山东热处理环保压力加剧：传统淬火油替代方案与废水废气处理技术升级

随着国家对环保要求的日益严格，山东省作为制造业大省，其热处理行业面临的环保压力持续加剧。传统热处理工艺中，淬火油的使用会产生大量含油废水、挥发性有机物（VOCs）废气，而其他环节（如清洗、加热）也会排放含油、含盐废水及粉尘等污染物。在此背景下，寻找传统淬火油的替代方案，并升级废水、废气处理技术，成为山东热处理企业绿色转型的关键。以下从替代方案与污染治理两个维度提出系统性解决方案。

一、传统淬火油的环保问题与替代方案

1.传统淬火油的环保痛点

废气污染：淬火过程中，高温工件与油接触会产生大量油烟（主要成分为烃类、多环芳烃等VOCs），直接排放会污染大气，且存在火灾隐患。

废水污染：淬火油长期使用后会发生氧化、乳化，形成含油废水；工件清洗环节也会产生含油废水，若未经有效处理直接排放，会导致水体COD（化学需氧量）、石油类物质超标。

固废风险：废淬火油属于危险废物（HW08类别），需付费委托有资质单位处置，成本高昂且存在环境风险。

2.替代方案：低污染淬火介质的应用

针对不同工件材质与硬度需求，可选用以下环保型淬火介质替代传统淬火油：

（1）水基淬火介质（PAG/PEG类）

技术原理：聚烷撑二醇（PAG）或聚乙二醇（PEG）类水基淬火剂，通过调整浓度可控制冷却速度，在马氏体转变区（低温段）形成“逆溶性”，降低热应力与组织应力，减少开裂风险。

环保优势：无油烟产生，废水主要成分为水与少量可降解有机物（COD≤500mg/L），经简单处理（如隔油、生化处理）即可达标排放；废液不属于危险废物，处置成本低。

适用场景：中低碳钢（如45钢）、合金结构钢的淬火；适用于中小型工件（如螺栓、齿轮毛坯）的大批量生产。

山东企业案例：某汽车零部件企业将传统淬火油改为PAG水溶液（浓度15%20%），废气VOCs排放量降低90%，废水COD从2000mg/L降至400mg/L，年节约危废处置费用超50万元。

（2）聚合物水溶液（如PEO）

技术原理：聚乙烯氧化物（PEO）水溶液在高温区冷却速度接近油，在低温区冷却速度减缓，兼具油与水的优点，适合对变形敏感的高精度工件。

环保优势：无VOCs排放，废水可生化降解，处理成本低于淬火油。

适用场景：精密模具、轴承钢等对变形要求严格的工件。

（3）盐浴淬火（硝盐/碱浴）

技术原理：硝酸钠亚硝酸钠混合盐浴（硝盐）或氢氧化钠硝酸钾碱浴，通过控制浴温实现快速均匀冷却，避免油淬的油烟问题。

环保优势：无油烟产生；废盐可通过蒸发结晶回收（如硝盐浴废盐可提纯后重复使用），减少固废产生量。

适用场景：小型高碳钢工件（如刀具、量具）的淬火；需配套封闭式盐浴炉以减少盐雾挥发。

（4）真空淬火（气淬）

技术原理：在真空环境中，利用高纯氮气或氩气作为冷却介质，通过控制气压与流速实现冷却。

环保优势：无油烟、无废水排放；废气主要为少量惰性气体（可直接排放），VOCs产生量为零。

适用场景：高合金钢（如航空模具钢）、钛合金等高端工件的精密淬火；适合对表面质量要求极高的场景。

二、废水、废气处理技术升级

1.废水处理：从“末端治理”到“源头减量+资源化”

传统热处理废水主要来源于淬火、清洗、加热环节，含油、含盐、含重金属（如Cr、Ni等）污染物。山东企业需采用“分类收集+分质处理”模式：

（1）含油废水处理

源头减量：改用PAG水基淬火介质（废液COD低）、封闭式清洗设备（减少油雾挥发）。

处理工艺：

隔油+气浮：通过隔油池去除浮油，再利用溶气气浮（DAF）分离乳化油，去除率可达90%以上。

生化处理：采用“厌氧+好氧”组合工艺（如UASB+活性污泥法），降解有机物至COD≤50mg/L。

深度处理：若需回用（如用于冷却塔补水），可增加“超滤+反渗透”膜处理系统，回收率可达70%80%。

（2）含盐废水处理

盐浴淬火废水：通过多效蒸发器浓缩结晶，回收工业盐（如NaNO₃可提纯后复用）；浓缩液经固化后作为危险废物处置（量大幅减少）。

酸洗/碱洗废水：采用“中和+沉淀”工艺调节pH至69，再通过离子交换树脂去除重金属离子。

（3）综合废水处理

建设“调节池+混凝沉淀+生化池+MBR膜”一体化处理设施，实现COD、SS、石油类的协同去除；出水水质可达《污水综合排放标准》（GB 89781996）一级标准或园区污水处理厂接管标准。

2.废气处理：从“单一吸附”到“多技术耦合”

热处理废气主要来源于淬火油烟、加热炉燃烧废气、回火炉VOCs挥发等，成分复杂（含烃类、NOx、颗粒物等）。山东企业需采用组合工艺：

（1）淬火油烟治理

静电油烟净化器：通过高压电场使油烟颗粒带电并吸附于极板，去除率可达95%以上；适合中小型企业。

冷凝+催化燃烧：先通过冷凝回收液态油（可回用于生产），剩余VOCs进入催化燃烧装置（CO/RCO），在催化剂作用下将有机物氧化为CO₂和H₂O，处理效率≥98%；适合大型企业或集中式处理中心。

（2）加热炉废气治理

低氮燃烧技术：改造燃气加热炉为分级燃烧或烟气再循环（FGR）系统，降低NOx生成量（从300mg/m³降至80mg/m³以下）。

SNCR/SCR脱硝：在高温烟气中喷入尿素溶液（SNCR）或氨水（SCR），选择性还原NOx至50mg/m³以下；适合燃煤或高氮氧化物排放的炉窑。

（3）集中式VOCs治理

对于园区内多家热处理企业，可建设“活性炭吸附+脱附再生+催化燃烧”的集中处理设施：各企业废气经管道收集至集中装置，活性炭吸附饱和后通过热风脱附，高浓度VOCs进入催化燃烧炉分解，实现资源共享与成本分摊。

三、配套措施：政策驱动与管理升级

1.政策利用

申请环保专项资金：山东省对重点行业环保技改项目提供补贴（如《山东省生态环境厅关于支持环保产业发展的若干措施》），企业可申报“淬火油替代”“废水废气治理设施升级”等方向的资金支持。

参与绿色制造体系：通过“绿色工厂”“绿色供应链”认证（依据《绿色制造评价要求》），提升企业形象并享受税收优惠。

2.管理优化

建立环保台账：记录淬火介质用量、废水废气排放数据、危废转移联单等信息，实现全过程可追溯。

员工培训：加强操作人员对环保设备的日常维护技能培训（如静电净化器极板清洗、活性炭更换周期），避免因操作不当导致处理效率下降。

四、总结

山东热处理企业应对环保压力的核心路径是：以环保型淬火介质替代传统淬火油，从源头减少污染物产生；通过分类处理、资源化利用升级废水废气治理技术；同时利用政策红利与管理优化降低转型成本。这一过程中，企业需结合自身产品特点（如工件材质、批量规模）选择适配方案，并注重技术的经济性与稳定性，最终实现环保合规与经济效益的双赢。