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精饰操作中的废水处理系统 |
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作者：ALAN MONKEN 来源：Ringer |
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现今备受人们关注的最常见的领域之一是有机精饰中的废物处理。排入城市下水道的废水曾来自于公共场所，制造业排放的任何废水正受到越来越大的限制，不仅是电镀操作，而且包括曾经被认为是无害的水，如喷洗器清洗阶段溢出的水。在某些情况下，可通过过滤系统来省水/电；也可找到废物运输商从工厂中移除受污染的水。不过，对于越来越多的工业废弃物管理法规而言，这些方法既昂贵又非长期可行的解决方案。最好的办法是在厂内安装一个处理系统，直接由生产厂家来控制和削减所有排水渠的污染物。但是在此之前，需确定何种材料可能会进入废物流以及用何种方法处理/移除它们。
污染物的来源和类型
每一个处理商的操作类型在很大程度上决定了进入废物流的材料类型以及所产生的废水所需的处理类型。通常的操作类型包括金属成形，如拔丝、冲压、折弯，化学处理制程如电镀、磷化，涂装制程如喷涂等。
金属成型操作
在金属加工中有许多工艺可能相互冲击。最常见的是冲压成形，它是板材（或其他材料）在挤压机中形成一个杯状或盒状的过程。在这个过程中，通常需要使用冲压化合物即润滑油来预防金属与模具之间金属与金属相接触时所产生的划痕和损害。因为摩擦产生的热量会降低模具的使用寿命，所以这个过程可能需要使用冷却剂。这些润滑剂和冷却剂通常是油性化合物，无论是“自然的”（即石油或动物脂肪派生物）或人工合成的。此外，金属可被钻、切割、锻造、冲压或铸，这其中的每个过程可能都需要使用额外的冷却剂或润滑剂。虽然这些冷却和润滑系统通常是封闭的（并非直接关系到废水线），但是通常必须将这些材料中的残留物从工艺过程中移除。
喷涂前处理
在金属加工中，正常的操作顺序是将金属原材料通过组装或通常使用的喷涂加工成零部件。成形后，喷涂前的预处理需经过几个步骤，包括化学或物理处理去除铁锈或成形及处理中产生的其他表面缺陷（如轧削）；清洗成形工艺（如冲压化合物和润滑油）中含有油脂及其他污物的零部件或组件；以及用于增强涂层性能并提供抗腐蚀作用的转化涂层（如铁和锌磷酸盐）。类似的程序也用于塑料制造中，利用清洁剂、酸和碱性物质去除生产中的污物、脱模剂以及用于提高涂料附着力的调节剂。由于这些过程大部分是水性的，所以污染物进入废物流的几率很大。在除锈或酸浸操作中，尤其是pH值极低的溶剂往往在铁和其他溶解的金属中含量较高，需要最终处置。碱性清洗剂含有表面活性剂，他们有助于移除/分散油脂，但会形成有机污染物，所以需要在废物处理中清除。此外，在处理废物时，含腐蚀性的碱性清洁剂需要pH中和处理。
这些清洁剂中也可能含有螯合剂，它是一种在水性溶液中螯合金属细粒或微粒的化合物。当其用于处理中时，这些螯合剂可以防止金属沉淀。碱性清洁剂也含有冲压过程中产生的高含量的油脂，和污物一样也需要被移除。
转化膜浴在使用过程中的pH值通常较低。根据铁或锌磷化工艺的不同，在倾倒处理槽时相应金属的浓度相对较高；无论在何种情况下，都会产生大量的可溶或不可溶的磷酸盐（沉积物形式）。
在清洗和预涂漆处理系统中，最重要的工序之一是清水冲洗。漂清水可以持续地溢出或重复循环，或两者结合。冲洗阶段渐渐地被化学品处理阶段中的同类材料所污染，由于阶段与阶段间是延续的，并会产生带出液。
最后阶段中的多级清洗剂通常采用防锈材料或其他最终密封冲洗材料。这些处理包括铬、锌和其他需要特殊清除处理的特殊金属。
涂漆操作
当加工的零件已被清洗及预处理，则可以开始喷涂。
喷涂的液态涂料将应用于粉房中，它是一个典型的水系统。虽然这些粉房是封闭系统，需在粉房现场移除沉积的污物，不过，清理粉房后所剩余的水经常被直接倾入污水处理中。这些水可能含有高的pH值（如果使用的是腐蚀性的解黏化合物）或高含量的溶解固体（如果使用的是聚合物）。同时也可能出现表面活化剂、易混合溶剂和其他残留物。当喷涂的是水性涂料时，直接连续地循环这些分散的涂料与水的混合物可能更为实际。必须调整废物处理方案以说明这类其他的材料。
操作污染物的其他来源
在无机精饰操作中会用到许多其他的工序，它们将对废水处理产生深远影响。
电镀中会产生大量需处理的废水，一般用来清除或破坏一些材料，如铬、氰化物、镍、镉、铜、石墨、锌。这些系统中的废水常常处于所处理的阶段pH值的极端，因此需中和。铝阳极氧化等工艺也像一些电镀系统一样产生大量的污染物，大量的六价铬和其他金属将被清除，高酸碱度的废水将被中和。
废水处理系统
废水处理系统对清除各种污染功不可没，这些污染物通过设备操作进入废物流。这些系统经过长时间的发展，由简单沉淀池成为复杂的渗透过滤单元。最典型的废物处理系统由连续的水箱组成，水箱收集废水并进行化学处理。依靠水的流速，该系统可进行连续或分批处理。（通常，喷洗机的冲洗流及“倾注”的清洗剂是污流中普遍的材料，可批量处理；系统连续消耗大量的水，如电镀或电净法，经常在一个连续系统中处理。）像六价铬这样的材料，可能需要专用的水箱对特殊污染物进行分离/处理。这些材料可被处理、调整而且很有可能从水中清除掉，然后在处理系统中继续前进。其他水箱仅被用于调节pH值，如中和酸碱度高的材料。一旦废水达到了令人满意的状态，它将进入固体移除区域。可通过物理沉淀，如砂过滤系统或重力分离，可在沉淀物池里得以实现。通常此时的颗粒/污染物仍会保留在水中，要么因为其重量不够，无法快速沉淀在静止的池中，或在一般方法下无法沉淀。为顺利地进行该工序，将加入无机材料如石灰或明矾以帮助凝聚这些固体污染物，将它们聚拢成块。有机聚合物也可用于凝结更小的颗粒，引起能结合由聚合物和无机盐制程的产品。为了便于这些污染物沉淀，可使用诸如澄清器的设备。这种设备的目的是通过在一个相对较小的区域内进行重力沉淀来清除废料流中的固体。通过多种相同方式，聚合解粘剂/絮凝方案可用于清除涂漆固体，其基本的原理是捕获轻质分散的固体，并使用有机聚合物或无机材料增加它们的密度/重量。 
图1. 澄清池
澄清器的设计不一，从矩形坑式到圆形槽（见图1）。在连续式处理系统中，更大的圆形澄清器实为常见，日常流速可超过250,000加仑/天。对于更小的系统，一般在金属加工中常见的是薄片式澄清器（见图2）。该薄片使用叠堆的流动金属板有效地增加沉淀表面面积，与更大的水箱型澄清器一样它可大量分离固体，同时该系统占用的空间相对较小。
图2. 薄片式澄清器
（Lamella是美国伊利诺斯州莱克布拉夫Parkson Corp.公司的注册商标）
工业废物处理后的基本操作方式是：
1.该水流包含耗费的洗洁剂、冲洗溶液、废物工序的水和其他在连续或分批循环至处理系统的水性废料；
2. 废水中加入化学添加剂，包括调节pH值和降低金属含量，如六价铬；
3. 用于调节废水的化学添加剂处理将有助于固体沉淀；该处理由无机材料添加剂组成，如明矾或含铁的硫酸盐，或有机聚合物，或两者结合体；
4. 沉淀的固体将从澄清器中泵入一个辅助系统中进行进一步脱水；脱水系统中可以是一个污物沉淀坑或一片压滤机。
废物处理系统可使悬浮的固体污染物在水流中沉淀。另外，一般可通过化学方法清除污流中的溶解的、分散的污染物。这些污染物包括表面活化剂分散的油和螯合物的可溶解金属。一旦打破这些分散材料的“稳定性”，废水处理中常用的收集方法则可沉淀“固体”。将加入其他聚合物等添加物，通过增加颗粒的密度/重量，以提高固体的沉淀速度。该网状系统的结果是，从进入设备的点到离开设备的点，消除渗进水流的所有材料。因为排放物的相关规定越来越多，这可能导致排放物的整体质量比流入物高。通过了解何种污染物将进入系统以及每个步骤是如何影响处理方案的，有机精饰者稍作一点努力就可以实现系统的有效运作。通过与各化学品供应商在功能性区域的合作，表面处理者的问题将达到最小化，所有区域内的排放也易于符合标准。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(12/24/2010) |
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