應起注意的是兩性物質鋅和處理起來難度較大的氟化物。所以在工藝確定是必須要考慮採用二級混凝，並嚴格控制執行條件才能達到排放標準。
4.2.2含鉻廢水的工藝確定
含鉻廢水**於生產工序的鈍化、化學氧化等工序，由於廢水中鉻以六價鉻酸根離子的形式存在，所以必須先將鉻酸根離子還原成三價鉻離子，然後三價鉻離子在鹼性條件下才可以生成不溶於水的沉澱物，最終將鉻從廢水中分離出來。亞硫酸鹽還原法是深圳地區常用的處理含六價鉻廢水的方法，它的主要優點是處理後水能達到排放標準，裝置操作也簡單。
4.2.3有機廢水的工藝確定
含油廢水首先經過隔油池隔除浮油，可選用平流式隔油池。再與噴漆、電泳、著色等有機廢水一同進入fenton試劑氧化階段，利用h2o2被fe2+氧化分解成具有極強氧化能力的羥羥基自由基，它與有機物發生反應，使有機物c-c鍵斷裂分解。然後進入接觸氧化生化系進行生化處理，使有機物完全降解。
有機廢水處理的基本任務是去除其中的各種有機物，主要方法根據汙染物濃度來確定是用化學氧化法還是生物處理法或是二者結合。化學氧化法，目前也有很多，應用較好的有次氯酸鹽和fenton試劑氧化，對含較高的有機物可採用此方法+生化處理，因為fenton試劑在降解生化需氧量的同時還可以改變生化需氧量與化學需氧量的比值，為生化處理創造條件。
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