金属表面处理废水治理及回用技术的应用

涂装废水通常蕴含成分复杂，浓度较高且可生化性较差。随着我国水资源日益枯竭，水质不断恶化， 水体污染事件频繁发生，大众对环境保护的意识不断提高，国家对环境保护的要求也日益提高。

一方面车间对用水水质要求越来越细化，一方面政府环保部门排放水水质要求越来越高，同时对用水水量和排放水的水量也有明确要求。所以涂装废水处理技术是我们现今重点研究和关注的话题。 

一、金属表面涂装废水的性质 

1. 废水的来源

涂装工艺生产产生的废水主要分为前处理废水、电泳涂漆废水和喷漆废水。 

（1）前处理废水 漆前表面预处理废水是进行脱脂、调节和磷化三个主要液体浸渍工艺产生的，主要包括脱脂废水与磷化废水。 

（2）电泳废水 电泳废水是涂装完成后排出电泳涂装的装置外的 高浓度的残余液和低浓度的电泳清洗液。电泳废水成分复杂、排放无规律性、水质和水量变化大，存在降解难度较大的高分子有机物。 

（3）喷漆废水 喷漆循环水是严格按照使用时间更换的，从而产 生大量的喷漆废水。排放的喷漆循环废水中还有少量 的没有附着在工件表面上的残漆和填料以及其他的有机污染物

2. 废水的特征

（1）涂装废水种类繁多，根据所用材质不同，所 产生的污水种类也不同，光是脱脂液的配方就很多， 油漆的种类也很多。涂装废水种类多，水质因使用的 材料而异，仅脱脂液就有多种配方、涂料种类则更多。其主要成分为树脂，颜料，溶剂，添加剂等。 

（2）排放无规律，除了一些水洗水持续溢出以外， 大多数的油漆污水或废水都是间断地、集中地排放。 

（3）水量、水质变化大，无规律可循。由于废水成分、浓度各异，且排放无规律造成的。

2 传统的工艺

涂装废水中含有大量酸、碱、重金属、涂料、无机盐等污染物，有毒物质含量很高，经过物化+生化处理以后的废水进入反渗透处理装置进行回用，传统采用的工艺为物化沉淀+水解酸化+好氧+生物沉淀+过滤 +UF+RO，具体工艺流程如图 1。

 

（1） 传统工艺分析

 涂装车间所产生的废水进入到隔油调节池，除去 绝大部分的油脂，然后通过提升泵提升到 PH 调整池， 调节 PH 到碱性，再进入反应池，投加混凝剂、絮凝剂， 然后进入沉淀池进行固液分离，

经过上述处理，废水中的重金属离子及水中的磷酸根离子、悬浮物得以去除；沉淀池出水进入PH调节池，调节PH到中性，然后进入水解酸化池，通过水解酸化降解大分子有机物 为小分子，提高废水生化性能，

水解池出水进入好氧 池，好氧池内通过微生物的降解作用使有机物分解为水和二氧化碳，好氧池出水进入生物沉淀池，生物沉 淀池固液分离后，然后进入中间池缓存。

由增压泵从 中间池抽水输送进入回用系统，首先进入过滤系统（多 介质过滤+UF 膜过滤）去除废水中悬浮物质，然后进入 反渗透（RO）系统，通过反渗透膜作用，产水透过 RO 膜回用；

浓水则排入浓水收集池，通过 PH 调节成酸性， 再进入高级氧化系统，加入亚铁、双氧水高级氧化后 再调节 PH 成中性，进入混凝沉淀池，固液分离后再排 放；

（2）传统工艺的缺点 

a工艺繁杂，处理流程长，运行成本高 由于该废水需要经过 RO 反渗透系统进行回用，上 述的技术采用了传统的生物处理技术，污泥浓度较低， 且生物沉淀池的固液分离效果较差，生物沉淀池出水 仍含有较高的有机物及悬浮物，后面需要配套砂碳滤 及 UF 超滤膜作为预处理设施，另外 RO 系统所产生的 浓水经过化学高级氧化工艺处理后才能达标排放，需 要投加大量药剂，处理工艺复杂，配套设备多，能耗 高。 

B.UF膜及RO膜容易堵塞，使用寿命短:该技术的生物沉淀池为保证出水效果，往往需要 投加高分子絮凝剂（PAM），出水残留的高分子有机物 较高，会造成 UF 膜经常堵塞，药洗频繁，尤其是 PAM 会造成膜永久性堵塞，UF 出水通量及效果下降，RO 膜 也经常出现堵塞、产水通量下降，频繁清洗，UF 及 RO 膜的使用寿命减小，需频繁更换。 

三、 新型的工艺 

新型工艺流程是在传统工艺的基础上，采用 MBR 膜处理器代替生物沉淀池及 UF 膜过滤系统，在 MBR 膜 后面增设生物曝气滤池，RO 的浓水采用生物曝气滤池处理后直接达标排放。具体工艺流程如图 2。

1. 新型工艺的分析 

涂装车间所产生的废水进入到隔油调节池，除去 绝大部分部分油脂，然后通过提升泵提升到 PH 调整池， 调节 PH 到碱性，再进入反应池，投加混凝剂、絮凝剂， 然后进入沉淀池进行固液分离，

经过上述处理，废水中的重金属离子及水中的磷酸根离子、悬浮物得以去 除；从沉淀池出来的废水，会被送往 PH 调整池，将 PH 值调整为中性，之后，会被送往水解酸化池，利用水 解酸化将大分子有机物分解为小分子，从而提升污水 的生化特性。

水解酸化池处理后出来的废水，会被送往MBR的好氧池，在好氧池子里，会有微生物分解大多数的有机物，生成水和二氧化碳。因为膜的过滤精度比较高，所以可以确保了出水是清澈透明的，提高出水水质，

经MBR池处理后的废水，接着会被送往曝气生物滤池。曝气生物滤池是利用微生物在滤料的表面上所生成的生物膜，对传统的生物法很难被分解掉 的有机物进行吸附、氧化和分解，

同时也起到过滤作用，曝气生物滤池出水进入活性炭吸附塔，对水中残留的有机物等污染物进行吸附去除，最后通过 RO 系统， 产水回用，浓水排入浓水收集池，由于进入 RO 前的废 水已经得到充分的处理 ，废水中残留的有机物等污染物极少量，RO 的浓水有机物浓度并不高，再经过浓水生物曝气滤池降解处理后，废水可以达标排放。

2.各单元原理说明 

该系统分为三部分物化处理单元、水解酸化单元、 MBR 单元、曝气生物滤池单元、RO膜单元。 

（1）物化处理单元

将化学药剂投入到工业废水中，使其与其中的一些溶解物质发生反应，从而形成难溶盐，从而沉淀下 来。按照废水的类型，所用的化学药剂的不同，例如，用M(OH) n 代表金属氢氧化物，在碱性环境下，重金属离子会形成氢氧化物，并与悬浮物一起参与到混凝过程中，形成絮凝体后，再在沉淀池中进行沉淀除去， 混凝的主要对象是废水中的细小悬浮颗粒和胶体微粒， 通过自然沉降法，很难将这些颗粒从水中分离出来。 

混凝指的是在废水中加入絮凝剂，打破了胶体的稳定 性，使得细碎的悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的 颗粒，从而沉淀下来，从而能够与水进行分离，从而 使污水得到净化。 

（2）水解酸化单元 

水解酸化单元主要作用是将难生化降解物质降解 为易生化降解的物质，这样可以让以 COD 形式存在而 BOD5 不易被检测到的有机物，在水解反应的过程中会分解成为一些可以被 BOD5 检测到的有机物，从而提高 B/C 的比例；

具体特征如下：在水解、产酸阶段，生成 的产品多为小分子有机物，其可生物降解性通常都比 较好，因此，水解池能够对原有污水的可生化性进行 改造，进而缩短了反应的时间，降低了处理的能耗。 

在水解的过程中，并没有完全地完成对有机物的降解， 只是对有机物的形态进行了改变。 

（3）MBR 单元 膜生物

反应器（MBR）是一种将膜技术和污水处理 中的生化反应相耦合的工艺，也称作膜分离活性污泥法。膜生物反应器（MBR）是利用膜过滤技术将废水中 的污泥与水相分离的技术。

一方面，膜对反应器内的 微生物进行了有效的捕集，使得反应器内的活性污泥浓度大幅提高，实现了更快速、更完全的生物降解，

 另一方面，膜对反应器内的高精度过滤，使得出水更 加清晰，从而获得了优质的产水。 

无论被处理的废水是什么，无论使用哪一种商业 膜生物反应器，都可以得到很高的出水品质。MBR 具有 快速高效的去除有机物和营养盐的能力，固体物质的 彻底去除，优良的消毒性能，占地小等优点。 

（4）曝气生物滤池

 曝气生物滤池设置滤料层、承托层、布水管、曝气管等，通过生物在滤料表面形成的生物膜来吸附、 氧化和分解难以常规降解的有机物，同时滤料还起到 拦截悬浮颗粒物。

承托层下部安装过滤滤头，防止运 行中滤料的流失。承托层内布置的曝气管起到曝气增 加水中溶解氧的作用，当滤料过滤阻力过大时需要进 行汽水反冲洗。曝气生物滤池具有固-液分离的功能， 能够高效地将污泥中的微生物残渣拦截下来，从而确 保出水的稳定性。 

（5）活性炭塔 

活性炭过滤器则是通过活性炭的吸附，去除水中 少量的有机物和活性余氯，后续 RO 进水不需要投加还 原剂；同时吸收进入中残留的有机物。以满足反渗透进水水质要求，保护反渗透膜免受氧化剂和有机物的污染。

（6）RO 系统 

反渗透技术是目前最先进、最节能、效率最高的 分离技术。其基本原理是在比溶液的渗透压更高的压 力下，利用反渗透薄膜的选择性截留效应，把溶液中 的溶质从溶剂中分离出来，使之成为纯水。反渗透是 RO 系统的关键部分，通过该技术可以将水中 99%以上 的无机盐、有机物、微生物、细菌等全部除去。 

①保安过滤器

 为了防止水中的微小粒子进入反渗透膜，特设保 安过滤器，其采用成型的滤材，在压力的作用下使水 通过滤材，滤渣留在管壁上，滤液透过滤材流出，从 而确反渗透系统的稳定运行，延长反渗透膜的使用寿 命。 

②反渗透装置 

反渗透装置核心部件是反渗透膜，它可以有效地 拦截一切溶解性的盐分和分子量超过100的有机物质， 并让水分子透过，是目前最好的膜分离产品；在水质 分离过程中，反渗透装置的特点是：不存在相变、脱 盐速率高、设备体积小、自动控制、适应能力强、适 用范围广、不产生环境污染。 

③高压泵

 反渗透系统需要在较高的反渗透压下生产纯水， 因此设置扬程较高的高压泵为系统提供稳定的流量和 所需的压力。 

四、结论 

新型的工艺针对传统工艺处理流程长，工艺繁杂，运行成本高的问题，对传统工艺流程进行简化。

针对 UF 膜及 RO 膜容易堵塞，使用寿命短，造成运行操作复 杂、运行成本高等问题，采用MBR膜处理器代替生物沉淀池及UF 膜过滤系统，在MBR膜后面增设生物曝气滤池，RO的浓水采用生物曝气滤池处理后直接达标排 放。

经过对传统工艺和新型工艺的分析和对比，我们可以看出新型涂装废水处理技术解决了传统处理技术工艺繁杂，处理流程长，运行成本高等问题，能够更好应用到金属表面涂装废水处理实际中。

陈启军 卢 微 中文科技期刊数据库（全文版）自然科学