CNC 废水处理技术全解析

一、CNC 废水特性与危害

CNC（计算机数控）加工废水是金属切削、研磨等精密加工过程中产生的高浓度有机废水，其危害具有行业独特性：

污染强度高：COD 浓度可达 5000-50000 mg/L（普通生活污水约 300 mg/L），油类物质含量高达 2000-10000 mg/L，远超《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准（COD≤100 mg/L，石油类≤5 mg/L）。

成分复杂：

基础油：矿物油（如石蜡基油）占比 60%-80%，含多环芳烃（PAHs）等致癌物。

添加剂：极压剂（如硫磷化合物）、抗磨剂（如二硫化钼）、表面活性剂（如聚乙二醇）等，形成稳定乳化液。

重金属：铁、铝、铜等金属微粒（粒径 0.1-10μm），长期排放可导致土壤重金属富集。

处理难度大：

生物毒性：切削液中的杀菌剂（如三嗪类）抑制微生物活性，常规生化工艺难以降解。

乳化稳定性：表面活性剂使油滴粒径 < 1μm，传统物理法（如隔油）难以分离。

二、废水来源与典型成分

来源环节

污染物特征

浓度范围

切削液更换    乳化液（含矿物油、表面活性剂）、微生物代谢产物（如有机酸）    COD 10000-50000 mg/L    

设备清洗    碱性清洗剂（pH 10-12）、金属碎屑（SS 500-2000 mg/L）    pH 10-12，SS 500-2000 mg/L    

液压油泄漏    矿物油（浓度 2000-5000 mg/L）、抗磨剂（如二硫化钼）    石油类 2000-5000 mg/L    

废气处理系统    喷淋塔废水（含酸性气体中和产物，如硫酸盐）、重金属离子（如镍、铬）    SO₄²⁻ 500-1000 mg/L    

三、典型处理案例与技术解析

案例一：苏州某汽车零部件企业（年产能 1000 万件）

废水特性：

水量：500 m³/d

主要污染物：COD 25000 mg/L，石油类 8000 mg/L，SS 1500 mg/L，pH 8-9

处理方案：

预处理：

气浮 + 破乳：投加硫酸（pH 调至 2-3）和破乳剂（如聚铝 PAC），去除 90% 的油类物质，出水石油类≤800 mg/L。

机械过滤：不锈钢滤网（孔径 50μm）拦截金属碎屑，SS 降至≤500 mg/L。

核心处理：

芬顿氧化：投加 H₂O₂（30% 浓度）和 FeSO₄（摩尔比 H₂O₂:Fe²⁺=10:1），反应 60 分钟，COD 去除率达 70%，出水 COD≤7500 mg/L。

水解酸化 + 接触氧化：水解池（HRT 8 小时）将大分子有机物分解为小分子，接触氧化池（HRT 12 小时）去除 COD 至≤1500 mg/L。

深度处理：

MBR 膜分离：PVDF 中空纤维膜（孔径 0.1μm）截留微生物和胶体，出水 COD≤100 mg/L，SS≤10 mg/L。

活性炭吸附：装填椰壳活性炭（碘值 800 mg/g），进一步去除残留有机物，COD 降至≤50 mg/L。

效果：

总投资：1200 万元（含设备、土建）

运行成本：8.5 元 /m³（电费占 45%，药剂费占 35%）

出水水质：COD 45 mg/L，石油类 3 mg/L，SS 8 mg/L，达到《污水综合排放标准》一级标准。

经济效益：年节约危废处置费用 200 万元（原切削液委外处理成本 5000 元 / 吨）。

案例二：德国某精密模具企业（年产能 30 万套）

废水特性：

水量：100 m³/d

主要污染物：COD 18000 mg/L，矿物油 5000 mg/L，镍（Ni²⁺） 15 mg/L，pH 6-7

处理方案：

预处理：

离心分离：碟式离心机（转速 8000 rpm）去除 60% 的油类物质，石油类降至≤2000 mg/L。

超滤（UF）：陶瓷膜（孔径 0.05μm）截留胶体和大分子有机物，COD 降至≤9000 mg/L。

高级氧化：

臭氧催化氧化：臭氧投加量 150 mg/L，TiO₂催化剂（粒径 50nm）作用下，COD 去除率达 60%，出水 COD≤3600 mg/L。

膜处理：

反渗透（RO）：卷式 RO 膜（脱盐率 99%）处理后，出水 COD≤50 mg/L，镍浓度≤0.1 mg/L。

浓水蒸发：MVR 蒸发器（能耗 30 kWh/m³）浓缩浓水至固含量 30%，结晶盐委外处理。

效果：

总投资：450 万欧元

运行成本：6.2 欧元 /m³（膜更换成本占 25%）

出水水质：COD 40 mg/L，镍 0.05 mg/L，达到欧盟《工业排放指令》（IED）要求，80% 的水回用于冷却系统。

资源回收：RO 浓水蒸发结晶盐中镍含量达 12%，年回收镍金属 1.8 吨，价值约 30 万欧元。

四、技术对比与行业趋势

技术

适用场景

优缺点

芬顿氧化    COD≥10000 mg/L 的高浓度有机废水    反应快（1 小时内完成），但药剂成本高（约 2-3 元 /m³），产泥量增加 20%-30%。    

MBR 膜分离    出水要求高（如回用）    出水水质优，但膜易污染（寿命约 2-3 年），能耗高（1-2 kWh/m³）。    

MVR 蒸发    高盐废水（TDS>10000 mg/L）    零排放，但投资成本高（约 1500 元 /m³），需配套结晶盐处理。    

切削液再生    高价值切削液（如合成油）    资源回收（回收率≥90%），但设备投资大（约 5000 元 /m³），需定期补充添加剂。    

行业趋势：

智能化运维：通过物联网（IoT）实时监测水质（如 COD、油类），自动调节药剂投加量，降低人工成本 20%-30%。

零排放技术：如 “芬顿 + MBR+RO + 蒸发” 组合工艺，适用于工业园区集中处理，实现废水 “近零排放”。

绿色材料：推广生物基切削液（如菜籽油基），可生物降解率达 90%，减少有毒添加剂使用。

五、法规与标准

中国标准：《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定 COD≤100 mg/L，石油类≤5 mg/L；《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）要求镍≤0.1 mg/L。

欧盟标准：《工业排放指令》（IED）要求 COD≤50 mg/L，重金属（如镍）≤0.05 mg/L。

美国标准：《清洁水法》（CWA）规定石油类≤10 mg/L，需符合各州预处理标准（如加州 COD≤200 mg/L）。

通过以上案例可见，CNC 废水处理需结合水质特性与排放标准，采用 “预处理 - 核心处理 - 深度处理” 的组合工艺，同时注重资源回收与能耗优化，才能实现环保与经济效益的平衡。