表面处理行业生产废水治理技术培训教材

北京中大华远认证中心内部培训教材培训教材表面处理行业生产废水治理技术二0一二年七月北京中大华远认证中心内部培训教材2目录1总则…………………………………………………………………………………………………………32废水来源……………………………………………………………………………………………………33废水的分类…………………………………………………………………………………………………44废水处理的工艺计…………………………………………………………………………………………55构筑物、设备及材料………………………………………………………………………………………106仪表及自动控制……………………………………………………………………………………………127污泥处理方法………………………………………………………………………………………………148综合设计……………………………………………………………………………………………………16北京中大华远认证中心内部培训教材31总则本文介绍了表面处理行业的生产工艺，分析了该行业废水的来源及分类，对废水处理原理及工艺进行了描述。本文所指的表面处理是针对五金加工应用比较广泛的金属钢铁件、铝及其合金件的表面处理。在选择表面处理废水治理的设计方案时，必须根据表面处理生产工艺、废水排放条件（水质、水量、排放方式和排放标准等）、应达到的回用率以及环境要求等具体情况，经全面经济技术比较后确定。废水治理的构筑物和设备等均应根据其接触介质的性质、浓度和环境要求等具体情况，采用可靠的防腐、防渗、防漏等措施。因此，本文对废水治理工程涉及的构筑物、设备和材料要求也进行了分析。表面处理行业的废水治理工程充分考虑循环经济，清洁生产，以废治废，因此本文对污泥处理方法也做了介绍，同时对二次污染防治以及风险防范措施等方面也进行了表述。2废水来源2.1表面处理是利用物理的、化学的，或者其他方法，在金属表面形成的一层有一定厚度，不同于基体材料且有一定的强化、防护或特殊功能的覆盖层。2.2表面处理工艺包括基体前处理、涂层制备、涂层后处理三个部分，常用的有除油、除锈、磷化、氧化、钝化、喷漆、电泳、染色、发黑等。2.3废水主要是来自各工序的冲洗水及浓废液,由于各工序在药液槽中添加的化学药剂不同，污染物的成份比较复杂。废水中有碱性或酸性物质、有机物，且含有多种金属离子和非金属离子，其中有一些为一类污染物，必须经处理后排放。2.4典型的金属钢铁件表面处理工艺流程为：工件→除油→除锈→表调→磷化→钝化→喷漆（喷粉）或电泳（1）除油：目前普遍采用碱性化学除油，除油剂中的主要成分为氢氧化钠、磷酸三钠、OP乳化剂和其它表面活性剂等，废水中的主要污染物为碱性物质、动植物油、悬浮物、CODcr和磷酸盐等。（2）除锈：目前普遍采用酸性化学除锈。除锈剂中主要成分为无机酸（有时添加氢氟酸），废水中的主要污染物为酸、金属离子、氟化物、悬浮物等。（3）表调：为提高磷化膜的质量和性能，一般在磷化之前增加表面调整工序。表调液目前广泛应用的是含碱金属、磷酸钛盐、草酸等。表调后一般不进行清洗而直接进入磷化池，故没有废水产生。（4）磷化：磷化液中一般都含有硝酸、磷酸、金属盐（如锌盐、锰盐、钙盐、镍盐、铜盐等）、促进剂（无机氧化剂、有机硝基化合物、有机络合物、氟化物等）。常温锌系磷化是应用面比较广的磷化方法，主要成份为磷酸二氢锌、硝酸锌、氟化钠和氧化锌等。废水中的主要污染物为酸、氟化物、悬浮物、锌、磷酸盐等。（5）钝化：为增加磷化膜的抗蚀性，一般在磷化后进行钝化，通常采用重铬酸钾和铬酐等钝化剂。废水北京中大华远认证中心内部培训教材4中主要污染物为酸、六价铬、总铬等。（6）喷漆（喷粉）：喷漆废水来源于漆雾的湿式净化工序。废水中主要污染物高浓度CODcr和悬浮物。喷粉不产生废水。（7）电泳：电泳废水产生于电泳后清洗工序，电泳漆中主要成分为水溶性树脂、颜料、酯类等，与喷漆废水相比排水量较大，废水中主要污染物高浓度CODcr和悬浮物。（8）发黑（发蓝）：一般在机械零件加工和弹簧加工行业使用。发黑液中的主要成分为酸、铜盐、苯二酚等。清洗废水中主要污染物为酸、铜、有机物等。2.5典型的金属铝及铝合金件表面处理工艺流程为：工件→除油→表调→化学抛光→化学氧化或电氧化→钝化→着色（1）除油：目前普遍采用碱性化学除油，除油剂中的主要成份为碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠和表面活性剂等，废水中的主要污染物为酸、碱、动植物油、悬浮物、CODcr和磷酸盐等。应避免使用酸性的二合一除油剂,因为其中添加了大量有机物给增加了废水处理难度。（2）表调：表调是利用氢氧化钠溶液除去铝件表面原有的氧化膜和表面有害的微量成分，再浸入硝酸-氟化氢溶液中去除表面挂灰，然后用水漂洗干净。废水中主要污染物为酸、碱、氟化物等。（3）化学抛光：铝及其合金多采用磷酸基溶液进行化学抛光，抛光溶液主要成分为：磷酸、硫酸、冰醋酸和硝酸等。废水中主要污染物为酸、碱、磷酸盐等。（4）化学氧化或电氧化：化学氧化一般采用铬酸盐为主进行氧化，主要成分是磷酸、铬酐、氟化氢铵、磷酸氢二铵硼酸等，污染物有氟化物、六价铬、磷酸盐等。电化学氧化，因为铬盐的污染比较重，现在普遍采用硫酸为主的阳极氧化。主要成分为硫酸、铝离子和镍盐等，污染物为酸碱、悬浮物等。（5）钝化：为增加氧化膜的抗蚀性，通常采用重铬酸钾、铬酐等钝化剂或热水封闭和金属盐封闭。废水中主要污染物为酸、六价铬、总铬等。（6）着色：是将经过阳极氧化后的制件，放入有机染料或无机染料的水溶液中染色或电着色。主要污染物为色度、CODcr等。3废水的分类3.1钢铁件表面处理废水根据污染物的性质一般分为以下几类：（1）酸洗磷化废水：主要来源于酸洗和磷化工序清洗水，含金属离子与无机盐类为低CODcr类；（2）含铬废水：主要来源于钝化工序产生的含有重铬酸钾或铬酐清洗废水，含有重金属六价铬为低CODcr类，一般经过还原预处理后与一般清洗废水一同物化处理；（3）有机废水：主要来源于除油、喷漆、电泳和发黑工序的清洗水，含有较高的油类、苯类等有机物类物质，主要为等CODcr较高的废水，对于这种废水必须先采用化学氧化沉淀，再采用生化的方法来达到降北京中大华远认证中心内部培训教材5解CODcr目的；（4）浓废液：主要来源于各生产工序中废弃及更换的槽液，废液中主要污染物为高浓度的酸、碱、重金属或有机物，如排到废水处理系统会造成处理设施无法正常运行。需交由危险废物处理站进行外运处理或回收利用。3.2金属铝及其合金件表面处理废水根据污染物性质、处理工艺和处理后的用途可分为以下几类：（1）综合清洗废水：主要来源于表调和阳极氧化工序清洗水。含金属离子、磷酸盐与无机盐类为低CODcr类；（2）含六价铬废水：主要来源于化学氧化工序产生的含有重铬酸钾或铬酐清洗废水和铬盐钝化工序，含有重金属六价铬为低CODcr类，一般经过还原预处理后与一般清洗废水一同物化处理；（3）有机废水：主要来源于除油、着色等色度和CODcr较高的废水，含有较高的油类、染料等有机物类物质，对于这种废水必须先采用化学氧化沉淀，再采用生化的方法来达到降解色度和CODcr目的，处理后可回用于生产或排放。（4）含磷废水：主要来源于化学抛光工序清洗水，含磷酸盐非常高，水量大时必须分开进行预处理再进入综合水处理，水量较小时可进入综合废水一起处理。3.3浓废液：表面处理浓废液主要来源于各生产工序中废弃及更换的槽液，废液中主要污染物为高浓度的酸、碱、重金属或有机物，如排到废水处理系统会造成处理设施无法正常运行。需交由危险废物处理站进行外运处理或回收利用。4废水处理的工艺设计4.1处理原理和工艺选择4.1.1混凝沉淀法除磷即向含磷废水中投加混凝药剂，使水中的PO43-生成难溶盐，从水中沉降分离，达到除磷目的。5Ca2++4OH-+3H2PO42-→Ca5OH（PO4）3↓+3H2O4.1.2石灰除氟的原理是向水中投回石灰乳或氯化钙，使水中的氟化物生难溶的氟化钙，从水中沉淀分离达到除氟的目的。Ca2++2F-→CaF2↓4.1.3六价铬的还原投加亚硫酸盐、硫酸亚铁等，在酸性条件下与六价铬发生还原反应，将六价铬还原成三价铬，亚硫酸盐被氧化成硫酸盐，亚铁离子被氧化成三价铁，亚硫酸盐包括亚硫酸氢钠、亚硫酸钠等。2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4→2Cr2（SO4）3+3Na2SO4+8H2OH2Cr2O7+3Na2SO3+3H2SO4→Cr2（SO4）3+3Na2SO4+4H2OCr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O北京中大华远认证中心内部培训教材64.2工艺的确定4.2.1一般清洗废水的工艺确定一般清洗废水中含有酸、碱、磷酸盐及重金属等采用应用最广的化学处理方法进行去除，投加石灰乳成絮凝剂达到去除金属离子与悬浮物的目的。虽然一般清洗废水处理起来相对比较简单，但应起注意的是两性物质锌和处理起来难度较大的氟化物。所以在工艺确定是必须要考虑采用二级混凝，并严格控制运行条件才能达到排放标准。4.2.2含铬废水的工艺确定含铬废水来源于生产工序的钝化、化学氧化等工序，由于废水中铬以六价铬酸根离子的形式存在，所以必须先将铬酸根离子还原成三价铬离子，然后三价铬离子在碱性条件下才可以生成不溶于水的沉淀物，最终将铬从废水中分离出来。亚硫酸盐还原法是深圳地区常用的处理含六价铬废水的方法，它的主要优点是处理后水能达到排放标准，设备操作也简单。4.2.3有机废水的工艺确定含油废水首先经过隔油池隔除浮油，可选用平流式隔油池。再与喷漆、电泳、着色等有机废水一同进入Fenton试剂氧化阶段，利用H2O2被Fe2+氧化分解成具有极强氧化能力的羟羟基自由基，它与有机物发生反应，使有机物C-C键断裂分解。然后进入接触氧化生化系进行生化处理，使有机物完全降解。有机废水处理的基本任务是去除其中的各种有机物，主要方法根据污染物浓度来确定是用化学氧化法还是生物处理法或是二者结合。化学氧化法，目前也有很多，应用较好的有次氯酸盐和Fenton试剂氧化，对含较高的有机物可采用此方法+生化处理，因为Fenton试剂在降解生化需氧量的同时还可以改变生化需氧量与化学需氧量的比值，为生化处理创造条件。另外，部分企业只有喷漆或电泳等废水，可采用简单的混凝沉淀使水质清澈后回用至生产线，循环使用一定时间后，可交由危险废物处理站统一处理。本工艺只适用于清洗用水水质要求不高，且用水量较小的工业企业。北京中大华远认证中心内部培训教材74.2.4金属表面处理废水治理的工艺流程图酸还原剂PHORP含铬废水→含铬废水调节池→PH调整池→还原反应池石灰PAM酸PACPAMPHPH综合废水→隔油池→调节池→pH调整池→反应池→沉淀池→回调池→反应池泥饼外运←厢式压滤机←污泥浓缩池回用或排放←排放堰←清水池←沉淀池Fenton试剂PAMPHPH有机废水→隔油池→调节池→化学氧化池→反应池→沉淀池→兼氧池干泥饼外运←污泥脱水系统←污泥池好氧池排放或回用←清水池←过滤池←气浮池←反应池PACPAM4.3工艺流程控制条件4.3.1含铬废水单设调节池进行水质和水量的均衡，停留时间不得小于8小时；PH调整池池内要装有PH自动控制系统，通过PH控制系统自动控制酸的加入量，控制PH值2-3；还原池内要装有ORP自动控制系统，通过ORP自动控制系统控制还原剂的加入量，使ORP值300-350mV；经还原后的含铬废水排入综合清洗废水调节池再进行处理。4.3.2综合废水设调节池使水质和水量得到均衡；PH调整池要装有PH自动控制系统控制石灰的加入，PH上清液北京中大华远认证中心内部培训教材8控制在10.5左右；混凝反应池根据水量可设快混和慢混池，通过计量泵定量加入混凝剂与助凝剂；沉淀池如水量不是特别大应采用斜管沉淀池进行固液分离（长宽比不得小于2：1、深度不得小于3.5米、表面负荷不可大于0.7m3/（m2.h）），较大水量时可选用辅流沉淀池；PH回调池通池内装PH自动控制系统控制PH在8左右；絮凝反应池通过计量泵定量投加絮凝剂聚合氯化铝和助凝剂