磷化廢水處理方法范文
時間:2023-11-16 17:52:57
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篇1
鋼材(設(shè)備部件)在磷化處理前必須去除表面的殘余硫酸溶液,當硫酸根離子濃度富集到5g/L以上時,會嚴重影響后序的磷化工序。磷化處理后的工件也需進行清洗,清洗廢水每5-6天更換一次。磷化廢水:把鋼管放入含有磷化液的磷化池中進行化學處理,使金屬表面生成一層難溶于水的磷酸鹽保護膜的方法,叫做磷化。在磷化時采用磷酸二氫鋅為主要成分和硝酸鋅作為催化劑的混合溶液為磷化液。視使用情況定期添加或徹底更換磷化液。
皂化廢水:使用劑作為皂化液(5%-7%的溶液),在pH=7.5-9時對鋼材(設(shè)備部件)進行處理使皂化液與磷化膜發(fā)生物理吸附和化學吸附,使鋼材(設(shè)備部件)表面產(chǎn)生一層相互包容和相互滲透的復(fù)合層。皂化液循環(huán)利用視情況更換。員工生活污水和食堂廢水:企業(yè)生產(chǎn)時生產(chǎn)工人產(chǎn)生的生活污水和食堂廢水是企業(yè)廢水排放中不可避免的組成部分,以企業(yè)員工50人,人均用水量按150升/日,排放量按用水量的85%計算,生活污水產(chǎn)生量為6.4m3/d。
廢水水質(zhì)、水量本文以某年產(chǎn)1千萬件圓織機、汽摩配件生產(chǎn)線項目生產(chǎn)廢水和生活污水處理工程為例,探索一種適合中小型鋼材(設(shè)備)加工企業(yè)廢水處理工藝。項目廢水水質(zhì)、水量如下表1所示。由表1可知,生產(chǎn)廢水的排放量約為7m3/d,生活污水的排放量約為6.4m3/d,廢水中的主要污染物有pH、SS、CODcr、Zn2+、石油類和PO3-4等,廢水水量較小,污染程度中等。
廢水處理工藝流程根據(jù)廢水的水質(zhì)、水量,選用中和沉淀+生物濾池工藝進行處理,工藝流程如圖1所示。生產(chǎn)廢水經(jīng)隔油池處理后進入中和池,在中和池內(nèi)與加入的藥劑Ca(OH)2、PAC、PAM充分反應(yīng)后進入沉淀池,經(jīng)化糞池處理后的生活污水及經(jīng)隔油池處理后的食堂含油廢水與生產(chǎn)廢水在沉淀池進行混合、沉淀后進入生物濾池進行綜合處理后達標排放。
構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)(1)化糞池:處理水量4m3/d,設(shè)計尺寸:4×4×2.5m,磚混結(jié)構(gòu);(2)食堂含油廢水隔油池:處理水量2.5m3/d,設(shè)計尺寸:1×3×1m,分3格,磚混結(jié)構(gòu);(3)調(diào)節(jié)池:處理水量20m3/d(考慮廢水間接排放),設(shè)計尺寸:3×3×2.5m,磚混結(jié)構(gòu);(4)隔油池:設(shè)計尺寸:1×3×2.5m,分3格,磚混結(jié)構(gòu);(5)中和池:設(shè)計尺寸:1×3×1.5m,分3格,磚混結(jié)構(gòu);(6)沉淀池:設(shè)計尺寸:2×4×2.5m,磚混結(jié)構(gòu);(7)曝氣生物濾池:設(shè)計尺寸:φ1.9×3.5m,鋼結(jié)構(gòu)防腐;濾料規(guī)格0.3mφ10~20卵石,0.3mφ5~8鵝卵石,1.2mφ3~4mm陶粒;曝氣量汽水比10:1,采用空壓機曝氣。反沖洗強度:0.11m3"m-3"min-1(水體積/(填料體積×時間));(8)清水池:設(shè)計尺寸3×2×2.5m,磚混結(jié)構(gòu),均化出水水質(zhì),為反沖洗提供水源;(9)污泥干化床:設(shè)計尺寸3×5×0.3m,磚混結(jié)構(gòu)。
工藝設(shè)計分析生產(chǎn)廢水中含有pH、SS、CODcr、Zn2+、石油類和PO3-4等污染物,隔油池可將酸洗廢水和酸洗清洗廢水中80%的石油類污染物去除。經(jīng)隔油池處理后的廢水在中和池與Ca(OH)2進行反應(yīng),將廢水的pH控制在8~9,此時廢水中的Zn2+與OH-結(jié)合生成Zn(OH)2沉淀去除,廢水中的PO3-4與Ca2+結(jié)合生成Ca5(OH)(PO4)3沉淀去除。廢水中的部分膠體態(tài)的CODcr在中和過程中與生成的Zn(OH)2、Ca5(OH)(PO4)3、以及加入的PAC和PAM等發(fā)生混凝沉淀而去除。生活污水、食堂含油廢水和經(jīng)中和沉淀后的生產(chǎn)廢水一起進入曝氣生物濾池進行深度處理。曝氣生物濾池中裝填的陶粒濾料表面附著生長生物膜,濾池內(nèi)部曝氣。當污水流經(jīng)時,利用濾料上所附生物膜中高濃度的活性微生物強氧化分解作用以及濾料粒徑較小的特點,充分發(fā)揮微生物的生物代謝、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向食物鏈的分級捕食作用,實現(xiàn)污染物的高效清除,同時利用反應(yīng)器內(nèi)好氧、缺氧區(qū)域的存在,實現(xiàn)脫氮除磷的功能。
經(jīng)濟效益分析廢水處理工程磚混類水池包括:化糞池40m3;食堂含油廢水隔油池3m3;調(diào)節(jié)池22.5m3;隔油池7.5m3;中和池4.5m3;沉淀池20m3;清水池15m3以及15m2高0.3m的磚混污泥干化床。曝氣生物濾池為φ1.9×3.5m鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備,本工藝一次性建造投資為18.5萬元。運行費包括電費、石灰、PAC、PAM等損耗材料費,運行結(jié)果表明該生產(chǎn)工藝的廢水處理廢水為0.95元/m3。
篇2
Abstract: In this paper,the development of conversion coatings on steel surface before painting is introduced.By comparing the difference among phosphorization, silanization and ceramic conversion coating ,it is easy to conclude the development direction in the future.
關(guān)鍵詞: 化學轉(zhuǎn)化膜;磷化;硅烷化;陶化
Key words: conversion coating;phosphorization;silanization;ceramic conversion coating
中圖分類號:TG1 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)23-0130-01
0引言
鋼鐵在進行涂裝前通常需要進行前處理,包括除油、除銹等工藝,化學前處理方法通常還要在鋼鐵的表面形成一層化學轉(zhuǎn)化膜,該轉(zhuǎn)化膜既有一定的防腐能力,可以避免零件在噴涂前短暫的時間內(nèi)返銹,也可以增加零件表面的粗糙度,增強涂料與基底的結(jié)合力。目前大部分采用的是磷化工藝,隨著節(jié)能減排的不斷推進,新型無磷轉(zhuǎn)化膜正在悄然取代傳統(tǒng)的磷化膜。
1磷化工藝
工件浸入磷化液(某些酸式磷酸鹽為主的溶液),在表面沉積形成一層不溶于水的結(jié)晶型磷酸鹽轉(zhuǎn)換膜的過程,稱之為磷化。按磷化膜的成分可分為鋅系、鋅鈣系、鋅錳系、錳系、鐵系、非晶相鐵系六大類。按處理溫度可以分為低溫型、中溫型、高溫型等。按磷化膜厚度(磷化膜重)分,可分為次輕量級、輕量級、次重量級、重量級四種[1]。磷化處理是目前鋼鐵涂裝前處理常用的處理方式。但因磷化液中重金屬含量較多,廢水處理的難度比較大,如果處理不當就會對環(huán)境造成污染。當前,磷化處理的研究方向主要是朝著提高成膜質(zhì)量、節(jié)能減排的方向發(fā)展。
2硅烷化處理工藝
硅烷化處理是以有機硅烷水溶液為主要成分對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。
金屬表面硅烷化處理的機理:硅烷是一類含硅基的有機/無機雜化物,其基本分子式為:R′(CH2)nSi(OR)3。其中OR是可水解的基團,R′是有機官能團。
硅烷在水溶液中通常以水解的形式存在:
-Si(OR)3+H2OSi(OH)3+3ROH
硅烷水解后通過其SiOH基團與金屬表面的MeOH基團(Me表示金屬)的縮水反應(yīng)而快速吸附于金屬表面。
SiOH+MeOH=SiOMe+H2O
一方面硅烷在金屬界面上形成Si-O-Me共價鍵。一般來說,共價鍵間的作用力可達700kJ,硅烷與金屬之間的結(jié)合是非常牢固的;另一方面,剩余的硅烷分子通過SiOH基團之間的縮聚反應(yīng)在金屬表面形成具有Si-O-Si三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅烷膜。該硅烷膜在烘干過程中和后道的電泳漆或噴粉通過交聯(lián)反應(yīng)結(jié)合在一起,形成牢固的化學鍵。這樣,基材、硅烷和油漆之間可以通過化學鍵形成穩(wěn)固的膜層結(jié)構(gòu)。
與傳統(tǒng)的磷化處理相比,硅烷化處理具有以下優(yōu)點:①不含重金屬和磷酸鹽,廢水處理簡單,可以降低廢水處理的成本,減輕環(huán)境污染。硅烷化處理沉渣量少,甚至無渣,可以避免因沉渣導致設(shè)備維修保養(yǎng)費用及誤工費用。②不需表調(diào),也不需要亞硝酸鹽促進劑等,藥劑用量少,可加快處理速度,提高生產(chǎn)效率,也減少了這類化學物質(zhì)的對環(huán)境污染。③可在常溫下進行,不需加溫,減少能源消耗。④一種處理液可同時處理鐵、鋁等材料,不需更換槽液,降低生產(chǎn)成本。
3陶化工藝
陶化工藝是近兩年新興的一種處理工藝,它是以鋯鹽為基礎(chǔ)在金屬表面生成一層納米級陶瓷膜。陶化劑不含重金屬、磷酸鹽和任何有機揮發(fā)組分,成膜反應(yīng)過程中幾乎不產(chǎn)生沉渣,可處理鐵、鋅、鋁、鎂等多種金屬。該陶瓷膜可隨材質(zhì)、處理時間的長短、pH值、槽液濃度的不同而呈現(xiàn)多種顏色,非常容易與底材顏色進行區(qū)分。采用陶化工藝時,可省掉磷化工藝中的表調(diào)工序,減少前處理藥劑的消耗。
陶化原理:(1)酸的侵蝕使金屬表面H+濃度降低:Fe-2eFe2+,2H++2e2[H]
(2)納米硅促進反應(yīng)加速:[Si]: ZrO2+4[H][Zr]+2H2O
式中[Si]為納米硅,[Zr]為還原產(chǎn)物,納米硅為反應(yīng)活化體,加快了反應(yīng)(1)的速度,進一步導致金屬表面H+濃度急劇下降,生產(chǎn)的[Zr]成為成膜晶核。
(3)鋯酸根的兩級離解:H2ZrF+H+ZrF+2H+
由于表面的H+濃度急劇下降,導致鋯酸根各級離解平衡向右移動,最終為ZrF。
(4)鋯酸鹽沉淀結(jié)晶成膜:當表面離解出的ZrF與溶解中的金屬離子Fe2+達到溶度積常數(shù)Ksp時,就會形成鋯酸鹽沉淀。
Fe2++ZrF +H2OFeZrF6•2H2O
鋯酸鹽沉淀與水分子一起形成成膜物質(zhì),以[Zr]為膜晶核不斷堆積,晶核繼續(xù)長大成為晶粒,無數(shù)個經(jīng)理堆積形成轉(zhuǎn)化膜。
硅烷化處理和陶化處理都可稱之為無磷成膜處理,目前市場上還有其它方式的無磷成膜處理方法,這些新技術(shù)與硅烷化或陶化處理有很多相似之處,一般都含有微量甚至不含重金屬和磷酸鹽,不需要表調(diào),可處理多種板材等,處理時間短,可以提高生產(chǎn)效率,在節(jié)能減排方面具有相當大的優(yōu)勢,無磷成膜技術(shù)必將成為未來鋼鐵表面化學轉(zhuǎn)化膜的主要處理方式。
4磷化工藝與無磷成膜工藝對比
5結(jié)語
硅烷化和陶化等無磷成膜技術(shù)的應(yīng)用,使鋼鐵表面化學轉(zhuǎn)化膜技術(shù)發(fā)生了重大變革。盡管這些轉(zhuǎn)化膜工藝尚未成熟,與磷化處理相比,在實際生產(chǎn)應(yīng)用中還存在一些難度,但我們相信,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,在不久的將來,這些處理技術(shù)一定會逐步取代傳統(tǒng)的磷化工藝,或者出現(xiàn)更為先進的處理工藝。
篇3
關(guān)鍵詞 廢水;處理;水質(zhì);污染物
中圖分類號 TN914 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)071-0230-02
目前世界各國每年消耗的淡水為2?088 km3/a,連同可循環(huán)用水,總量為3?300 km3/a,約占全球全年總徑流量的90%,其余10%流入海洋,總體看來水量豐富。世界人口增加和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展,水量需求增加;淡水資源分布不均,水源和人口分布不成比例;水污染加劇,水資源供應(yīng)不足稱為世界各國面臨的嚴重
問題。
我國廢水排放量巨大,其中工業(yè)廢水和城市生活污水近各50%,處理率低。主要污染物是有機物和氮磷營養(yǎng)鹽。目前,在全國范圍內(nèi)已經(jīng)建成很多城市廢水處理廠,估計目前我國的城市廢水處理率已經(jīng)達到近20%。
1 廢水處理技術(shù)簡介
廢水處理是一個為使污水達到排入某一水體或再次使用的水質(zhì)要求,對其進物理的、化學的、生物的凈化的過程。用各種指標表征的污水的物理、化學或生物性質(zhì)稱為污水水質(zhì)。根據(jù)來源不同,廢水可分為生活污水和工業(yè)廢水兩大類。生活污水是指人們在日常生活中所產(chǎn)生的廢水;工業(yè)廢水是指在工業(yè)生產(chǎn)過程中所排出的廢水。
廢水處理目的是對廢水中的污染物以某種方式分離出來,或者將其分解轉(zhuǎn)化為無害穩(wěn)定物質(zhì),從而使污水得到凈化。通常根據(jù)廢水水質(zhì)和水量,廢水處理后的用途等選擇廢水處理方法,主要取決于廢水中污染物的性質(zhì),組成,狀態(tài)及對水質(zhì)的要求。
2 廢水的特性
2.1 水質(zhì)指標
為了表征廢水水質(zhì),規(guī)定了許多水質(zhì)指標。主要有SS、COD、BOD、pH、N、P、油含量、色度、溫度、重金屬、大腸桿菌等。
2.2 污染物種類
廢水中的污染物種類大致可如下區(qū)分:固體污染物、有機污染物、營養(yǎng)性污染物、酸堿污染物、有毒污染物、油類污染物、生物污染物、感官性污染物和熱污染等。
固體污染物常用懸浮物(SS)和濁度兩個指標來表示。濁度:水的透明程度的量度。指水溶液中所含顆粒物對光的散射情況。水質(zhì)分析中規(guī)定:1L水中含有1mgSiO2所構(gòu)成的濁度為一個標準濁度單位,簡稱1度。
有機污染物主要用生化需氧量(BOD)、化學需氧量(COD)等指標來描述。
營養(yǎng)性污染物主要是氮、磷化合物,是引起富營養(yǎng)化主要
因素。
酸堿污染物主要由工業(yè)廢水排放的酸堿以及酸雨帶來。水質(zhì)標準中以pH值來反映其含量水平。
有毒污染物:廢水中的毒物可分為三大類:無機化學毒物、有機化學毒物和放射性物質(zhì)。其中,無機化學毒物包括金屬和非金屬兩類。有機化學毒物大多是人工合成有機物,難以被生化降解,主要有:農(nóng)藥(DDT、有機氯、有機磷等)、酚類化合物、聚氯聯(lián)苯、稠環(huán)芳烴(如苯并芘)、芳香族氨基化合物等。放射性物質(zhì)是指使原子核衰變而釋放射線的物質(zhì)。
油類污染物包括“石油類”和“動植物油”兩項。
生物污染物主要是指廢水中的致病性微生物,它包括致病細菌、病蟲卵和病毒。水質(zhì)標準中的衛(wèi)生學指標有細菌總數(shù)和總大腸桿菌群數(shù)兩項。
感官性污染物主要指廢水中能引起異色、渾濁、泡沫、惡臭等現(xiàn)象的物質(zhì),雖無嚴重危害,但能引起人們感官上的極度不快,被稱為感官性污染物。各類水質(zhì)標準中,對色度、臭味、濁度、漂浮物等指標都作了相應(yīng)的規(guī)定。
熱污染是指廢水溫度過高而引起的危害。
3 水質(zhì)標準及廢水處理方法
3.1 水質(zhì)標準
水質(zhì)標準是用水對象(包括飲用和工業(yè)用水對象等)所要求的各項水質(zhì)參數(shù)應(yīng)達到的限值??煞譃閲覙藴?、地方標準和行業(yè)標準等不同等級。按處理程度分主要分為四大塊:預(yù)處理,一級處理、二級處理、深度處理。
預(yù)處理主要包括溫度調(diào)節(jié)、水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、預(yù)曝氣、隔油等;格柵機、刮油刮渣機、調(diào)節(jié)池、沉砂池、初沉池等。
一級處理主要去除廢水中懸浮固體和漂浮物質(zhì),同時還通過中和或均衡等預(yù)頂處理對廢水進行調(diào)節(jié)。主要采用物化處理,中和、混凝沉淀。
二級處理主要去除廢水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染
物質(zhì)。
深度處理:一級、二級處理的基礎(chǔ)上,對難降解的有機物、磷、氮等營養(yǎng)性物質(zhì)進一步處理。主要包括過濾、消毒等,砂濾、活性炭過濾、精密過濾器、離子交換、反滲透膜、超濾、二氧化氯消毒、次氯酸鈉消毒、紫外消毒、臭氧消毒等。
廢水中的污染物組成相當復(fù)雜、往往需要采用幾種方法的組合流程,才能達到處理要求。對于某種廢水,采用哪幾種處理方法組合,要根據(jù)廢水的水質(zhì)、水量,回收其中有用物質(zhì)的可能性,經(jīng)過技術(shù)和經(jīng)濟的比較后才能決定,必要時還需進行試驗。
3.2 具體處理方法
3.2.1 活性污泥法
例如傳統(tǒng)活性污泥法、A/O、A2/O、SBR、CASS、氧化
溝等。
SBR是間歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)的簡稱,是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法。
CASS(循環(huán)式活性污泥法)是將序批式活性污泥法(SBR)的反應(yīng)池沿長度方向分為兩部分,前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū),后部為主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水裝置,實現(xiàn)了連續(xù)進水間歇排水的周期循環(huán)運行,集曝氣沉淀、排水于一體。
氧化溝是傳統(tǒng)活性污泥法污水處理技術(shù)的改良,外形呈封閉環(huán)狀溝,其特點是混合液在溝內(nèi)不中斷地循環(huán)流動,形成厭氧、缺氧和好氧段,且將傳統(tǒng)的鼓風曝氣改為表面機械曝氣。
3.2.2 生物膜法
例如生物接觸氧化法、生物濾池、 BAF、生物流化床、 MBR、生物轉(zhuǎn)盤等。其原理是含有營養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動,一定時間后,微生物會附著在填料表面而增殖和生長,形成一層薄的生物膜。
接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料,填料被水浸沒,用鼓風機在填料底部曝氣充氧,這種方式稱謂鼓風曝氣裝置;空氣能自下而上,夾帶待處理的廢水,自由通過濾料部分到達地面,空氣逸走后,廢水則在濾料間格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面,不隨水流動,因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動,不斷更新,從而提高了凈化效果。
BAF是Biological Aeratd Filter的縮寫,中文名稱為曝氣生物濾池。該工藝具有去除SS、COD、BOD、硝化、脫氮、除磷、去除AOX(有害物質(zhì))的作用,其最大的特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體,節(jié)省了后續(xù)沉淀池(二沉池),并具有容積負荷、水力負荷大,水力停留時間短,所需基建投資少,出水水質(zhì)好,運行能耗低,運行費用少等優(yōu)點。
MBR又稱膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor),是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。
EGSB(Expanded Granular Sludge Bed),中文名膨脹顆粒污泥床。其構(gòu)造與UASB反應(yīng)器有相似之處,可以分為進水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離區(qū)和出水渠系統(tǒng)。與UASB反應(yīng)器不同之處是,EGSB反應(yīng)器設(shè)有專門的出水回流系統(tǒng)。EGSB反應(yīng)器一般為圓柱狀塔形,特點是具有很大的高徑比,一般可達3~5,生產(chǎn)裝置反應(yīng)器的高度可達15~20米。
參考文獻
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篇4
關(guān)鍵詞:電鍍;廢水處理;技術(shù)研究
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
引言
按照全球水質(zhì)問題進行統(tǒng)籌觀察,有關(guān)我國管制流程下的壁壘限制效用也逐漸強烈。根據(jù)電鍍廢水組織形態(tài)觀察,涉及特定污染強度與排量規(guī)模直接制約相關(guān)行業(yè)的長遠發(fā)展趨勢。后期經(jīng)過實踐研究,規(guī)劃綜合模式的化學絮凝處理手段,基本能夠全面適應(yīng)電鍍廢水簡易處理的技術(shù)要求,并且整體布置流程下的相關(guān)成本價格較為合理,已經(jīng)引起有關(guān)技術(shù)單位的全面重視。
一、電鍍綜合廢水處理技術(shù)研究
電鍍規(guī)范項目中,涉及鋅合金材質(zhì)的鍍件混合比例已經(jīng)占據(jù)整體廢水量的60%以上,相關(guān)排放工序主要根據(jù)除油、清洗、合金電鍍、磷化、水洗等搭接而成。因為內(nèi)部重金屬廢水數(shù)量過大,除了匹配專用管道還原處理手段之外,仍需借助廢液混合搭配技巧進行歸控,保證投藥沉淀的科學分離功效。
現(xiàn)下各類電鍍廠在廢水處理活動中普遍缺乏分流節(jié)點,尤其是后期工作站基本長期各自為陣,整體廢水的不規(guī)則處理現(xiàn)象造成汗水治理工作遭受長期的瓶頸限制危機。在電鍍廢水內(nèi)部,涉及不同等級的污染物質(zhì)與排水管道之間銜接模式未免過于復(fù)雜,因此時常衍生排放超標結(jié)果。按照特定時段環(huán)保工作的規(guī)范力度分析,有關(guān)特定污水處理動力已經(jīng)產(chǎn)生停滯征兆,加上改建資金數(shù)目的不足、技術(shù)規(guī)范體制的欠缺,都給設(shè)備正常工作能力造成深刻的限制,最終造成含金屬離子污水處理危機的擴散現(xiàn)象。另外就是,有關(guān)廠家在規(guī)范管道架構(gòu)流程中存在忽視態(tài)度,嚴重時容易引發(fā)污染物質(zhì)泄漏危機,影響相關(guān)工序的布置時效。有關(guān)居民生活廢水、工業(yè)酸堿、重金屬廢料都會經(jīng)過城區(qū)總排放污口進行科學轉(zhuǎn)接,因此此類節(jié)點內(nèi)部污染元素相對復(fù)雜,同時產(chǎn)生強大的負荷效應(yīng),造成石油等污染物質(zhì)的超標排放結(jié)果。
二、電鍍廢水處理工藝
1、流程設(shè)計規(guī)劃
結(jié)合鍍液廢水調(diào)制工藝進行現(xiàn)場布置,首要任務(wù)就是聯(lián)合各類污染物質(zhì)進行清潔,穩(wěn)定分流管道的優(yōu)化質(zhì)量,尤其注意氯化物與酸化曝化氣法之間的協(xié)調(diào)作用,以及油類雜質(zhì)表面活化劑的靈活乳化效應(yīng),科學維護細致化分離技術(shù)的標榜素質(zhì)。
2、廢水處理流程設(shè)計
有關(guān)特定設(shè)計能力暫且定位為單位每小時10m3,其中細化參數(shù)內(nèi)容主要如下所示:首先,調(diào)節(jié)中心的廢水保留時限維持在8h以內(nèi);其次,完善斜管沉淀結(jié)構(gòu)建設(shè)工作時需預(yù)留0.5m超高范圍,確保廢水實際停留時間不會高于2h,相關(guān)負荷值應(yīng)穩(wěn)定在1.5m3之間;再次,板框壓濾設(shè)備的過濾面積按照技術(shù)規(guī)定維持在30m2內(nèi);最后,在加藥調(diào)試途徑上采取間接式分散處理手段,主要配合硫酸進行鐵粉還原攪拌處理,之后按照既定pH值測定原則進行絮凝結(jié)果提取,在保證沉淀速度加快的基礎(chǔ)上,運用丙烯酰胺進行科學調(diào)試。
3、流程搭接機理解析
根據(jù)電鍍廢水內(nèi)部鎳、鋅等重金屬材質(zhì)的酸堿性定位方法,實施氫氧化物絮狀沉淀管理流程,具體化學方程式原理表現(xiàn)為:
M2++20H-=M(OH)2
結(jié)合鏈狀高分子混凝攪拌工序進行相關(guān)污染物絮凝、沉淀比例校驗,其中助凝劑的功效就是穩(wěn)定元素吸附潛質(zhì),令絮凝力度不佳的礬花結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)固;根據(jù)氣浮分離流程驗證,涉及壓力容器與釋放裝置之間的氣泡會粘附在絮凝產(chǎn)物之上,產(chǎn)生浮渣物質(zhì),對其提取之后進行脫水固化改造,之后能夠有效調(diào)度中間水箱對水流的吸納能效。
4、處理效果鑒定
運用化學絮凝手段進行電鍍廢水處理能夠產(chǎn)生必要的調(diào)試成效,維護后期出水達標績效,并且能夠有效適應(yīng)各類污水的調(diào)控要求;整體處理工序排列樣式較為簡易,制備結(jié)果優(yōu)異,不會消耗大量的成本資金,后期可持續(xù)發(fā)展?jié)撡|(zhì)優(yōu)良;實際處理過后的水質(zhì)校驗結(jié)果已經(jīng)留有60%數(shù)量能夠達到生產(chǎn)回收標準。唯一的不足問題在于鋅、銅等重金屬物質(zhì)不能得到全面清除,在實現(xiàn)后期科學利用流程中需要視現(xiàn)實情況進行合理調(diào)節(jié),杜絕重復(fù)污染事件的滋生結(jié)果。
三、傳統(tǒng)的電鍍污水處理方法
1、物理方法
物理方法是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì),在處理過程中不改變物質(zhì)的化學性質(zhì),如電鍍廢水中的除油蒸發(fā)濃縮回用水等一般用于處理含鉻、銅、銀及鎳離子廢水,但因能耗大、操作費用高而受到一定的限制,通常只作為其他工藝的輔助處理手段。
2、化學方法
電鍍污水處理方法很多,但國內(nèi)外目前占主導地位的仍然是化學法,化學方法就是向廢水中投加化學藥劑,通過化學反應(yīng)改變廢水中污染物的化學性質(zhì),使其轉(zhuǎn)變成無害或易于與水分離的物質(zhì)從廢水中除去的處理工藝,由于其操作技術(shù)簡單;效果穩(wěn)定可靠;投資相對較少;適用范圍較廣,能承受高濃度和大水量的沖擊,因而在不同類型和規(guī)模的電鍍工廠得到了廣泛的應(yīng)用,傳統(tǒng)的化學法處理電鍍污水的缺點是受人為因素影響較大,因此必須進一步加以改進和完善。
3、物化方法
物化法是通過物理和化學的綜合作用使廢水得到凈化的方法。主要有以下五種,即:氣浮法;離子交換法;萃取法;活性炭吸附法;電解法。此外也有借助電解法原理用電浮選法除去廢水中的金屬離子。
傳統(tǒng)的電鍍污水處理方法是目前采用最多,也是應(yīng)用范圍最廣,尤其是化學處理方法。它的可操作性實用性均很理想。但目前電鍍廢水的處理方法一般采用物化法之分流―綜合兩段處理。
四、電鍍污水的最新處理方法
1、微生物法
采用從污泥中分離;篩選和馴化獲取的高效復(fù)合厭氧功能菌來處理污水,是基于這樣一個原理,即在微生物的菌膠團及生物膜形成的過程中,由于微生物在物理位置分布及空間結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)上有差別,使菌膠團及生物膜表面常常帶有負電荷,對重金屬離子有很強的吸附能力;而且菌膠團(或死菌體)既可包藏金屬離子,同時又具有良好的沉降特性,提高了對電鍍污水的凈化處理效果。微生物處理電鍍污水是一項高新生物技術(shù),與傳統(tǒng)的理化處理技術(shù)相比,其優(yōu)點是在運行過程中微生物具有不斷大量“增殖”的特點。
2、多級間歇逆流清洗與污水綜合處理相結(jié)合的閉路循環(huán)無排放技術(shù)
多級間歇逆流清洗技術(shù)是國際上公認的最節(jié)水的新技術(shù),而化學法處理混合電鍍污水又是公認的最可靠而經(jīng)濟的傳統(tǒng)技術(shù),將二者加以結(jié)合,再采用活性炭,離子交換等有效的凈化技術(shù),就能真正做到電鍍工廠生產(chǎn)用水閉路循環(huán)無排放,為實現(xiàn)清潔生產(chǎn)創(chuàng)造條件。
3、CZB礦物法處理電鍍廢水
CZB礦物法是采用以純天然礦物為原料,經(jīng)過一定特殊工藝改性加工生產(chǎn)而成的專利產(chǎn)品NMSTA天然礦物污水治理和礦粉CC,在再輔加某些助劑對電鍍廢水進行混合處理的一種方法。
結(jié)束語
電鍍廢水分質(zhì)、分流和分治是達標排放的基礎(chǔ),預(yù)處理-物化-沉淀分離處理電鍍廢水,出水重金屬離子濃度可以穩(wěn)定滿足排放標準。電鍍廢水物化處理后可根據(jù)需要進行生化處理以滿足COD、氨氮等指標達標排放。好氧生物處理需要嚴格限制進入生化處理系統(tǒng)的重金屬離子濃度,避免微生物中毒。當采用反滲透膜法廢水再生時,反滲透濃水可與富含有機物的前處理廢水混合處理,即可去除有機物,也能降低廢水中硫酸根并產(chǎn)生硫離子用沉淀重金屬離子,可減少化學藥品投加量,是電鍍廢水治理的發(fā)展方向。
參考文獻
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篇5
關(guān)鍵詞:垃圾滲濾液;高級氧化法;UV/Fenton法;廢水處理
中圖分類號:X131.2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 16-0001-02
一、引言
垃圾滲濾液是由各種化合物和漚化腐爛物質(zhì)生成,含有濃度極高的BOD、COD、含氮化合物、含磷化合物、有機鹵化物及硫化物、無機鹽類等,不僅氣味惡臭,而且其中不少是致癌物。若排放地表,污染環(huán)境;溶入地下,污染水源,是城市環(huán)境和人體健康的一大危害[1-3]。
垃圾滲濾液的傳統(tǒng)處理方法包括物化和生化法,但物化法要么成本高、要么會帶入新的化學品污染而不被廣泛應(yīng)用;生化法由于垃圾滲濾液的可生化性較差從而效果較差[4,5]。近年來,高級氧化技術(shù)(簡稱AOP,又稱深度氧化技術(shù))逐漸成為水處理技術(shù)的研究熱點。高級氧化技術(shù)運用電、光輻射、催化劑,有時還與氧化劑結(jié)合,在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強的自由基(·OH),再通過自由基與有機化合物之間的加合、取代、電子轉(zhuǎn)移、斷鍵等,使水體中的大分子難降解有機物氧化為低毒或無毒的小分子物質(zhì)。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同,可將其分為光催化氧化、Fenton氧化、催化濕式氧化、聲化學氧化臭氧氧化、電化學氧化及相應(yīng)的催化氧化等等[6,7]。
二、實驗部分
(一)實驗試劑和水樣
本實驗使用的垃圾滲濾液來自南京天井洼垃圾填埋場,經(jīng)稀釋8倍后使用,稀釋后垃圾滲濾液的pH為7.7左右,COD為1363mg/L。
(二)主要儀器
(三)實驗方法
在燒杯中倒入200mL垃圾滲濾液,將紫外燈插入到溶液中,加入一定量的FeSO4、H2O2、和草酸鉀,用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值,加入藥劑的同時開啟紫外燈進行輻射,并進行磁力攪拌。反應(yīng)一段時間后取上清液用微波消解法測定并計算出垃圾滲濾液COD的去除率??疾靝H值、H2O2用量、反應(yīng)時間、草酸鉀、FeSO4用量對處理效果的影響。
三、結(jié)果與討論
(一)H2O2用量對COD去除率的影響
(二)pH值對COD去除率的影響
在H2O2值、FeSO4用量、草酸鉀用量及反應(yīng)時間相同的條件下,測定pH值變化對垃圾滲濾液COD去除率的影響。其結(jié)果見圖2.2。
(四)草酸鉀用量對COD去除率的影響
在反應(yīng)體系中加入少量的草酸可加快污染物的降解作用。這是由于在反應(yīng)過程中草酸可以和Fe3+形成配合物,F(xiàn)e(C2O4)33-具有高度的光敏性,在紫外光照射下,可以顯著增加Fe2+還原的量子產(chǎn)率Fe(Ⅱ)。在紫外光照下,F(xiàn)e3+還原為Fe2+是通過光誘導的配體與金屬原子之間的電荷轉(zhuǎn)移來實現(xiàn),在此過程中,草酸被氧化成的CO2一·或C2O4一·自由基與其他的污染物反應(yīng),從而加快污染物的降解速率。如果C2O4一用量過少,混凝效果較差,導致有效光子不能完全轉(zhuǎn)化為化學能,COD去除率較低;如果C2O4一用量過多,溶液易混濁,導致吸收紫外光的能力降低,造成光散射,反應(yīng)速率有所降低。草酸鉀最佳用量為5g/L。
(五)反應(yīng)時間對COD去除率的影響
四、結(jié)論
UV/Fenton法能夠較好地處理垃圾滲濾液,當H2O2用量17.5g/L,pH值為4,F(xiàn)eSO4用量為7.5g/L,草酸鉀用量為5g/L,反應(yīng)時間為90min時,垃圾滲濾液中COD的去除率達到60.6%。該技術(shù)可以作為垃圾滲濾液的預(yù)處理技術(shù)而進行進一步研究。
參考文獻:
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篇6
關(guān)鍵詞:水處理吸附技術(shù)吸附劑應(yīng)用
Abstract: Adsorption method is an important technology in water treatment, this paper introduces the concepts and principles of adsorption, emphatically analyzes the progress in the application of adsorption technique and discussed some common adsorption technology in water treatment, and also have a simple introduction of adsorbent which influence the adsorption progress.
Key words: water treatment adsorption technology adsorbent applications
中途分類號: TK223.5文獻標識碼:A
引言
隨著人口的增長和現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展,對環(huán)境帶來的污染日益嚴重,特別是水體的污染,已經(jīng)引起了當今世界各國的普遍關(guān)注。治理水污染已經(jīng)成為當前全球水資源可持續(xù)利用和國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標。為了合理地開發(fā)利用更水資源,降低水污染對環(huán)境的破壞和對人類生活的危害,必須對水體進行科學的處理[[1] 劉洪濤,徐冠華,朱果逸. 先進水處理技術(shù)研究進展. 水處理技術(shù),2008,34(4).]。為了滿足各種水質(zhì)的不同標準,各種各樣的水處理方法被廣泛使用,常見的主要有混凝、沉淀和澄清、浮選、過濾、膜分離、吸附、離子交換、中和、氧化還原等物理化學方法和一些好氧和厭氧的生物處理方法[[2] 李圭白,張杰,等. 水質(zhì)工程學. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.],本文主要對吸附法在水處理中的應(yīng)用進展展開討論。
1吸附技術(shù)的概述
1.1吸附的概念
吸附(Adsorption)作用實質(zhì)上是一種界面現(xiàn)象。在兩相界面層中,某物質(zhì)的濃度能夠自發(fā)地發(fā)生富集的現(xiàn)象。
1.2吸附的原理
吸附主要分為兩種情況,即物理吸附和化學吸附。物理吸附過程中物質(zhì)不改變原來的性質(zhì),吸附能小,被吸附的物質(zhì)很容易再脫離;化學吸附在吸附過程中不僅存在力,還由于固體表面存在不均勻力場,表面上的原子往往還有剩余的成鍵能力,會產(chǎn)生吸附化學鍵的吸附作用[[3] 梁東來. 吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用. 城市建設(shè)理論研究(電子版),2011,(24).]。
2吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
吸附技術(shù)在水處理中是一項非常重要的技術(shù)。自建國以來,我國工業(yè)用水不斷增長,由2000年占全國總用水量的20.7%增加到2007年占全國總用水量的24.1%,水資源在一定程度上成為制約一些企業(yè)發(fā)展的因素,工業(yè)水的重復(fù)利用和工業(yè)污水回用成為了工業(yè)企業(yè)節(jié)水減排的重點[[4] 中華人民共和國水利部. 中國水資源公報[R]. 2000-2007.]。吸附法被廣泛應(yīng)用于廢水的處理,例如:利用吸附法處理含酚廢水,具有處理效果好,可回收有用物料以及吸附劑可重復(fù)利用等優(yōu)點。Jianhan Huang利用羥基化高度交聯(lián)樹脂處理苯酚;孔德順使用NaX分子篩(沸石)為吸附劑處理含酚廢水[[5] 高超,王啟山. 吸附法處理含酚廢水的研究進展. 水處理技術(shù),2011,37(1).]。利用吸附法處理含鉻廢水,賈等研究了粉煤灰吸附處理實驗室模擬含鉻廢水并取得了較為理想的效果[[6] 范力,張建強,程新,等. 離子交換法及吸附法處理含鉻廢水的研究進展. 水處理技術(shù),2009,35(1).]。利用吸附法處理焦化廢水,張昌鳴等用粉煤灰作為吸附劑處理焦化生化出水廢水,處理后水質(zhì)良好;夏海萍等研究了膨潤土粘土礦對焦化廢水中氨氮的吸附作用[[7] 范明霞,皮科武,龍毅,袁頌東. 吸附法處理焦化廢水的研究進展. 環(huán)境科學與技術(shù),2009,32(4).]。電吸附技術(shù)是近年來的一項新興技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理,主要用于工業(yè)中循環(huán)冷卻水的處理,能很好地解決循環(huán)水因為高倍濃縮后產(chǎn)生的一系列的離子濃度增加、結(jié)垢等問題,達到良好的除鹽效果[[8] 高遠. 電吸附技術(shù)在循環(huán)冷卻水處理中的應(yīng)用. 給水排水,2013,39(3).]。生物吸附在工業(yè)廢水中去除重金屬離子有著廣闊的應(yīng)用前景,從上世紀70年代生物吸附引起人們的廣泛關(guān)注以來,生物吸附的研究變得非?;钴S[[9] 宋琳玲,王瑋,李俊,馮瑞俊,郭小品. 生物吸附技術(shù)在重金屬廢水中的研究進展. 環(huán)境研究與監(jiān)測,2010,23:54~56.
[10] 王建龍,陳燦. 生物吸附法去除重金屬離子的研究進展. 環(huán)境科學學報,2010,30(4).]?;钚蕴课椒ㄔ诠I(yè)廢水處理、水源水的處理、飲用水的處理中作為固體吸附劑被廣泛應(yīng)用[[11] 徐越群,趙巧麗. 活性炭吸附技術(shù)及其在水處理中的應(yīng)用. 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院學報,2010,9(1).]。
3應(yīng)用在水處理中的吸附技術(shù)及其發(fā)展
3.1活性炭吸附技術(shù)
活性炭是一種暗黑色的含碳物質(zhì),內(nèi)部具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu),比表面積大,吸附能力強。在吸附過程中發(fā)生溶質(zhì)由溶劑向活性炭吸附劑表面的質(zhì)量傳遞,推動力可以是溶質(zhì)的疏水特性或溶質(zhì)對吸附劑的親和力,或者兩者均存在。活性炭吸附實際上是利用活性炭的物理吸附、化學吸附、交換吸附以及氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的過程[[12] 王丁明,曹國憑,賈云飛,劉鵬程. 活性炭吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用. 北方環(huán)境,2011,23(11).]。在20世紀70年代以前,活性炭在國內(nèi)的應(yīng)用主要集中于制糖、制藥和味精行業(yè);后來又擴展到了水處理和環(huán)保等行業(yè);到20世紀90年代,又擴大到了溶劑回收、載體、黃金提取、食品飲料提純等眾多領(lǐng)域,對于活性炭的研究正在向更廣泛的領(lǐng)域開展[[13] 曹剛. 活性炭吸附技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用. 化學工程與裝備,2011,11.]。
水處理中的活性炭主要有粉末活性炭(PAC)和顆?;钚蕴浚℅AC),還有逐漸發(fā)展起來的活性炭纖維。粉末活性炭在給水處理的使用已經(jīng)有70多年的歷史了,自從美國首次使用活性炭粉末去除氯酚生產(chǎn)產(chǎn)生的嗅味以后,活性炭成為去除色、嗅、味和其他有機物的有效方法之一。近年來,我國對粉末活性炭的研究應(yīng)用逐漸給予重視,同濟大學、哈爾冰建筑大學等都作了較為深入的研究[[14] 孫洪軍. 粉末活性炭吸附技術(shù)在水廠中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù). 民營科技,2012,9.]。顆粒活性炭比粉末活性炭進行吸附處理將更加經(jīng)濟,因為顆?;钚蕴靠梢栽偕褂茫垢蓴_能力強?;钚蕴坷w維能夠方便地加工為氈、布等各種不同的形狀,制造的凈水裝置高效可靠、處理量大。由于活性炭的供應(yīng)比較緊張,制水成本較高,一些活性炭吸附組合工藝在輸出力中得到了更好的應(yīng)用和發(fā)展,常見的有:
(1)臭氧—活性炭工藝
臭氧—活性炭工藝是在活性炭技術(shù)上發(fā)展起來的,該技術(shù)一方面可以利用活性炭吸附去除經(jīng)臭氧氧化生成的低分子有機物,同時臭氧還發(fā)揮了活性炭不具備的殺菌作用[[15] 郭鋒,王瀟,肖強,肖禾. 臭氧-生物活性炭技術(shù)在水處理中的應(yīng)用與研究. 工業(yè)水處理,2011,31(3).
[16] 孔令宇,張曉健,王占生. 臭氧-生物活性炭與單獨活性炭工藝處理效果比較. 中國給水排水,2006,22(11).]。
(2)高錳酸鉀—活性炭工藝
這種組合常用于常規(guī)凈水處理,高錳酸鉀是強氧化劑,利用高錳酸鉀對活性炭進行改性,使活性炭表面結(jié)構(gòu)和表面化學性質(zhì)發(fā)生改變,水處理效果較為理想[[17] 丁春生,鄒邦文,繆佳,諸錢芬. 高錳酸鉀改性活性炭的表征及其吸附Cu2+的性能. 中南大學學報(自然科學版),2012,43(5).]。
(3)生物活性炭(BAC)
BAC技術(shù)對有機物的去除分為吸附去除和生物降解兩種。此方法的優(yōu)點在于先吸附后降解的獨特作用機理,使污染物停留時間與水的停留時間異值,在同等停留時間下,其污染物停留時間長,因而處理效果好[[18] 易津湘. 生物活性碳在水處理中的應(yīng)用及再生. 低溫建筑技術(shù),2008,30(3).
[19] 郭勝,王光華,李文兵,吳朝陽,蔣麗娟. 生物活性炭深度處理焦化廢水的研究,潔凈煤技術(shù),2010,16(3).]。
這些工藝已經(jīng)在水處理實踐中得以應(yīng)用并證明是行之有效的,他們將隨著水處理技術(shù)的發(fā)展而不斷被改進和創(chuàng)新。
3.2生物吸附技術(shù)
生物吸附就是通過生物體及其衍生物對水中重金屬離子的吸附作用,達到去除重金屬的目的。生物體吸收金屬離子的過程主要有兩個階段:第一個階段是金屬離子在細胞表面的吸附,即細胞外多聚物、細胞壁上的官能團與金屬離子結(jié)合的被動吸附;另一階段是活體細胞的主動吸附,即細胞表面吸附的金屬離子與細胞表面的某些酶相結(jié)合而轉(zhuǎn)移至細胞內(nèi),包括傳輸和積累。由于細胞本身結(jié)垢組成的復(fù)雜性,目前吸附機理還未研究透徹[[20] 梁莎,馮寧川,郭學益. 生物吸附法處理重金屬廢水研究進展. 水處理技術(shù),2009,35(3).
[21] 劉剛,李清彪. 重金屬生物吸附的基礎(chǔ)和過程研究. 水處理技術(shù),2002,28(1).]。
然而,生物吸附法作為一項新興的重金屬去除技術(shù),與傳統(tǒng)技術(shù)相比具有:投資少,運行費用低,無二次污染,處理效率高,金屬可被選擇性地去除等優(yōu)點[[22] 趙振國. 吸附作用應(yīng)用原理. 化學工業(yè)出版社,北京,2005.9,第一版.]。它的原料來源廣泛且廉價,可以達到以廢治廢的效果,隨著生物吸附劑的不斷深入,生物吸附技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用于重金屬廢水的凈化具有廣闊的發(fā)展前景。
3.3電吸附技術(shù)(Electro—Sorb Technology ,EST)
電吸附是近些年發(fā)展起來的一種新型水處理方法,是通過施加電壓或電流,在電極表面吸附溶液中的帶電粒子,當電極飽和后可以通過施加反向電場使電極再生。相對于其他的水處理方法,具有投資少、低能耗、節(jié)能節(jié)水,無二次污染、使用壽命長和再生容易等優(yōu)點,是一種經(jīng)濟又有效的方法[[23] 段小月,常立民,劉偉. 電吸附技術(shù)的新進展. 化工環(huán)保,2010,30(1).]。被廣泛應(yīng)用在飲用水的處理、工業(yè)廢水的處理、工業(yè)的工藝用水及鍋爐補給水處理上取代離子交換、電滲析、反滲透等技術(shù)[[24] 董曉寧,王亞麗. 電吸附技術(shù)在水處理中的應(yīng)用及其研究進展. 廣東化工,2010,37(208).
[25] 陳兆林,宋存義,孫曉慰,郭洪飛. 電吸附除鹽技術(shù)的研究與應(yīng)用進展. 工業(yè)水處理,2011,31(4).]。
從1960年到21世紀以來,電吸附技術(shù)經(jīng)歷了:對技術(shù)原理的研究和闡述;突破了電極材料的選擇及電極結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心技術(shù);Sang Hoon等建立了電吸附模型,研究了電吸附模塊的吸附潛能,并對模塊的設(shè)計參數(shù)和運行中的操作條件進行研究三個階段[[26] 韓寒,陳新春,尚海利. 電吸附除鹽技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用. 工業(yè)水處理,2010,30(2).]。隨著對技術(shù)的研究和發(fā)展,一些理論問題和電極的制備技術(shù)日趨完善,但在實際的應(yīng)用方面還存在著許多不足。所以,為使電吸附水處理技術(shù)能夠更加廣泛地應(yīng)用,應(yīng)該側(cè)重研究低能耗的吸附模型,提高電吸附電極的重復(fù)利用性等。
4吸附劑的研究進展
吸附法是水處理技術(shù)的重要方法之一,具有很廣泛的應(yīng)用范圍,例如化工、石油、食品、醫(yī)藥等各個領(lǐng)域都有涉及,選擇合適的吸附劑能夠使處理效果更加完美,使處理成本降低,因此,吸附劑在吸附法的應(yīng)用上就顯得尤為重要了。目前工業(yè)上采用的吸附劑價格昂貴,使吸附法的廣泛應(yīng)用受到了限制,開發(fā)廉價、高效的水處理吸附劑是目前研究的一個重要方面。本文將對幾類常見的吸附劑在水處理方面的研究進行討論。
4.1炭類吸附劑
活性炭在水處理中主要應(yīng)用于上水處理、工業(yè)水處理、城市居民生活污水處理及工業(yè)廢水處理等?;钚蕴课絼┚哂幸韵绿攸c:(1)對水中有機物具有卓越的吸附特性;(2)對水質(zhì)、水溫及水量變化有較強適應(yīng)能力;(3)對某些重金屬化合物有較強的吸附能力,如汞、鉻、鉛、鐵等;(4)飽和炭可經(jīng)再生后重復(fù)利用,不產(chǎn)生二次污染[[27] 王寶慶,陳亞雄,寧平. 活性炭水處理技術(shù)應(yīng)用. 云南環(huán)境科學,2000,19(3).]。對活性炭改性增加其吸附性能是目前研究開發(fā)的一個重要方向,改性主要集中在氧化改性、還原改性及載雜原子和化合物改性等。
4.2腐殖酸類吸附劑
腐殖酸類物質(zhì)可用于處理工業(yè)廢水,有其是重金屬廢水及放射性廢水,除去其中的離子。用作吸附劑的腐殖酸類物質(zhì)有兩大類,一是天然的富含腐殖酸的風化煤、泥煤、褐煤等,直接作吸附劑用或簡單處理后作吸附劑用;另一類是把富含腐殖酸的物質(zhì)用適當?shù)恼辰Y(jié)劑做成腐殖酸系樹脂,或造粒成型,以便用于管式或塔式吸附裝置[[28] 宋磊. 吸附理論與磷化氫氣體的吸附研究. 新疆有色金屬,2011,34(z2).]。我國從1973年開始,在處理工業(yè)廢水方面,特別是在處理重金屬廢水方面,開展了大量實驗研究并取得了一定效果。
4.3生物吸附劑
生物吸附劑是指具有選擇性吸附分離能力的生物體及其衍生物,它最早被用于水溶液體系中重金屬等無機物的分離,進來也被用于染料、殺蟲劑等生物難降解和有毒害有機物的分離與富集[[29] 尚宇,周健,黃艷. 生物吸附劑及其在重金屬廢水處理中的應(yīng)用進展. 河北化工,2011,34(11).]。目前,生物吸附劑以其高效、廉價、吸附速度快、便于儲存及易于分離回收重金屬等優(yōu)點,已經(jīng)引起國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。
4.4工業(yè)廢物吸附劑
利用工業(yè)廢物處理廢水,既可以達到處理廢水的目的,又可以使工業(yè)廢物再次利用,真正實現(xiàn)“以廢治廢”。常見的工業(yè)廢物吸附劑有粉煤灰和鋼渣,粉煤灰是燃煤電廠粉煤燃燒排放的廢棄物,其孔隙發(fā)達,比表面積大,具有較高的比表面能和叫好的表面活性,可有效去除廢水中的COD、色度、重金屬等。鋼渣對水中的重金屬離子及COD和色度等污染因子具有明顯的吸附去除作用,經(jīng)污水使用后的鋼渣還可以繼續(xù)用于水泥生產(chǎn)等綜合利用渠道從而達到徹底消除污染的目的[[30] 鄧勤. 水處理吸附劑的研究進展. 欽州學院學報,2010,25(3).
]。
篇7
關(guān)鍵詞:中水;回用;城市;應(yīng)用
中圖分類號:TU991文獻標識碼: A
隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,以及城市化進程的加快。城市的污水排放量在慢慢增多,很多城市污水在沒有經(jīng)過任何處理的情況下直接排放。不但大大浪費了水資源,還使得其中的很多水資源受到了不同程度污染。所以,必須對城市中的中水回用進行探究,確保更好的中水回用。
1 城市中水回用概述
城市中水指的是將生活污水跟部分工業(yè)廢水在一定的處理工藝后,使其達到一定的水質(zhì)標準。將中水主要用在對于水質(zhì)沒有太高要求的地方,比方說用在市政園林綠化、農(nóng)業(yè)灌溉、建筑內(nèi)部沖廁和車輛沖洗等。中水的水質(zhì)比上水差,但是優(yōu)于下水,因此,這種水叫做中水。
中水的回用尤其獨特的優(yōu)點:一者,中水為城鎮(zhèn)用水開辟了新的水源,大大降低了自來水水量的消耗;二者,中水回用有效的解決了水源的污染問題。
中水的水質(zhì)在使用時,必須符合下述要求:第一,要符合相關(guān)衛(wèi)生條件的要求。主要應(yīng)該重視下述指標的控制:大腸菌群數(shù)、懸浮物、余氯量、磷化物、細菌總數(shù)、BOD5等。第二,必須滿足人們的感觀要求,主要指標有色度、濁度以及臭味等。第三,要滿足設(shè)備的構(gòu)造要求,主要指標包括硬度、pH值、溶解性物質(zhì)以及蒸發(fā)殘渣等。
2 中水水源
主要有3種:污水處理廠二級出水、工業(yè)冷卻排水和建筑生活污水。其中建筑生活污水主要包括:廚房污水、沖洗便器污水、洗滌和盥洗污水、洗車廢水、鍋爐房排出的廢水、空調(diào)冷卻廢水。
中水水源的優(yōu)先次序依次為污水廠二級出水――工業(yè)冷卻排水――淋浴排水――盥洗排水――洗衣排水――廁所污水。
注意綜合醫(yī)院污水作為中水水源時,必須經(jīng)過消毒處理,產(chǎn)出的中水僅可用于獨立的不與人直接接觸的系統(tǒng)。傳染病醫(yī)院、結(jié)核病醫(yī)院污水和放射性廢水,不得作為中水水源。
3 中水處理的工藝及其主要裝置
中水處理工藝主要包括前處理、主工藝和后處理三部分,在處理時出現(xiàn)的污泥必須妥善處置。
3.1 預(yù)處理
預(yù)處理是為了沉砂、除渣、隔油和調(diào)節(jié)水量。常用的裝置有沉砂池;格柵、水力篩、毛發(fā)聚集器;隔油池、刮渣機;調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池功能的優(yōu)劣直接影響小型裝置的處理效果。
3.2 后處理
主要是消毒。中水必須經(jīng)過嚴格的消毒才能使用,故消毒是中水制備工藝中最重要的環(huán)節(jié)。常用的消毒劑有漂白粉、氯片、二氧化氯、臭氧和紫外線等;中水制備不宜選用液氯作為消毒劑。當中水水源優(yōu)質(zhì)雜排水時,消毒工藝也可以安排在調(diào)節(jié)池后、主工藝前,同樣可以獲得很好的滅菌效果。
3.3 主工藝
混凝、沉淀、過濾、生物處理、活性炭吸附、膜反應(yīng)器等單一技術(shù)中的一種或幾種組合而成,隨水源水質(zhì)的不同而變化。
(1)混凝
當混凝與沉淀工藝結(jié)合采用時,混凝包含著混合、反應(yīng)、絮凝和凝聚過程,投加的混凝劑量也較多。當微絮凝與過濾工藝結(jié)合時,混凝僅包含混合、反應(yīng)、微絮凝階段,投入的混凝劑量較少。
(2)過濾
主要包括以下幾種形式:普通過濾常用的裝置是普通快濾池、機械壓力濾罐;微濾的裝置有蜂房過濾器、精密燒結(jié)棒過濾器、膜反應(yīng)器等;超濾的裝置是膜反應(yīng)器。后面二種適合用在小規(guī)模的中水回用中。按膜的形態(tài)分,可分為中空纖維膜、板式膜、管式膜等。
(3)生物處理
按微生物的結(jié)聚狀態(tài)分類,有生物膜法和活性污泥法,以微生物的好氧性分類有厭氧法和好氧法。常用的裝置有生物接觸氧化器、生物轉(zhuǎn)盤、活性污泥池和水解酸化池等。另外還有以生物處理為主工藝的一體化裝置或組合裝置等,如膜生物反應(yīng)器。
(4)膜反應(yīng)器處理
膜裝置可以用于中水制備工藝中,可用在城市污水、工業(yè)廢水處理和中水回用處理以及苦咸水淡化等許多方面。目前,膜技術(shù)已廣泛用于環(huán)保、食品、醫(yī)藥和化工等行業(yè)。
膜生物反應(yīng)器(MBR)是將膜分離技術(shù)和生物處理工藝相結(jié)合而開發(fā)的新型生化污水處理技術(shù),MBR工藝具有許多常規(guī)工藝無法比擬的優(yōu)勢:高生物活性,去污性強、出水水質(zhì)好、流程簡單等優(yōu)點。目前,國內(nèi)外在MBR污水處理方面的工藝得到了長足的發(fā)展;而且,隨著膜制造技術(shù)的進步、膜質(zhì)量的提高和成本的降低,膜生物反應(yīng)器在中水回用中所起的作用越來越大,應(yīng)用前景相當廣。
4 不同水源的處理
4.1 污水處理廠二級出水
污水處理廠的二級出水,水質(zhì)已經(jīng)達到排放標準,用常規(guī)的水處理工藝即可。在污水處理廠內(nèi)增設(shè)中水回用系統(tǒng)或直接投資建設(shè)中水廠,技術(shù)比較成熟,投資也不大,意義重大:中水回用可以改變城市供水短缺的局面,使污水資源化; 中水回用可以使污水盡快走向市場;中水回用可以減少中水企業(yè)的水費支出,降低產(chǎn)品成本。
4.2 工業(yè)冷卻排水
工業(yè)冷卻水受污染的程度較低,處理的工藝流程也比較簡單,主要包括:進水――沉砂池――調(diào)節(jié)池――微絮凝――過濾――消毒――清水池――出水。
某些化工廠和火電廠的循環(huán)水用量很大,在事故或檢修期間把大量的輕微污染水排入了市政管網(wǎng),造成水資源的極大浪費,還加大了污水處理廠的負荷。如果將這些水簡單處理加以回用,就可以降低浪費,減少成本。
4.3 建筑生活污水
處理優(yōu)質(zhì)雜排水的工藝流程主要包括:進水――沉砂隔油池――毛發(fā)聚集器――調(diào)節(jié)池――微絮凝/混凝沉淀――過濾――消毒――清水池――出水。
處理雜排水的工藝流程主要包括:進水――沉砂隔油池――篩濾――調(diào)節(jié)池――生物處理――沉淀――過濾――消毒――清水池――出水。
5 污水回用技術(shù)前景
5.1 以雨水為水源的中水利用日益受到重視
日本對于以雨水為水源的中水利用日益重視,且發(fā)展也較快,其利用量已遠大于以生活污水為水源的中水利用量。近來又有雨水利用計劃指導。
5.2 建筑小區(qū)和城市(區(qū)域)中水系統(tǒng)成為發(fā)展重點
中水系統(tǒng)按規(guī)模分為建筑、建筑小區(qū)和城市(區(qū)域)中水系統(tǒng)三大基本類型。建筑中水系統(tǒng)是以單個建筑物內(nèi)的雜排水或生活污水或屋頂雨水為水源,處理成中水在利用,實施容易。但由于規(guī)模小,其投資及處理費用較高;建筑小區(qū)中水系統(tǒng)是以住宅小區(qū)或數(shù)個建筑物排放的污水或者雨水為水源,處理成中水再利用。其給水、排水、雨水和中水組成一個系統(tǒng),中水為共同使用,其管理集中,處理費用相對較低,供水水質(zhì)較穩(wěn)定;城市(區(qū)域)中水系統(tǒng)是以城市污水廠的出水為水源,深度處理后供大面積的建筑群做中水使用。其處理費用低,但是由于規(guī)模大,實現(xiàn)難度較大。
5.3 新工藝的使用
隨著中水處理技術(shù)的發(fā)展,一些新的工藝不斷被采用。在以生物處理為中心的流程中,蘇格蘭設(shè)計出家庭規(guī)模的SBR和旋轉(zhuǎn)生物反應(yīng)器RBC,德國的Bavaria廠的SBR系統(tǒng)處理的生活污水回用可滿足400~2500人的需要。日本認為SBR活性污泥工藝是小型廢水處理廠最有前途的工藝,適合在城市地區(qū)使用。英國的STW政策是使用生物轉(zhuǎn)盤二級治理生物廢水。德國的寒冷地區(qū)廣泛使用滴濾濾池。澳大利亞的Nowak建議配備生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器來提高廢水廠的脫氮能力。在以物理化學方法為中心的流程中,California使用臭氧和顆?;钚蕴縂AC工藝處理大量的不同二級出水。
參考文獻:
[1]葉曉燕,王菲鳳,王珊珊.城市中水回用環(huán)境經(jīng)濟效益分析―以福州市洋里污水處理廠出水回用為例[J].環(huán)境科學與管理.2006,31(8):51~55.
篇8
【關(guān)鍵詞】環(huán)境監(jiān)測實驗室;水污染源危害;污水排污現(xiàn)狀;防治措施
隨著環(huán)境保護地位的提高,實驗室的建設(shè)數(shù)量和規(guī)模都有所增長,由此產(chǎn)生的實驗室污染問題日益凸顯。環(huán)境監(jiān)測分析實驗室每天都有未經(jīng)處理的實驗廢水排入城市下水道管網(wǎng)中,這些實驗廢水排放總量較少但隨時間變化較大,水質(zhì)復(fù)雜,瞬時排放濃度較高,加劇水環(huán)境污染。以下就環(huán)境監(jiān)測實驗室的水污染源危害及防治措施進行探討分析,旨在避免實驗室廢水排入地表環(huán)境中造成環(huán)境污染。
1環(huán)境監(jiān)測實驗室的水污染源的危害及分類
1.1實驗室廢水危害
常見的有機物、重金屬離子、廢酸廢堿和有害微生物在實驗室廢液中經(jīng)常出現(xiàn),如不加處理,直接排放入城市污水管網(wǎng),會對環(huán)境造成二次污染。分析重金屬項目時,均存在著分析殘液、剩余樣品(有些屬于濃度極高的原水、直排水)帶來的重金屬污染問題,重金屬離子(汞、鎘、鉛等)可以通過富集作用在人體內(nèi)積聚,達到一定濃度后對人體造成傷害。分析過程中強酸強堿具有較強的腐蝕性,未經(jīng)處理直接排放會對地下管道造成腐蝕性危害。各種有機物毒性較大對人體造成傷害,有機物進入水體后促進微生物繁殖,造成病原微生物超標;氮、磷含量過高則會使水體發(fā)生富營養(yǎng)化。另外開展生物監(jiān)測的實驗室會產(chǎn)生大量高濃度含有害微生物(如大腸桿菌、糞大腸桿菌)的培養(yǎng)液、培養(yǎng)基,如未經(jīng)適當?shù)臏缇幚矶苯油馀?,同樣會造成嚴重后果。環(huán)境監(jiān)測實驗室的環(huán)境污染長期以來未得到足夠的重視,其污染治理基本上還未有效開展。盡管按化學實驗室規(guī)范要求,實驗室應(yīng)分類配備多種殘液缸,但實際操作時多數(shù)形同虛設(shè),往往還是往下水道一倒了之,較少有實驗室污染管理方面的規(guī)范要求,又缺乏必要的監(jiān)督體系和技術(shù)規(guī)范,致使監(jiān)測實驗室的環(huán)境管理方面薄弱,造成監(jiān)測實驗室環(huán)境污染 。
1.2實驗室廢水分類
環(huán)境監(jiān)測站化學分析室主要以地表水和工業(yè)廢水檢測、生物檢測和環(huán)境空氣和工業(yè)廢氣檢測等實驗內(nèi)容為主。樣品分析過程中產(chǎn)生的廢水是實驗室的主要污染源,對于一些非經(jīng)常性監(jiān)測項目中標準溶液、標準樣品、貯備試劑易出現(xiàn)過期、失效情況,在處理過程中也會對水產(chǎn)生污染。實驗室廢水往往是既含有無機物又含有機污染物,由于檢測項目眾多,廢水內(nèi)含有的有害成分種類復(fù)雜。根據(jù)廢水中所含主要污染物性質(zhì),可以分為有機和無機實驗室廢水兩大類。無機廢水主要含有重金屬、重金屬絡(luò)合物、酸堿、氰化物、硫化物、鹵素離子以及其他無機離子等。有機廢水含有常用的有機溶劑、有機酸、醚類、多氯聯(lián)苯、有機磷化合物、酚類、石油類、油脂類物質(zhì)。
2環(huán)境監(jiān)測實驗室污水排污現(xiàn)狀
工業(yè)化的快速發(fā)展,使得工業(yè)企業(yè)數(shù)量逐年增加,同時也增加了環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)逐步建立并完善,環(huán)境監(jiān)測站一般都配備功能齊全的分析實驗室,同時也是一種不可忽視的污染源,分析實驗室在為環(huán)境監(jiān)測做出重要貢獻的同時,也因缺乏有效管理及技術(shù)能力所限而成為環(huán)境污染區(qū)。監(jiān)測站區(qū)域分散,工作頻次不均勻,而且缺乏專業(yè)監(jiān)管和社會監(jiān)督,往往易于被各方面所忽視。監(jiān)測實驗室,尤其是在城區(qū)和居民區(qū)的監(jiān)測實驗室大多數(shù)未專門設(shè)立廢水處理系統(tǒng),對環(huán)境的危害特別大,因為很多實驗室的下水道與居民的下水道相通,污染物通過下水道形成交叉污染,最后流入河中或者滲入地下,其危害不可低估。在監(jiān)測分析過程中產(chǎn)生的實驗廢水相對增多,廢水的水質(zhì)相當復(fù)雜。此類廢水的排放周期不定,排放水量也無規(guī)律性,且所含污染物成分較為復(fù)雜,除含有洗滌劑及常用溶劑等有機物外,還有較多的酸堿,有毒有害的有機物以及重金屬等。隨著國家對環(huán)境的要求越來越高,實驗室和環(huán)境樣品分析量也越來越多,污染物排放量大幅增大,對實驗室的污染的預(yù)防與治理已刻不容緩。
3 環(huán)境監(jiān)測實驗室廢水污染防治措施
實驗室不同的廢水,污染物組成不同,處理方法和程度也不相同,處理有一定的難度。實驗室廢水有其自身的特殊性質(zhì),量少,間斷性強,高危害,成分復(fù)雜多變。因此,處理廢水往往要把多種方法結(jié)合起來,或是針對性的分類處理,才能達到較好的治理效果。所以要加強實驗室廢水的處理及廢水污染防治措施,制定和選取經(jīng)濟合理、技術(shù)成熟的污染防治措施,實驗室一般廢物的排放包括源頭控制及合理處置兩個管理環(huán)節(jié)。
3.1實驗室廢水排放減少措施
在環(huán)境監(jiān)測化學分析過程中,要采取措施來減少實驗室廢水排放減少。在分析過程中盡可能選擇環(huán)境污染少的標準分析方法,使用可降解的無磷洗滌劑 ,在酸堿中和時盡量選用廢酸、堿調(diào)節(jié)廢液的pH,做到廢物利用。在滿足分析要求的情況下,適當降低采樣量,盡可能使用儀器分析從而減少試劑用量和采樣量。對于環(huán)境質(zhì)量控制標準樣品管理中,控制購買暫時用不上的試劑,不要大量存放標準樣品,并盡量先使用要到期的試劑。對于能回收利用的試劑盡量回收利用,盡量利用可回收的試劑。
3.2實驗室廢水污染防源頭控制
環(huán)境監(jiān)測分析實驗室在注重能力建設(shè)、質(zhì)量管理的同時,需要建立完備的實驗室環(huán)境管理體系。根據(jù)本實驗室工作的特點加強實驗室管理,在源頭控制和治理上狠下功夫,防止實驗室的水污染擴散,想方設(shè)法減少實驗室污染。推行綠色化學實驗是減少實驗室污染的一個主要策略。要選擇污染少的分析方法,在保證實驗效果的前提下,用無毒害、無污染或低毒害、低污染的試劑替代毒性較強的試劑。過期、失效的化學試劑,各實驗室可以合作成立區(qū)域性的試劑調(diào)度網(wǎng),選擇一部分危害大,用量少,易失效試劑進入網(wǎng)絡(luò),實行實驗室間資源共享,盡量避免大批化學試劑失效,從而節(jié)約實驗成本。應(yīng)發(fā)揮地區(qū)中心實驗室的作用,集中部分項目,對社會開發(fā),從而達到資源共享,相對降低實驗室污染物的排放,也有利于實驗室污染物的集中治理。
3.3 實驗室廢水處置
由于實驗室從事的實驗大不相同,廢水的性質(zhì)差異也比較大,而且污染物的組成也不盡相同。對實驗室廢液應(yīng)該分類收集,廢液應(yīng)根據(jù)其化學特性選擇合適的容器和存放地點,通過密閉容器存放,不可混合貯存,容器標簽必須標明廢物種類、貯存時間,定期處理。一般廢液可通過單位污染處理裝置進行酸堿中和、混凝沉淀、次氯酸鈉氧化處理后排放,有機溶劑廢液應(yīng)根據(jù)性質(zhì)進行回收后統(tǒng)一運送到特殊廢品處理廠等部門處理。經(jīng)過處理后產(chǎn)生的廢液統(tǒng)一經(jīng)污水管網(wǎng)送到污水處理工廠進行進一步處理達標排放,處理后得到的廢渣可送到固廢處理中心進行焚燒處理。
結(jié)束語
上述文章闡述了了實驗室的廢水污染源種類以及危害,針對我國環(huán)境監(jiān)測實驗室污水排污現(xiàn)狀進行了簡要分析,并提出了相應(yīng)的防治措施。闡明分析實驗室是一種不容忽視的污染源,應(yīng)完善實驗室管理制度,增強實驗室人員的環(huán)保意識,提出實驗室廢水預(yù)處理和綜合處理等處理方法,避免實驗室廢水排入地表環(huán)境中造成環(huán)境污染。
參考文獻:
[1]國家環(huán)境保護總局 .《水和廢水監(jiān)測分析方法》.中國環(huán)境科學出版社,2000年版.
篇9
社會經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展同時,帶動了機械和制造業(yè)的發(fā)展,金屬材料是工業(yè)制造中的一個重要部分,而要確保金屬材料的性能則需進行熱處理??梢哉f,對金屬材料進行熱處理技術(shù)的先進程度直接影響著機械產(chǎn)品的質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),我國當前熱處理金屬材料在總金屬材料中占到了40%。熱處理不但在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要功能,另外也涉及了節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域。因而,研究建筑機械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理具有一定的研究價值和實際意義。
關(guān)鍵詞:
建筑機械;金屬材料;熱處理
引言
先進技術(shù)的應(yīng)用能夠帶動行業(yè)的發(fā)展,工業(yè)制造中,金屬材料熱處理技術(shù)已在機械制造領(lǐng)域中得到最廣泛應(yīng)用。在塔機等建筑機械制造領(lǐng)域中,傳統(tǒng)金屬材料熱處理有一定的優(yōu)勢,但也存在一定的問題。要在具體的實踐中有效、充分的對金屬材料進行熱處理,發(fā)揮金屬性能,使材料最優(yōu)化使用,還需深入研究。文章基于金屬材料熱處理的基本概念和特點做闡述,對其熱處理技術(shù)的節(jié)能環(huán)保問題進行分析。
1.金屬材料熱處理基本概念
把金屬材料制成的工件放到介質(zhì)中加熱,達到一定的溫度后保持這樣的溫度,一段時間之后,通過不同的速度將其放入到不同介質(zhì),冷卻工件。材料的表面或者其內(nèi)部的一些顯微組織結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生變化,促使金屬工件出現(xiàn)不一樣的性能的過程就是金屬材料熱處理。因為處理的方法會不一樣,因此金屬材料熱處理的工藝也有不同,主要有三種。一種是表面熱處理,一種是化學熱處理,另外一種是整體熱處理。這三種工藝對介質(zhì)和溫度以及冷卻的方法也不同,根據(jù)這些不同又可分成不同小類。整體熱處理是指對整個工件進行整體的加熱,適當?shù)乃俣冗M行冷卻,獲取金相組織后改變工件整體力學性能的工藝[1]。建筑機械中的部分零部件進行整體熱處理時主要有退火、正火、淬火、回火等工藝。表面熱處理就是對材料的表層進行加熱,改變其表層的力學性能。要確保只對表層加熱而不使熱量傳入其內(nèi)部,對熱源的使用有更高的要求?;瘜W熱處理只是通過將工件表層的化學成分、性能以及組織等加以改變的處理工藝。同表面熱處理的不同在于:表面熱處理僅僅是改變了工件表層的化學成分。利用不同的熱處理工藝來加工同一金屬材料,能夠使得材料的組織結(jié)構(gòu)不同,其性能也就會不同。建筑鋼結(jié)構(gòu)中鋼鐵的使用最多,其顯微組織也較復(fù)雜。因此,處理鋼材工工藝的種類也比較繁多。同其他的加工工藝相比,金屬熱處理工藝主要是通過將材料內(nèi)部或者其表面的化學成分加以改變,對其性能改變,但不對材料本身的化學成分或者形帶來變化。因此,熱處理加工只是改變了材料的內(nèi)在質(zhì)量,對于其特殊之處,應(yīng)當嚴格監(jiān)管。
2.建筑機械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理注意事項
建筑機械鋼結(jié)構(gòu)對工件的性能有著很高的要求。因為部件不同、作用不同,要求也有不同。因此,需要對部件的性能進行嚴格的掌控。從這點上來看,金屬材料的熱處理則十分重要。在加工不同的材質(zhì)的時候,通過熱處理可以滿足建筑鋼結(jié)構(gòu)的基本要求。低合金高強度鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼及合金結(jié)構(gòu)鋼在塔機和履帶吊制造業(yè)應(yīng)用廣泛,不同種類的結(jié)構(gòu)鋼在應(yīng)用到生產(chǎn)制造中需要進行必要的熱處理,來消除或改善材料扎制及鍛造過程中所產(chǎn)生的組織缺陷,充分發(fā)揮材料本身的性能。通過正火或退火可以消除或改善材料在鍛造及冷卻過程中所產(chǎn)生的不良組織,在合適的溫度下保溫適當?shù)臅r間,然后以相應(yīng)了冷卻速度冷卻。熱處理后對材料進行金相檢測及力學性能檢測,以判定是否滿足標準。高強螺栓和銷軸類鋼結(jié)構(gòu)連接件在服役過程中長期受剪切應(yīng)力,此類件的熱處理質(zhì)量應(yīng)得到重視。此類連接件通常選用淬透性較好的合金結(jié)構(gòu)鋼及碳素結(jié)構(gòu)鋼進行淬火、回火處理,在淬火過程中,工件應(yīng)得到充分淬火,然后選擇合適的回火溫度使其達到性能要求。避免因淬火不足而產(chǎn)生非馬氏體組織降低工件的力學性能及疲勞強度所導致的工件早期失效。
3.金屬材料最優(yōu)化利用達到資源節(jié)約
熱處理過程能夠使金屬材料獲得良好的機械性能和使用壽命,充分的發(fā)揮材料本身的性能就是對金屬資源的最有效的節(jié)約。因此,合理的熱處理工藝及過程控制對于產(chǎn)品的質(zhì)量尤為重要。然而,我國從事熱處理加工的企業(yè)不計其數(shù),但企業(yè)規(guī)模與技術(shù)水平參差不齊。規(guī)模較大的、涉及高新技術(shù)的企業(yè)對產(chǎn)品熱處理過程的重視程度很高,在熱處理過程中投入的資金、人才及技術(shù)資源較高,對熱處理行業(yè)的發(fā)展起著重要的作用。然而一些規(guī)模較小的企業(yè)資金力量及人才力量薄弱,對產(chǎn)品熱處理質(zhì)量控制及熱處理過程控制水平也相對較低,有的甚至存在認知上的問題。以塔機銷軸調(diào)質(zhì)為例,正常的調(diào)質(zhì)過程是工件在淬火溫度下保溫一定的時間,淬入相應(yīng)的淬火介質(zhì)中以一定的冷卻速度急冷,獲得充分淬火,然后通過高溫回火使材料獲得良好的綜合機械性能。某些外協(xié)熱處理企業(yè)認為只要工件經(jīng)過淬火、高溫回火就是調(diào)質(zhì)過程。即便在生產(chǎn)過程中,工件淬火后的硬度很低,沒有獲得充分的淬火,也可以通過調(diào)整回火溫度,同樣達到了圖紙要求的硬度。淬火、回火工件不能只控制其回火后的硬度,還應(yīng)檢驗淬火后的硬度,以便檢查工件淬火是否充分。若因淬火加熱溫度偏低、工件尺寸過大或淬火冷卻速度不足等原因造成淬火不充分或未淬上火時,即使回火后硬度達到技術(shù)條件的要求,其疲勞強度卻往往不能滿足使用要求而可能導致工件早期時效[2]。因此,提高熱處理企業(yè)自身及生產(chǎn)鏈相關(guān)行業(yè)對熱處理技術(shù)的認知,提高質(zhì)量意識,選擇合理的熱處理工藝,加強過程控制,使材料經(jīng)過熱處理后機械性能得到充分的發(fā)揮,對金屬材料資源的節(jié)約有著重要意義。
4.建筑機械鋼結(jié)構(gòu)金屬材料熱處理的環(huán)保問題
在金屬材料熱處理過程中,會存在一定的污染現(xiàn)象。污染的形式有很多種,其中包括空氣污染、水污染、噪聲污染和電磁污染等。噪聲污染主要是由于泵類、風扇等設(shè)備的運轉(zhuǎn),其中最大的噪聲來自結(jié)構(gòu)鋼材料的噴砂過程。而電磁污染主要是中、高頻等感應(yīng)設(shè)備的使用所產(chǎn)生的。這兩種污染是比較容易處理的,通過安裝消除噪聲設(shè)備和電磁屏蔽裝備可以在一定程度上避免或降低污染的產(chǎn)生。空氣污染主要是燃燒燃料加熱所產(chǎn)生的煙塵。從當前形勢來看,對于一些設(shè)備相對落后的熱處理企業(yè),金屬材料熱處理加熱的主要方式還是以燃燒燃料為主,并且可能持續(xù)這種方式。燃料在燃燒過程中會產(chǎn)生煙塵排放到空氣中造成污染,因此,在加工中,盡量使用清潔能源來替代低效的高污染能源,以實現(xiàn)環(huán)保的理念。空氣污染也有一部分是來至鹽浴爐藥品的揮發(fā)。對于浴爐的污染可以對其進行適當?shù)拿芊鈦頊p少藥品的揮發(fā)。同時使用新型的加熱設(shè)備來代替浴爐能夠更有效的減少污染,如真空熱處理技術(shù)等。還有一部分空氣污染是在工件油冷淬火時產(chǎn)生的。對于油淬造成的空氣污染,可以為材料選擇相應(yīng)的新型淬火介質(zhì)代替淬火油。新型的水溶性淬火介質(zhì)無毒、無油煙,不燃燒,無火災(zāi)危害,使用安全,淬火效果良好,且價格與油相近。替代油冷的新型淬火介質(zhì)可以提供良好的工作環(huán)境,有效的改善空氣污染問題。水污染的污染源有很多,主要有:淬火廢油、廢水中的金屬氧化物及淬火時從鹽浴中連帶出來的藥品、有機水基淬火介質(zhì)中的有機物、清洗液中的化學物、表面處理發(fā)藍、鍍鋅、磷化的廢液等。這些物質(zhì)會對水質(zhì)造成嚴重污染,而且治理起來相當困難,尤其是小企業(yè)。而一般大型企業(yè)都建有專門的廢水處理設(shè)施,并且在實際有效的運行著。
5結(jié)論
金屬材料熱處理在很多領(lǐng)域都有了廣泛的發(fā)展,憑借其優(yōu)越的性能控制在生產(chǎn)和生活中也發(fā)揮著重要的作用。但是,熱處理生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的污染問題和環(huán)保問題也不容忽視。因此,實現(xiàn)熱處理產(chǎn)品性能最優(yōu)化利用的同時環(huán)保問題也不容忽視。本文針對建筑機械金屬材料熱處理的注意事項以及通過熱處理過程使材料更好的發(fā)揮本身的性能問題做了評價分析。通過分析,從節(jié)能環(huán)保的角度對金屬材料的熱處理進行研究,為機械制造、熱處理行業(yè)及其他相關(guān)行業(yè)提供指導。
參考文獻:
[1]龔雪婷.探討金屬材料與熱處理工藝的關(guān)系[J].科技信息,2013,17:157-158.