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摘 要：金属表面处理过程中产生的废水中含有大量有害和有毒物质。如果直接排放到水体中，将会严重污染环境，危害人体健康。在“中国制造2025”战略的背景下，我们将促进制造业的转型升级，出台更加严格的环境保护政策，提高人们的环保意识。通过比较不同类型的金属表面处理废水，阐述了金属表面处理废水处理技术的发展趋势，为今后金属表面处理废水的工艺选择提供参考。
关键词：金属;表面处理;废水处理;环境保护
1 金属表面处理废水的种类及危害
1.1 种类
根据金属表面处理的类型不同，金属表面处理产生的废水主要包括：
（1）涂装前的处理废水
金属工件表面涂装前预处理废水，包括除油渍、酸性洗涤、除锈、表面调整、转化膜形成等。
（2）无铬处理的处理废水
为了确保金属工件在存储和运输过程中不会生锈，通常需要对金属表面进行钝化处理而产生废水。
（3）阳极氧化产生的废水
由铝及其铝合金的各种阳极氧化工艺产生的废水，如除油污、碱蚀、氧化、着色、封闭、电解等工序都会产生大量的废水。
（4）电泳涂装废水
电泳涂装过程冲洗镀件表面会产生大量的废水，此外还会有少量的电泳废液。废水中含有大量的有机物，例如环氧树脂，氨基酸酯和有机酸等，这些有机物大都是水溶性的[1]。
（5）电镀废水
电镀过程中会产生大量的废水，如预处理废水、漂洗废水、钝化废水和电镀废水等[2]。
1.2 危害
金属表面处理产生的废水中含有大量重金属以及酸和碱性物质等。其中的重金属在进入到生态系统后并不会被分解，而是会逐渐残留和富集，最终造成严重危害。排入海洋中的重金属会逐渐在藻类以及底泥中富集，并吸附在鱼和贝类表面，这些鱼和贝类被人类捕获使用后，导致重金属在人体内逐步富集，达到一定量后就会对人体健康产生严重危害[3]。
2 常规处理工艺
2.1 物化处理
物化法通常应用于涂装废水的预处理或深处理。作为一种预处理方法，物化法可有效去除大部分胶体及悬浮物，同时还是降低废水中重金属的含量，减轻后续生物处理的负担，这有助于降低废水处理成本。目前，常用的涂装废水物化处理方法有垃圾焚烧飞灰法、吸附法、气浮法、混凝沉淀法以及膜过滤法。
2.1.1 垃圾焚烧飞灰法
垃圾焚烧飞灰法的机理是化学沉淀法，该法的优点是能用废物处理废水，可有效去除废水中的重金属及磷酸盐。该法的缺点是垃圾焚烧飞灰的来源会对环境造成危害。
2.1.2 吸附法
吸附法可废水进行脱色、脱盐，同时对有用物质进行回收。该法对操作过程中的pH有较高的要求，且吸附材料在使用一段时间后会达到饱和。因此需要定期更换吸附材料，这会大大增加处理成本，此外吸附材料中吸附的杂质还会对废水造成二次污染。
2.1.3 气浮法
气浮法能够有效去除废水中的油类，但该法对操作条件要求很高严格，仅适用于污染物为悬浮态，且水中有较多微小气泡的废水处理。
2.1.4 混凝沉淀法
混凝沉淀法能够有效去除废水中的悬浮物、胶体、磷酸盐以及重金属等，但经该法处理后的废水还需进一步处理使COD达标才能排放。
2.1.5 膜滤法
膜过滤技术由于具有众多优点在涂料废水的处理中得到了广泛的應用。张进等[4]的研究应用混凝-微滤法处理阴极电泳废水，结果显示该法能去除废水中的大部分污染物，而处理后的废水又可以用于循环冲洗水。该法的缺点是滤膜的维护及更换成本较高。
2.2 生物处理
生物处理法是通过微生物代谢的方法来分解处理有机物的。该法的优点是成本较低，缺点是处理不够彻底。经过生物处理的废水可能还残留较多的油脂、重金属等。
2.3 物化—生物处理
物化-生物处理技术目前在处理金属表面处理废水中得到了广泛的应用[5]，经该法处理过的废水出水水质较好，缺点是处理的流程较长，占用空间较大，基建成本较高，且其处理效果会受到废水的温度和pH值的影响。
3 新型处理工艺
传统的涂层废水处理方法大都存在处理周期长，运行成本高，以及易发生二次污染等问题。近年来出现了一些废水处理新技术如高级氧化技术、铁碳微电解技术和酶处理法等，下面分别进行介绍。
3.1 高级氧化技术
高级氧化技术是指在一定条件下，使废水中产生羟基自由基，该物质具有极强的氧化性，能够有效降解各类有机物。根据产生羟基自由基的方法不同，可将高级氧化技术分为电化学氧化法、臭氧氧化法和Fenton氧化法。
3.1.1 电化学氧化
电化学氧化方法是水电解产生的·OH来氧化有机物，降低其毒性，使其容易被生物降解，该法的缺点是电解水分子需要极高的能耗。
3.1.2 臭氧氧化
臭氧氧化法主要是利用臭氧以及其分解产生的·OH来氧化有机物的，研究显示该法具有极强的有机污染物去除能力，但在处理涂料废水时效果并不理想。
3.1.3 Fenton氧化
Fenton氧化法的原理是利用Fe2+和过氧化氢反应生成·OH，进而达到氧化有机污染物的目的。该法在处理过程中需要加入过量Fe2+，会使出水偏绿色。
3.2 铁碳微电解技术
铁碳微电解技术能够利用废弃物来治理废水，该法处理废水效果显著，且成本低廉，在富含重金属的废水处理中得到了广泛地应用。但该法的缺点是处理时间较长。
3.3 酶处理法
酶处理法有机废水具有绿色环保、无毒无害等优点。添加极少量的酶就能显著提高废水的处理效率，且无二次污染的风险。但目前关于酶法在涂装废水处理中的应用报道较少，相关研究还不深入，有待进一步深入研究。
4 结论
我国作为世界第二大经济体，每年需要消耗大量的化学用品，为了保护环境，我们有必要重视化学用品造成的污染。金属表面处理过程需要使用大量的化学用品，会产生大量的有机废水。因此我们的目标研究新的金属表面处理技术外，还需要考虑废水的处理及回收再利用。笔者认为根据金属涂装工艺特点，要想设计出符合要求的工艺条件，且能满足达到效率高、时间短、成本低的目的，我们有必要开展以下三个方面的研究，首先是废水中有机物的识别技术研究，其次是重金属梯度沉淀回收利用技术研究，最后是酶处理弥补传统工艺周期长，易造成二次污染等缺点。
参考文献
[1] 马琳，张宇，刘彪.电泳涂装废水的危害及处理工艺分析[J].技术探讨，2016，（6）：785-785.
[2] 蔡瑞峰.电镀废水的危害与处理方法的研究进展[J].技术工程，2018，（11）：83-85.
[3] 张兴勃，姜婷娟.涂装废水对环境的危害及其防治[C] 十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集.2009.
[4] 张进，董强，孙宇新，等.混凝—微滤法处理阴极电泳漆废水[J].水处理技术，2006，32（2）：51-57.
[5] 逯英.金属表面处理车间的废水处理工艺方法研究[J].节能与环保，2020，（3）：77-78.
作者简介：佘胜胜（1992-），男，安徽合肥人，本科，研究方向为环境工程。
关键词：金属;表面处理;废水处理;环境保护
1 金属表面处理废水的种类及危害
1.1 种类
根据金属表面处理的类型不同，金属表面处理产生的废水主要包括：
（1）涂装前的处理废水
金属工件表面涂装前预处理废水，包括除油渍、酸性洗涤、除锈、表面调整、转化膜形成等。
（2）无铬处理的处理废水
为了确保金属工件在存储和运输过程中不会生锈，通常需要对金属表面进行钝化处理而产生废水。
（3）阳极氧化产生的废水
由铝及其铝合金的各种阳极氧化工艺产生的废水，如除油污、碱蚀、氧化、着色、封闭、电解等工序都会产生大量的废水。
（4）电泳涂装废水
电泳涂装过程冲洗镀件表面会产生大量的废水，此外还会有少量的电泳废液。废水中含有大量的有机物，例如环氧树脂，氨基酸酯和有机酸等，这些有机物大都是水溶性的[1]。
（5）电镀废水
电镀过程中会产生大量的废水，如预处理废水、漂洗废水、钝化废水和电镀废水等[2]。
1.2 危害
金属表面处理产生的废水中含有大量重金属以及酸和碱性物质等。其中的重金属在进入到生态系统后并不会被分解，而是会逐渐残留和富集，最终造成严重危害。排入海洋中的重金属会逐渐在藻类以及底泥中富集，并吸附在鱼和贝类表面，这些鱼和贝类被人类捕获使用后，导致重金属在人体内逐步富集，达到一定量后就会对人体健康产生严重危害[3]。
2 常规处理工艺
2.1 物化处理
物化法通常应用于涂装废水的预处理或深处理。作为一种预处理方法，物化法可有效去除大部分胶体及悬浮物，同时还是降低废水中重金属的含量，减轻后续生物处理的负担，这有助于降低废水处理成本。目前，常用的涂装废水物化处理方法有垃圾焚烧飞灰法、吸附法、气浮法、混凝沉淀法以及膜过滤法。
2.1.1 垃圾焚烧飞灰法
垃圾焚烧飞灰法的机理是化学沉淀法，该法的优点是能用废物处理废水，可有效去除废水中的重金属及磷酸盐。该法的缺点是垃圾焚烧飞灰的来源会对环境造成危害。
2.1.2 吸附法
吸附法可废水进行脱色、脱盐，同时对有用物质进行回收。该法对操作过程中的pH有较高的要求，且吸附材料在使用一段时间后会达到饱和。因此需要定期更换吸附材料，这会大大增加处理成本，此外吸附材料中吸附的杂质还会对废水造成二次污染。
2.1.3 气浮法
气浮法能够有效去除废水中的油类，但该法对操作条件要求很高严格，仅适用于污染物为悬浮态，且水中有较多微小气泡的废水处理。
2.1.4 混凝沉淀法
混凝沉淀法能够有效去除废水中的悬浮物、胶体、磷酸盐以及重金属等，但经该法处理后的废水还需进一步处理使COD达标才能排放。
2.1.5 膜滤法
膜过滤技术由于具有众多优点在涂料废水的处理中得到了广泛的應用。张进等[4]的研究应用混凝-微滤法处理阴极电泳废水，结果显示该法能去除废水中的大部分污染物，而处理后的废水又可以用于循环冲洗水。该法的缺点是滤膜的维护及更换成本较高。
2.2 生物处理
生物处理法是通过微生物代谢的方法来分解处理有机物的。该法的优点是成本较低，缺点是处理不够彻底。经过生物处理的废水可能还残留较多的油脂、重金属等。
2.3 物化—生物处理
物化-生物处理技术目前在处理金属表面处理废水中得到了广泛的应用[5]，经该法处理过的废水出水水质较好，缺点是处理的流程较长，占用空间较大，基建成本较高，且其处理效果会受到废水的温度和pH值的影响。
3 新型处理工艺
传统的涂层废水处理方法大都存在处理周期长，运行成本高，以及易发生二次污染等问题。近年来出现了一些废水处理新技术如高级氧化技术、铁碳微电解技术和酶处理法等，下面分别进行介绍。
3.1 高级氧化技术
高级氧化技术是指在一定条件下，使废水中产生羟基自由基，该物质具有极强的氧化性，能够有效降解各类有机物。根据产生羟基自由基的方法不同，可将高级氧化技术分为电化学氧化法、臭氧氧化法和Fenton氧化法。
3.1.1 电化学氧化
电化学氧化方法是水电解产生的·OH来氧化有机物，降低其毒性，使其容易被生物降解，该法的缺点是电解水分子需要极高的能耗。
3.1.2 臭氧氧化
臭氧氧化法主要是利用臭氧以及其分解产生的·OH来氧化有机物的，研究显示该法具有极强的有机污染物去除能力，但在处理涂料废水时效果并不理想。
3.1.3 Fenton氧化
Fenton氧化法的原理是利用Fe2+和过氧化氢反应生成·OH，进而达到氧化有机污染物的目的。该法在处理过程中需要加入过量Fe2+，会使出水偏绿色。
3.2 铁碳微电解技术
铁碳微电解技术能够利用废弃物来治理废水，该法处理废水效果显著，且成本低廉，在富含重金属的废水处理中得到了广泛地应用。但该法的缺点是处理时间较长。
3.3 酶处理法
酶处理法有机废水具有绿色环保、无毒无害等优点。添加极少量的酶就能显著提高废水的处理效率，且无二次污染的风险。但目前关于酶法在涂装废水处理中的应用报道较少，相关研究还不深入，有待进一步深入研究。
4 结论
我国作为世界第二大经济体，每年需要消耗大量的化学用品，为了保护环境，我们有必要重视化学用品造成的污染。金属表面处理过程需要使用大量的化学用品，会产生大量的有机废水。因此我们的目标研究新的金属表面处理技术外，还需要考虑废水的处理及回收再利用。笔者认为根据金属涂装工艺特点，要想设计出符合要求的工艺条件，且能满足达到效率高、时间短、成本低的目的，我们有必要开展以下三个方面的研究，首先是废水中有机物的识别技术研究，其次是重金属梯度沉淀回收利用技术研究，最后是酶处理弥补传统工艺周期长，易造成二次污染等缺点。
参考文献
[1] 马琳，张宇，刘彪.电泳涂装废水的危害及处理工艺分析[J].技术探讨，2016，（6）：785-785.
[2] 蔡瑞峰.电镀废水的危害与处理方法的研究进展[J].技术工程，2018，（11）：83-85.
[3] 张兴勃，姜婷娟.涂装废水对环境的危害及其防治[C] 十三省区市机械工程学会第五届科技论坛论文集.2009.
[4] 张进，董强，孙宇新，等.混凝—微滤法处理阴极电泳漆废水[J].水处理技术，2006，32（2）：51-57.
[5] 逯英.金属表面处理车间的废水处理工艺方法研究[J].节能与环保，2020，（3）：77-78.
作者简介：佘胜胜（1992-），男，安徽合肥人，本科，研究方向为环境工程。