摘要：为了改进金属表面色调光泽，增强金属的抗腐蚀性、耐氧化性、耐热性、延展性、延长金属的寿命及其他性能，金属常常需要进行酸洗、碱洗、磷化、陶化、电镀等各种金属表面处理，但在使用各种表面处理工艺后，必然会产生大量含酸、碱、油类、重金属离子及磷酸盐的废水，处理不好会造成水体环境污染。因此，废水排放前必须严格处理，保证水质达标排放，以免对企业周边的水体环境产生不良的影响。本文就高浓度难生化金属表面处理废水处理改造工程案例展开探讨。
关键词：膜生物反应器；微电解；金属表面处理废水
引言
某公司主要生产空调铜配件，与国内外主要空调企业如格力、美的、格兰仕、韩国LG等形成了长期合作伙伴关系。公司车间除油、酸洗、抛光、钝化（不含铬）等工序排放的生产废水COD高达1000mg/L，铜离子高达50mg/L，LAS高达100mg/L，pH低至2，具有酸度高、重金属含量高、COD高、LAS浓度高的“四高”特征，可生化性极差，采用原有的“微电解+A/O”的工艺对其进行处理，处理出水难以稳定达到排放标准的要求，对企业正常生产造成了影响。针对该废水的特点，并结合研究成果，决定对原处理工艺进行改造。即在预处理段，改造微电解池，装填高温微孔活化微电解填料；在生化段，增加水解池容积与循环泵；在深度处理段，增加一体化撬装式MBR设备。经升级改造后，处理出水稳定达到《水污染物排放限值》（DB26/44—2001）的一级标准。
1金属表面处理废水的种类
根据金属表面处理种类的不同，金属表面处理废水主要有：(1)电镀废水。电镀生产过程中的废水，包括前处理废水、电镀漂洗废水、镀后钝化处理废水以及退镀废液等。(2)阳极氧化废水。铝、镁合金阳极氧化产生的废水，主要包括除油、酸腐蚀、碱腐蚀、酸抛光、氧化、电解、着色、染色、封闭产生的生产废水。(3)涂装前处理废水。涂装前工件预处理废水，包括除油、酸洗除锈、表面调整、磷化等。(4)电泳涂装废水。水溶性电泳生产过程中产生的废水。
2工程概况
设计水量。按业主要求，设计进水时间24h，总设计进水量120m3/d改造后处理能力为5m3/h。（2）进出水水质.处理出水需达到《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）的一级标准。设计进出水水质如表1所示。
表1 设计进出水水质
3废水处理工艺
3.1工艺设计
目前，金属表面处理废水的处理方法很多，其中物化法应用的比较广，技术相对成熟，原料易得，治理效果良好，但物化法对分流要求较高，因化学药剂的使用使得其运行成本相对较高，出水电导率高，污泥量多。但在较为严格的排放标准情况下，单纯只有物化处理是不够的，还需要结合生物处理方法才能更好的降解水体中的可溶性COD。
3.2工艺流程
改造后各车间生产废水首先进入调节池，调节水质与水量后经泵送入微电解池。泵前自动加碱控制pH为3~4，在酸性介质和有氧条件下，微电解池内产生新生态的氢和亚铁，从而破坏了络合物的结构，置换出单质铜。微电解池出水溢流进入一级混凝反应池与一沉池，自动加碱控制pH为9~10，以去除绝大部分的铜离子与亚铁离子，并通过新生絮体吸附沉降水中的有机物。对一沉池出水大量曝气，并在二级混凝反应池投加助凝剂，于二沉池中去除残余的亚铁离子与铁离子。自动加酸控制二沉池出水pH为7~8，然后自流进入二级ABR水解池。在ABR水解池内，在水力冲击下搅动池内的污泥，使泥水混合，水解菌群将难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子有机物。经微电解和水解预处理后，废水可生化性提高。水解池出水流入好氧池，由好氧菌吸附降解有机污染物，使废水得到净化。好氧池出水经三沉池自流进入MBR装置，池内安装的中空纤维膜截留菌种与大分子有机物，维持较高的污泥浓度与微生物多样性，极大地提升了出水水质。三沉池沉积的污泥经气提装置回流至生化池，以补充池内污泥浓度。MBR池泥水混合液仍含有较多难降解有机物，回流至水解池，进行循环降解。生化剩余污泥和物化污泥一同排入污泥浓缩池。浓缩的污泥经厢式压滤机脱水后由业主外运处置，滤液流回到调节池，与废水一起进行处理。
3.3深度处理及中水回用方法
目前，在日常生产中主要利用膜过滤进行深度处理及中水回用。膜技术是21世纪水处理领域的关键技术，也是近年来水处理领域的研究热点。膜分离技术可以完成其他过滤不能完成的任务，可以去除更细小的杂质，可去除溶解态的有机物和无机物。目前常用的膜技术主要包括利用电位差的电渗析、倒极电渗析和利用压力差的膜法。
4设计参数
隔油调节池。隔油调节池为砼结构，地上0.2m，地下2.5m。规格为8.0m×8.0m×2.7m，有效容积120m3，HRT=24h。（2）微电解池。微电解池为地上式砼结构，规格为6.0m×2.0m×4.5m，有效容积24m3，HRT=4.8h。（3）一沉池和二沉池（共2级串联）。一沉池和二沉池为地上式砼结构，单座池体尺寸5.0m×3.0m×4.5m（含混凝反应池），表面负荷0.42m3/（m2•h）。（4）ABR水解池（共2级串联）。ABR水解池为地上式砼结构，一级水解池尺寸8.0m×1.6m×4.0m，二级水解池尺寸8.0m×2.3m×4.0m，总有效容积73m3，总HRT=14.6h，水解池COD容积负荷约为0.10~0.19kg/（m3•d）。（5）好氧池。好氧池为地上式砼结构，池体尺寸8.0m×5.6m×4.0m，有效容积130m3，HRT=26h。池内安装组合填料，污泥回流比50%~100%，泥龄35~52d，悬浮污泥质量浓度为3000~4000mgMLSS/m3，污泥负荷为0.03~0.05kgBOD5/（kgMLSS•d）。（6）三沉池。三沉池为地上式砼结构，池体尺寸6.0m×2.6m×4.0m，表面负荷0.38m3/（m2•h）。（7）撬装式MBR装置。撬装式MBR装置为钢结构，集成膜池、中水池、机房于一体，设备尺寸4.0m×2.5m×3.0m，其中膜池有效容积15m3，HRT=3h。MBR池核心设备为PVDF中空纤维帘式膜组件，共640m2。（8）污泥浓缩池。污泥浓缩池为砼结构，地上1.5m，地下2.5m，池体尺寸6.5m×2.3m×4.0m，有效容积30m3。配套厢式压滤机2台，过滤面积各20m2。
5技术经济分析
处理改造工程投资共30万元，于2014年11月完成设计并不停产施工，2014年12月完成调试并达标排水，至今已稳定运行3a以上。微电解填料未发生板结、失效，MBR膜丝保持完好，瞬时通量高于6.5m3/h，出水长期稳定达标。运行结果表明，工艺设计合理，耐冲击能力强。经长期核算，运行费用（主要为药剂费，另包含人工与耗材费，不含水电费）约为30～50元/t，虽然没有直接经济效益，但为业主节省了排污费用，极大地提升了企业形象，产生了较大的间接经济效益。此外，环境效益显著。
结语
金属表面处理废水中含有磷、铁离子、锌、铬、氨氮等有害物质，其直接排放会对水，土壤造成严重污染。企业在保证经济发展的同时，也要顾及生态环境。传统以及新型处理方法起着重大作用。当然也都有各自的优缺点，相信在人才知识“爆炸”的时代，更多可实施性高的实验方案会相继应用到社会中，以实现企业和生态的可持续发展。
参考文献
[1]叶永梅，蔡河山，徐 颂．金属表面处理类项目环境影响评价实例分析［Ｊ］．广东化工，2015.
[2]苗红霞，宋家俊．某金属表面处理废水项目的技术研究［Ｊ］．有色金属设计，2017．
论文作者:李永腾
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/15
标签：废水论文; 污泥论文; 电解池论文; 容积论文; 有机物论文; 金属表面处理论文; 亚铁论文; 《基层建设》2019年第11期论文;