電鍍廢水化學(xué)法綜合處理及回用工程設(shè)計

電鍍廢水化學(xué)法綜合處理及回用工程設(shè)計摘要：本文通過分析企業(yè)廢水來源和廢水含量，應(yīng)用化學(xué)法處理含鉻、含鎳、含氰等多類型廢水，利用膜分別技術(shù)進(jìn)行回水再利用，設(shè)計建立了廢水處理中心系統(tǒng)。該系統(tǒng)由pH和ORP掌握儀掌握各處理單元自動加藥，過程穩(wěn)定可控，結(jié)果可數(shù)據(jù)化且可實時傳遞至環(huán)保管理部門，達(dá)到清潔生產(chǎn)Ⅱ級要求，實現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排的目的。關(guān)鍵詞：電鍍廢水；化學(xué)法處理；膜分別技術(shù)；水回用；節(jié)能減排桂林航天電子有限公司是航天機(jī)電元器（組）件的高科技企業(yè)，主要研制生產(chǎn)軍用繼電器、連接器、特種開關(guān)和小型儀器設(shè)備等產(chǎn)品，表面處理工藝主要有鍍金、鍍銀、鍍銅、鍍鎳等。為進(jìn)一步改善廢水排放指標(biāo)，根據(jù)“十二五”基礎(chǔ)設(shè)施改造和節(jié)能減排固定資產(chǎn)投資項目的要求對電鍍廢水進(jìn)行綜合處理及回水利用。廢水來源及其水質(zhì)1.1廢水來源及其分類電鍍廢水來源及其水質(zhì)分析是廢水處理工藝設(shè)計的基礎(chǔ)，各企業(yè)因生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)產(chǎn)品不同而致使廢水各不相同，需全面分析。1.1.1前處理廢水表面前處理由鍍件除油和去除氧化膜兩個主要工序組成。工件通常采納表面活性劑乳化方式除油，此部分廢水化學(xué)需氧量（ChemicalOxygenDe?mand，簡稱COD）較高。氧化膜去除工藝的選擇與基體材料親密相關(guān)，通常處理溶液由各類酸組成，此部分廢水含基體材料金屬離子。總的來說，前處理工序以酸性和堿性廢水為主，含Ni2+、Cu2+、Ag+、Fe2+、Fe3+、COD等污染物。1.1.2電鍍廢水依據(jù)生產(chǎn)工藝，電鍍廢水主要分為以下三類：1）含鉻廢水：含鉻廢水主要來自于銀合金的鉻酐酸洗、銅合金的鉻酐鈍化以及銀鍍層的出光等工序，廢水中主要含有Cr6+以及極少量的Cu2+、Ag+等金屬離子。2）含鎳廢水：含鎳廢水主要有兩個來源：電鍍鎳和化學(xué)鍍鎳。其中電鍍鎳廢水主要來自酸性鍍鎳生產(chǎn)線的漂洗水，廢水中主要含有NiSO4、NiCl2等?；瘜W(xué)鍍鎳廢水組成較為簡單，通常含有絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、pH值緩沖劑等。3）含氰廢水：含氰廢水由氰化鍍銅、氰化鍍銀及鍍金產(chǎn)生，廢水中含有CN-、Cu2+、Ag+等污染物，鍍金廢水回收后再排入含氰廢水中。1.1.3廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤河捎阱円旱竭_(dá)使用壽命、鍍槽處理以及退鍍零件等緣由會產(chǎn)生廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤?，該類廢液通常濃度較高、成分較簡單，可以單獨收集、預(yù)處理后緩慢投加至相應(yīng)廢水中進(jìn)行處理，也可以單獨收集，托付外部資質(zhì)單位進(jìn)行處理。1.2進(jìn)水水量和水質(zhì)分質(zhì)分流是做好廢水處理的前提，因此需要明確每個鍍槽排出廢水的類別，計量每種廢水的排放量并掌握地面排水的流向。前處理廢水歸屬于酸堿廢水；含氰鍍液廢水歸屬于含氰廢水；含鉻酐鍍液廢水歸屬于含鉻廢水；化學(xué)鍍鎳廢水經(jīng)初步處理后與鍍鎳廢水一起歸屬于含鎳廢水；沖洗鍍槽以及車間地面的廢水按類別歸入相應(yīng)的廢水。項目廢水的平均排放量約為120m3/d，按有關(guān)要求，廢水處理設(shè)施設(shè)計處理力量144m3/d，每天按8h運行，各類廢水設(shè)計處理水量和水質(zhì)如表1所示。<imgalign=““alt=“1.jpg”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/201910/Env/201910241434275483.jpg”/2設(shè)計目標(biāo)排放水質(zhì)滿意《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）中的表2要求。電鍍用水重復(fù)利用率達(dá)到2015年環(huán)境愛護(hù)部等三部委25號公告中附件2《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》Ⅱ級要求，回水利用率≥40%，回用水質(zhì)優(yōu)于《金屬鍍覆和化學(xué)掩蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》（HB5472—1991）B類水標(biāo)準(zhǔn)，回用水電導(dǎo)率≤100μS/cm。平安防范達(dá)到《國防科技工業(yè)平安防范系統(tǒng)技術(shù)要求》的二級。3工藝設(shè)計電鍍廢水處理工藝主要有化學(xué)法、電解法、吸附法、反滲透等，而目前處理效果穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、處理成本低、管理簡便的處理工藝仍是化學(xué)法，加入堿性溶劑使廢水中金屬離子形成氫氧化物絮體，然后沉淀分別去除。本項目的目標(biāo)是要提高位于中心市區(qū)企業(yè)的電鍍污水排放的可控性，實現(xiàn)平安、穩(wěn)定和達(dá)標(biāo)排放。因此本項目在設(shè)計上采納了措施減小對四周環(huán)境的影響，合理的將廢水進(jìn)行濃縮分別、回收水資源；合理掌握噪聲、氣味；妥當(dāng)處理、處置固體廢棄物，避開二次污染。同時充分考慮操作自動化，削減勞動強(qiáng)度；處理站內(nèi)設(shè)置必要的監(jiān)控儀表，提高管理水平。與企業(yè)原有電鍍廢水處理系統(tǒng)相比，操作全自動化、過程可控，結(jié)果數(shù)據(jù)化且實時傳遞至環(huán)保管理部門，體現(xiàn)了企業(yè)對社會負(fù)責(zé)的作業(yè)方式。項目電鍍廢水處理工藝流程如圖1所示。<imgalign=““alt=“2.jpg”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/201910/Env/201910241434281724.jpg”/3.1含鉻廢水系統(tǒng)電鍍廢水中的鉻主要以Cr6+離子存在，加入還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+，沉淀后進(jìn)入酸堿廢水系統(tǒng)。選擇焦亞硫酸鈉作為還原劑[3]，設(shè)定pH為2.5~3，氧化還原電位（Oxidation-ReductionPotential簡稱ORP）190~240mV，在攪拌狀態(tài)下自動加入硫酸和焦亞硫酸鈉溶液，反應(yīng)時間30~45min。反應(yīng)方程式如式（1）所示。2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4→2Cr（2SO4）3+3Na2SO4+5H2O（1）還原反應(yīng)完成后，用NaOH調(diào)整pH至7.8~8.5，進(jìn)行中和反應(yīng)，投加聚合氯化鋁（PolyaluminiumChloride，簡稱PAC）混凝，投加聚丙烯酰胺（Poly?acrylae，簡稱PAM）絮凝，再進(jìn)入含鉻廢水沉淀系統(tǒng)進(jìn)行泥水分別，反應(yīng)方程式如式（2）所示。Cr3++3OH-→Cr（OH）3↓（2）泥水分別后污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)，溶液進(jìn)入酸堿廢水系統(tǒng)。3.2含鎳廢水系統(tǒng)化學(xué)鍍鎳廢水采納H2O2破絡(luò)，設(shè)定pH為2~3，反應(yīng)停留時間3~5h，破絡(luò)完的廢水采納NaOH調(diào)pH至10.5~11.0，進(jìn)行中和反應(yīng)，投加PAC混凝、PAM絮凝，沉淀后清水與電鍍鎳廢水混合，污泥排至綜合污泥池。含鎳廢水用NaOH調(diào)整pH至9.6~11.0，進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)時間15~20min。投加PAC混凝、PAM絮凝，再進(jìn)入含鎳廢水沉淀系統(tǒng)進(jìn)行泥水分別。3.3含氰廢水系統(tǒng)含氰廢水采納NaClO作為還原劑，堿性氯化法二階段破氰。第一階段為不完全氧化階段，將氰氧化成氰酸鹽。一級破氰的pH掌握在11.0~11.5，ORP值為330~350mV，反應(yīng)時間為30min。反應(yīng)方程式如式（3）和式（4）所示。CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH-（3）CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O（4）其次階段為完全氧化階段，將氰酸鹽進(jìn)一步氧化分解成二氧化碳和氮氣。二級破氰的pH掌握在8~8.5，ORP值為600~650mV，反應(yīng)時間為30min。反應(yīng)方程式如式（5）所示。2CNO-+3ClO-+H2O→2CO2↑+3Cl-+N2↑+2OH-（5）破氰后的廢水進(jìn)入酸堿廢水收集池，由下一道工序連續(xù)處理。3.4酸堿廢水系統(tǒng)調(diào)整酸堿廢水pH至8.5~9.0，反應(yīng)時間30min，投加PAC混凝、PAM絮凝，進(jìn)入沉淀池沉淀[6]；上清液經(jīng)多介質(zhì)過濾器處理，去除懸浮物后，進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)進(jìn)行回用處理。3.5中水回用及濃水處理系統(tǒng)中水回用工藝流程如圖2所示，中間水槽收集各類廢水，調(diào)整pH后進(jìn)入膜回用水系統(tǒng)[7]。柱式連續(xù)膜過濾（CylindricalContinuousMembraneFiltra?tion，簡稱CCMF）裝置作為回用系統(tǒng)的前置，采納20μm袋式過濾，由9支單段式反滲透（ReverseOs?mosisMembrane，簡稱RO膜）膜組件構(gòu)成，設(shè)計通量為45~60L/（m2·h），設(shè)備產(chǎn)水力量6m3/h，配備反洗系統(tǒng)實現(xiàn)自我再生。實行逐級過濾的方式，確保系統(tǒng)出水水質(zhì)符合濃水系統(tǒng)進(jìn)水要求。CCMF連續(xù)超濾濃水及反洗水由于含有懸浮物及微量膠體，將其回流至酸堿水池再經(jīng)沉淀處理。<imgalign=““alt=“3.jpg”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/201910/Env/201910241434287097.jpg”/<imgalign=““alt=“3.jpg”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/201910/Env/201910241434286884.jpg”/中水經(jīng)過反滲透處理后產(chǎn)生肯定量的濃水，存在離子濃度和COD超標(biāo)風(fēng)險。濃水處理工藝流程如圖3所示，先將濃水pH調(diào)整為3左右，加入H2O2及FeSO4氧化廢水中難降解物質(zhì)，加入混凝劑，然后調(diào)整pH為9左右進(jìn)行混凝反應(yīng)，廢水進(jìn)入60°斜板固液分別，設(shè)計最大表面負(fù)荷為1.0m2·h，上層清液進(jìn)入回收水池，污泥進(jìn)入綜合污泥池。原水經(jīng)過多介質(zhì)過濾器，濾料設(shè)計吸附值≥1000mg/g，粒徑0.44~3mm，比表面積700～1400㎡/g，確保出水污染指數(shù)（SiltingDensityIndex，簡稱SDI）≤5，去除有機(jī)物和余氯，降低色度、濁度，延長膜系統(tǒng)的使用壽命[8-9]。<imgalign=““alt=“4.jpg”border=“0”src=“/UploadFiles/2019003/201910/Env/201910241434280526.jpg”/3.6污泥處理系統(tǒng)各類廢水經(jīng)固液分別，沉淀污泥由斜板沉淀池收集，經(jīng)氣動泵輸送至板框壓濾機(jī)壓干，壓濾機(jī)出水排至濃水收集池。3.7土建和安防系統(tǒng)本項目新增216㎡使用面積，土地進(jìn)行硬化防腐處理，彩鋼瓦掩蓋。依據(jù)《國防科技工業(yè)平安防范系統(tǒng)技術(shù)要求》的二級防范要求，周界設(shè)置高度2.4m的金屬柵欄，豎桿間距150mm，配備4臺高清攝像頭，視頻圖像記錄像素大于704×576（4CIF），記錄幀率大于25幀/秒，圖像信息保存時間大于30d。設(shè)計門禁系統(tǒng)，新建應(yīng)急處理池，安裝水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)施并與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)。4處理效果工程已建成投入使用，運行狀況良好。加藥單元采納自動掌握系統(tǒng)，設(shè)備開?，F(xiàn)場手動和程序自動掌握，中央監(jiān)控室設(shè)監(jiān)控屏顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。處理后出水達(dá)到設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)及電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB21900—2008），經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗收合格?；赜盟蓾M意工件清洗質(zhì)量及不影響后工序鍍槽鍍液質(zhì)量，水重復(fù)利用率達(dá)40%。5效益分析本套電鍍廢水處理設(shè)施以節(jié)能和自動化為依據(jù)，在配電設(shè)計、化學(xué)藥劑的選用和自動化程度上進(jìn)行優(yōu)化篩選以達(dá)到節(jié)省成本的目的。工藝技術(shù)人員由電鍍工藝員兼職，配備污水處理操作人員1人，八小時工作制。日常運行費用主要包括電費、藥劑費及人工費用等，以含鉻廢水處理回用系統(tǒng)為例，其處理成本主要包括耗電費和藥劑費兩項，詳細(xì)核算數(shù)據(jù)如表2所示，其它廢水處理系統(tǒng)運行成本參考表2核算數(shù)據(jù)進(jìn)行