(完整版)機械加工污染與治理

1、機械加工行業(yè)的污染與處理機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變 的過程 , 主要分為冷加工和熱加工兩種方式 . 冷加工是指在常溫下 加工 , 不引起工件的化學或物相變化 , 常見的有切削加工和壓力加 工等方式 ; 熱加工指在高于或低于常溫狀態(tài)的加工 , 會引起工件的 化學或物相變化 , 常見有熱處理、鍛造、鑄造和焊接等方式 .近年來 , 隨著社會、經濟的蓬勃發(fā)展 , 汽車、電子等機加工行業(yè) 新建項目不斷增多 . 在環(huán)境影響評價工作中 , 往往涉及到此類項目 的污染物的排放估算 . 傳統(tǒng)計算模式是對已建項目依靠監(jiān)測數據 , 對新建項目借助類比調查的方法來完成 . 類比調查的分析方

2、法較繁 瑣, 需要統(tǒng)計建設項目及類比調查對象的生產規(guī)模、 生產工藝、 地理 位置、區(qū)域環(huán)境功能等要素 . 經驗估算模式作為一種簡便、 實用的分 析方法 , 是在已有工作實踐的基礎上 , 通過大量的數據關系得出一 套能比較客觀反映污染排放規(guī)律的計算公式 . 目前 , 該方法正在不 斷深化和完善 , 在機加工環(huán)評中被廣泛應用 , 并被大多數人所認可 .1 機加工行業(yè)中常見的幾類污染物1. 1 廢氣污染物 在機加工行業(yè)中最常見的廢氣污染物主要是切割粉塵、焊接煙 塵、噴漆廢氣等 .切割最常用的方式是等離子弧切割和氧 2乙炔切割 , 等離子切割 是以壓縮空氣為工作氣體 , 以高溫高速的等離子弧為熱源、

3、將被切割 的金屬局部熔化 , 熔化的金屬由噴出的高壓氣流吹走 , 產生金屬粉 塵沉降 ; 氧 2乙炔切割是利用氧 2乙炔預熱火焰 , 使金屬在純氧氣流 中能夠劇烈燃燒 , 生成熔渣和放出大量熱量的原理而進行的 , 其中 , 在金屬燃燒的瞬間會有一少部分較細小的顆粒物停留在空氣中 , 短 時間后沉降于地面 .焊接是兩種或兩種以上同種或異種材料通過原子或分子之間的 結合和擴散連接成一體的工藝過程 , 按照工藝過程的特點分有熔焊、 壓焊和釬焊三大類 . 焊接時 , 由于高溫電弧的作用 , 焊條端部及其 母材相應被熔化 , 熔液表面劇烈噴射由藥皮焊芯產生的高溫高壓蒸 汽（ 蒸汽壓達66 13 158

4、Pa） 并向四周擴散 . 當蒸汽進人周圍的空 氣中時 , 被冷卻并氧化 , 部分凝結成固體微粒 , 這種由氣體和固體 微粒組成的混合物 , 就是所謂的焊接煙塵 .油漆噴涂是機械加工行業(yè)應用最廣泛的涂覆技術 , 傳統(tǒng)的噴漆 工藝, 是利用壓縮空氣將油漆從對準待涂工件的噴槍吹出、 霧化 , 使 工件表面被油漆均勻涂覆 . 噴漆原料 ） ） ） 涂料由不揮發(fā)份和揮發(fā)份 組成 , 不揮發(fā)份包括成膜物質和輔助成膜物質 , 揮發(fā)份則指溶劑和 稀釋劑 . 噴漆廢氣中的有機氣體來自溶劑和稀釋劑的揮發(fā) , 有機溶 劑不會隨油漆附著在噴漆物表面 , 在噴漆和固化過程將全部釋放形 成有機廢氣 .1. 2 廢水污染物

5、 主要分為生活污水和生產廢水兩大類 . 生活廢水主要包括食堂 廢水、住宿廢水及辦公生活廢水 ; 生產廢水在機加工行業(yè)中 , 常見的主要有噴漆廢 水、除塵廢水、乳化液配制廢水等 .噴漆廢水主要是針對濕式噴漆房而言 , 指用水洗滌噴漆室作業(yè) 區(qū)空氣 , 空氣中漆霧和有機溶劑被轉移到水中形成了噴漆廢水 . 廢 水中含有大量漆霧顆粒 , 其水質由所用涂料 （ 以硝基漆、氨基漆、 醇 酸漆和環(huán)氧漆為主 ） 、溶劑 （ 如乙醇、丙酮、脂類、苯類等 ） 和助溶 劑而定 . 廢水的產生有兩種方式 : 一是循環(huán)水的部分排放 ; 二是循 環(huán)水經過長期使用后全部排放更新 .除塵廢水指像拉絲、 拋光等生產工藝 , 利

6、用水噴淋除塵時產生的 廢水 . 乳化液配制廢水主要是指乳化液在使用過程中需和水按照一 定比例稀釋 , 在其使用過程中產生的廢水 .1. 3 噪聲污染物機加工項目中最常見的噪聲源是各種機加設備 ( 鉆、刨、鋸、銑、 機床等) 運行時產生的噪聲、 噴漆室風機噪聲和空壓機噪聲 , 這些設 備噪聲源強可現場實測 .1. 4 固體廢物機加工項目中最常見的固體廢物是廢邊角料、 廢包裝材料、 廢乳 化液、廢機油、廢棉紗、廢活性炭、焊渣、漆渣等 .廢邊角料主要是下料、 切割等工藝產生 , 廢包裝材料主要是領取 原料時產生 ; 廢乳化液、廢機油主要是一些機加工設備潤滑時產生 ; 廢棉紗主要時噴漆前擦拭待噴漆物件

7、表面產生 ; 廢活性炭主要是干 式噴漆房中用來吸收霧產生 ; 焊渣是在焊接過程中 , 焊條夾持部分 使用后和清理焊縫后產生的廢棄物 , 夾持部分占焊條量的 1/ 11, 清 理焊縫時焊渣量為焊條使用量的 4%左右 ; 漆渣主要是用絮凝劑吸收 漆霧時產生 .2 污染物源強估算方法及治理措施2. 1 廢氣污染物估算及治理措施2. 1. 1 切割粉塵估算及治理措施 切割粉塵的產生量及排放速率按公式 ( 1) 計算. M=1 j M1, V= M/ T ( 1)其中, M) 切割粉塵產生量 , t/ a;M1 ) 原材料的使用量 , t/ a; V ) 切割粉塵的排放速率 , kg/ h; T )切割

8、時間 , h. 切割粉塵一般是由等離子切割機自帶的的空氣凈化器處理后，從15m高排氣筒 排放.2. 1. 2焊接煙塵估算及治理措施1）焊接煙塵產生量的估算 焊接煙塵產生量的估算按公式（2） 或（3） 計算M= M1 T （ 2）或M二M2 M3 （ 3其中，M）焊接煙塵產 生量,kg/ a; M1 ） 焊材每分鐘發(fā)塵量，mg/ min, M2 ） 每千克焊材 發(fā)塵量,g/ kg; M3 ） 焊材使用量，kg/ a; T ）焊接時間,h.幾種焊接方法施焊時每分鐘的發(fā)塵量和熔化每千克焊接材料的 發(fā)塵量見表1 4.幾種焊接（切割）方法的發(fā)塵量焊接方法焊接材料施焊時發(fā)塵量（mg/mi n）焊接材料的發(fā)

9、塵量（g/kg）手工電弧焊低氫型焊條（結507，直徑4mm）350 45011 16鈦鈣型焊條（結422，直徑4mm）200 28068自保護焊藥芯焊絲（直徑3.2mm）2000 350020 25二氧化碳焊實芯焊絲（直徑1.6mm）450 65058藥芯焊絲（直徑1.6mm）700 900710氬弧焊實芯焊絲（直徑1.6mm）100 20025埋弧焊實芯焊絲（Q5）10 400.1 0.3氧一乙炔切割40 802）焊接煙塵治理措施焊接煙塵的治理一般包括自然通風、全面通風、局部通風、單機 除塵器 4 種方式 . 在環(huán)評中常建議使用局部通風措施 . 局部通風包括局部排風與局部送風 . 焊接車間多

10、采用局部排風 治理煙塵污染 . 局部排風是將生產中產生的煙塵污染在其發(fā)生源處 控制收集起來 , 不使其擴散到整個車間 , 并把含煙塵空氣直接或經 處理后排出車間以外 .局部排風系統(tǒng)主要由吸塵罩、 風道、除塵式凈化系統(tǒng)和風機 4 部 分組成 .局部排風按集氣方式的不同可以分為固定式局部排風系統(tǒng)和移 動式局部排風系統(tǒng) . 固定式局部排風系統(tǒng)主要用于操作地點和工人 操作方式固定的大型焊接生產車間 , 可根據實際情況一次性固定集 氣罩的位置 .移動式局部排風系統(tǒng)工作狀態(tài)相對靈活 , 可根據不同的工況 , 采用不同的工作姿態(tài) , 保證處理效率及操作人員的便利 . 吸塵罩是局部排風系統(tǒng)的關鍵部 件. 通常

11、 , 焊接車間采用旁側吸塵罩與傘形排塵罩 . 旁側吸塵罩用 在污染源位于罩外一定距離 , 傘形排塵罩通常位于污染源的上方 . 排塵罩距污染源的距離、 高度視污染源產生有害物的特性和工藝條件 而定 . 抽氣速度要大于污染物的擴散速度 . 一般焊接工位 , 一臺或 兩臺焊機施焊時要求風量在 1 200 1 500 m3 / h, 多臺施焊時相應 加大風量.2. 1. 3 噴漆廢氣估算及治理措施1) 噴漆廢氣的估算 噴漆廢氣主要來源于噴漆、 流平、固化 3 個 階段.首先要根據油漆的MADS(物料安全數據表)報告確定幾個主 要的指標 , 一般油漆中都含有苯系物 , 以常見的二甲苯排放量為例 分別按公

12、式 ( 4) 和( 5) 計算 :M 產=tm2 f 1+ tm3 f 2 , ( 4)M非=M產e ( 5)其中，M產)二甲苯的年產生量，kg/ a;M排)二甲苯的年排放量，kg/ a; t ) 噴漆房運行時間 , 為噴漆、流平、固化時間之和 , h; m2 ) 含有二甲 苯的油漆年用量 , kg/ a; f 1 ) 油漆中二甲苯的百分比 ; m3 ) 稀釋 劑的年用量 , kg/ a; f 2 ) 稀釋劑中二甲苯的百分比 ; e ) 處理效 率. 2) 噴漆廢氣的處理措施 噴漆廢氣的處理主要分為干式和濕式 兩種方法 , 干式處理法主要是活性炭吸附法 , 指用活性炭作為吸附 劑, 把廢氣中有

13、機物溶劑的蒸汽吸附到固相表面進行吸附濃縮 , 從 而達到凈化廢氣的方法 . 在實際中多采用粒徑為 5 mm 的粒狀活性炭 , 粒徑越小其氣流阻力越大 , 吸附率越高 . 活性炭吸附法的工藝流程 如圖1.干式處理法的優(yōu)點 : 設備造價低 , 不需要另外設置廢水處理系 統(tǒng); 對風機的風壓要求降低 ; 漆渣產生量較小 , 處理成本低 ; 節(jié)約 用水. 缺點: 對過濾器的質量和壽命要求較高 ; 廢活性炭屬于危險 固體廢物 .濕式處理法的原理 : 來自噴漆室上方的強風將漆霧壓入旋流水 中 , 水中含有漆霧凝聚劑 , 使漆霧與旋流水充分接觸 , 形成結塊漆 渣浮在水面而使廢氣得到凈化 . 漆霧凝聚劑一般使

14、用的是 D2430, pH =1. 6, 密度1. 022 1. 042 g/ cm3 .濕式處理法的優(yōu)點 : 過濾效率高, 一般可達95% 98%; 設備污染小; 著火的危險性小 , 安全性 能高. 濕式處理法的缺點 : 產生廢水 , 需要另外設置廢水處理系統(tǒng) ; 設備造價較高 ; 要求風機風壓較高 ; 對于缺水地區(qū) , 增加用水量 ; 增 加了漆渣的處理工作 ; 相對于干式噴漆室來說 , 水泵的長期運行成 本高.2. 2 廢水污染物估算及處理措施2. 2. 1 生活廢水估算及處理措施 生活廢水產生量的計算一般 依據GB50015- 20035建筑給水排水設計規(guī)范6中對辦公生活用水、食 堂用

15、水、住宿用水的定額 , 計算出總的給水量 , 生活廢水產生量按公 式(6) 計算.V排二V產85% ( 6)食堂廢水中含有大量的動植物油 , 應設置單獨隔油池處理 . 經 隔油池預處理后 , 食堂廢水匯同辦公生活廢水和住宿廢水再經化糞池處理 , 緊接著通過市政污水管 網進入城市污水處理廠處理 . 若項目周圍無污水處理廠或管網建設不全 , 項目污水不能接入城市污水處 理廠處理 , 則需根據項目污水最終受納水體的保護等級選擇相應的 污水處理方式自行處理 .2. 2. 2 生產廢水估算及處理措施1) 噴漆廢水估算廢水的形成按照前述有兩種形式 , 第一種形式按公式 ( 7) 計算. 其中, V) 噴漆

16、廢水產生量 , m3 / a; f ) 排放頻率 , 即多少時間排 放一次; V1 ) 每次排放量 , m3 ; T ) 年噴涂時間 , h.第二種形式按公式 ( 8) 計算.V 污二 V 用 90% , V青=V 補 1/ 3 ( 8)其中，V用二 V循 + V補,V 補二 V循1.5% , V循 = V單T; V污)噴 漆廢水中的污排水 , m3 / a; V 青) 噴漆廢水中的青排水 , m3 / a; V 用)噴漆廢氣凈化總用水，m3/ a; V循)循環(huán)水量，m3/ a; V補)補 充新鮮水量 ,m3 / a; V 單) 單位時間循環(huán)水量 , m3 / h; T ) 年工作 小時數 ,

17、 h.圖 2 噴漆廢水處理工藝流程圖2) 噴漆廢水處理措施 噴漆廢水中污染物濃度較高 , 需進行處 理后才能排放 , 一般推薦使用如圖 2 的方式處理 . 該種處理方式首先 通過刮渣和隔柵來去除浮渣 ,然后采用 Fenton 試劑( FeSO4+ H2O2 ) 對廢水進行預處理 , 使其中的有機物氧化分解 , COD 去除率約在 30% 左右, 再加入聚丙烯酰胺 ( PAM) 和聚合氯化鋁 ( PAC) 對其進行絮凝 沉淀, 經過此兩步處理 , COD 的總去除率可達到 60% 80%, 由3 000 20 000 mg/ L 降至1 200 4 000 mg/ L. 出水進入總排口 . Fe

18、nton 試 劑。具有很強的氧化能力，當pH值較低時(控制在3左右),H2O2 被Fe2+催化分解生成具有極強的氧化能力的羥基自由基 # OH.通過 具有極強氧化能力的羥基自由基 # OH 與有機物的反應 , 廢水中的難 降解有機物發(fā)生部分氧化 , 使廢水中有機物的 C) C 鍵斷裂 , 最終分 解生成H2O CO2等，并使COD降低.或者發(fā)生耦合或氧化，改變其 電子云密度和結構 , 形成分子量不太大的中間產物 , 從而改變它們 的溶解性和混凝沉淀性 . 同時 , Fe2+ 被氧化生成 Fe(OH) 3 , 在一定 酸度下以膠體形態(tài)存在 , 具有凝聚、吸附性能 , 還可除去水中部分懸 浮物和雜

19、質 . 出水通過后續(xù)絮凝沉淀進一步去除污染物 , 以達到凈 化的目的 .3) 除塵廢水估算及處理措施 在實際的生產中 , 像拋光、拉絲工 藝中的噴淋水除塵都在密封的設備中進行的 , 且設備內部充滿的負 壓使粉塵通過設備外接的管道 ( 管口在水面下 ) 進入水浴池沉淀處 理, 沉淀后的上層清水通過管道循環(huán)使用 , 不外排, 所以這部份沒有 廢水外排 , 廢水的量也不用估算 .4) 乳化液配制廢水估算及處理措施 廢水產生量 = 乳化液用量 配制比例 , 一般這部分廢水不外排 , 進入到乳化液中一起作為危險 固廢交由有危廢處理資質的單位處理 . 2. 3 噪聲污染物估算及治理 措施 按照現場實測 ,

20、 一般機加工設備噪聲 ( 鉆、刨、鋸、銑、機床 等 ) 運行時噪聲源強約為 80 85 dB(A) ; 噴漆室風機噪聲源強約為 80 85 dB(A) ; 空壓機噪聲源強約為 85 90 dB(A) . 一般要對以 上設備設置相應的隔聲、減震措施 , 具體措施如表 2. 然后再按照以 下預測模式對噪聲進行預測和評價 :1) 合成噪聲級模式 : L = 10 lg(Eni= 110Li / 10 )式中: L- 多個噪聲源的合成聲級 , dB(A) ; Li - 某噪聲源的噪 聲級, dB(A) .2) 聲能衰減模式 : L( r) = L( r 0 ) - 20 lg( r / r 0 )式中: L( r) - 距噪聲源 r 處噪聲級 , dB(A) ; L( r