電鍍廢水處理工程設計
摘要：采用分質處理含氰廢水，綜合處理混合廢水的方式處理鞍山某機械加工企業的電鍍廢水，介紹了工藝的特點，各處理構筑物。運行結果表明，用該方法處理電鍍廢水，其出水水質可達《污水綜合排放標準》(ＧＢ8978-1996)一級標準。
關鍵詞：電鍍廢水 含氰廢水 排放標準
鞍山某機械加工企業，近年來隨著電鍍車間擴建，全廠排放污水總量達到近30ｔ/ｄ，ＣＮ-質量濃度為20ｍｇ/Ｌ。為改變此狀況，決定淘汰年久失修的設備，改用新的處理工藝，對電鍍廢水中有毒有害污染物加以控制。處理后出水達到《污水綜合排放標準》(ＧＢ89781996)一級標準。
1 廢水組成及水質
該廠廢水主要包括：氰化電鍍的鍍件清洗廢水，其中含有劇毒的游離氰化物、銅氰、銀氰、鋅氰等絡合離子；其他電鍍鍍件清洗廢水(主要是含銅鎳廢水)；鍍液過濾和廢鍍液；電鍍預處理時少量酸堿廢水；滲漏及車間地坪沖洗廢水，其中鍍件清洗水占80%以上。
排水水質指標為含氰廢水ＣＮ-質量濃度為20ｍｇ/Ｌ，ｐＨ值為9，重金屬離子廢水指標為Ｃｕ2+15ｍｇ/Ｌ，Ｎｉ+15ｍｇ/Ｌ，ｐＨ值為3。
2 工藝的選擇與設計
2.1 工藝的選擇
目前，國內外電鍍廢水處理的方法主要有：離子交換法，化學法，鐵氧體法，生物法等[1,3]，而國內多采用化學法，該法技術成熟，效果穩定可靠，較適合小型電鍍廠的廢水處理，本工程也采用化學法。含氰廢水和重金屬廢水的處理工藝種類較多，有的將這幾種廢水分別處理，但工藝復雜，且造價高；也有的將這幾種廢水先混合再進行綜合處理，但控制工藝較復雜，目前應用也很少。而采用先將含氰廢水進行分質處理再進行混合處理的方法，不但工藝流程簡單，操作方便，而且占地小，投資少，處理后水質好。
本工程中含氰廢水與重金屬廢水混排，將影響后期混合廢水處理系統的效果。在這里采取含氰廢水分質處理的方法，達到預期目的后，進入混合處理系統，同時重金屬廢水也進入混合處理系統。該系統處理工藝采取二級物化法，使在不同的處理條件下，各項考察指標均達到國家排放標準。
(1)含氰廢水處理方法。為了使處理后含氰廢水與其他重金屬廢水的混合處理效果更佳，采用堿性氯化法處理含氰廢水，以次氯酸鈉為氧化劑，在堿性條件下，經過2個氧化階段，將氰化物氧化為二氧化碳和氮氣，這種處理方法徹底解決了氰化物的污染問題，而且不會帶來其他污染。
(2)混合重金屬廢水處理方法。采用化學中和凝聚沉淀處理法，使廢水中的酸堿中和，同時使重金屬離子形成氫氧化物沉淀，再將固液分離，以去除沉淀物。通過以上分析，綜合考慮廢水的集中處理方法，設計采用的處理基本流程見圖1。
|
圖1 電鍍廢水處理流程 |
含氰廢水首先進入貯水池，在耐腐蝕離心泵抽取時，加入ＮａＣｌＯ和ＮａＯＨ溶液，在一級反應池中發生不完全氧化反應，進入二級反應池，再加入ＮａＣｌＯ和Ｈ2ＳＯ4溶液，混合液繼續完全氧化反應。采用快速定性監測法測定破氰結果，處理后的合格含氰廢水(不合格的含氰廢水被送回貯水池，進行再處理)和其他重金屬廢水，分別由泵提升進入混合廢水調節池，混合均質以保證后續物化處理的連續性和穩定性，然后泵入混合反應池。該池主要利用重金屬離子和堿液反應，生成重金屬氫氧化物而去除。在沉淀池前投加凝聚劑，增強絮凝效果。污染物在沉淀池中繼續進行絮凝反應，以達到進一步去除的目的。沉淀后污泥排入污泥濃縮池，處理出水經流量計計量后排放。污泥濃縮池接納混合反應池、沉淀池排出的物化污泥，部分污泥回流到一沉池，剩余的污泥經濃縮壓濾脫水后外運處置。
2.3 單元設計
2.3.1 分質處理系統
分質處理系統主要是含氰廢水兩級反應池，是將氰氧化成二氧化碳和氮氣的場所。生產中的含氰廢水首先進入貯存池，其容積按廢水流量4ｈ計算，采用間歇處理方式，可適當減少貯存池容積，取5ｍ3，設計外形尺寸為2ｍ×2ｍ×1.3ｍ，2座合建，采用磚混結構。貯存池中的廢水經由泵抽吸，同時定量投加ＮａＯＨ溶液，調節ｐＨ值≥10，及氧化劑ＮａＣｌＯ，加入速度約為0.05ｃｍ2/ｓ，使在一級反應池中發生不完全氧化反應。其反應原理[4]為：
ＣＮ-+ＯＣｌ-+Ｈ2Ｏ→ＣＮＣｌ+2OＨ-
ＣＮＣｌ+2ＯＨ-→ＣＮＯ-+Ｃｌ-+Ｈ2Ｏ
未完全氧化的廢水進入二級反應池進行完全氧化反應。該池中需定量投加Ｈ2ＳＯ4溶液，調節水中ｐＨ值為89，再加入ＮａＣｌＯ溶液。其反應原理為：
2ＣＮＯ-+3ＯＣｌ-+Ｈ2Ｏ→3Ｃｌ-+2ＯＨ-+2ＣＯ2↑+Ｎ2↑
此階段的氰酸鹽被分解成ＣＯ2和Ｎ2，含氰廢水被完全氧化分解。
反應池分兩級，有效容積約1.25ｍ3/級，設計外形尺寸為1ｍ×1ｍ×1.2ｍ。反應池配套使用耐腐蝕泵1臺，用于將廢水壓入混合廢水調節池，更換鍍液時的廢液回收到安裝在含氰廢水反應池頂的塑料桶裝置內，并與其他含氰廢水同時進行破氰處理。加藥裝置由貯藥桶及塑料管閥組成，氧化劑與液堿各1套。
2.3.2 多種金屬離子混合廢水綜合處理系統
該系統主要包括混合廢水調節池，混合反應池，沉淀池。
混合廢水調節池接納破氰后的含氰廢水以及其他重金屬廢水，是水質水量綜合調節的場所，以保證物化系統進水水質水量穩定，避免負荷沖擊。調節池有效容積約10ｍ3，外形尺寸為2.1ｍ×2.1ｍ×2.4ｍ，2座合建，采用磚混結構，其中1池接納廢水，1池調節ｐＨ值，輪流操作，池內壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理，并用機械攪拌，加速反應過程。調節池配套污水泵1臺，調節進入混合反應池的流量，多余流量回流入調節池。
混合反應池主要是重金屬離子和堿液發生絮凝沉淀反應的場所。其有效容積約為10ｍ3，外形尺寸為2.1ｍ×2.1ｍ×2.4ｍ，分2格，輪流操作，反應池位于地面，池內壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理，并用機械攪拌，廢水在池內設計停留時間為25ｍｉｎ。
沉淀池可進一步去除懸浮物、重金屬沉淀物與ＣＯＤ等污染物，達到固液分離，使出水各項考察指標均達到排放標準。配套選用ＪＸＣ2Ａ型組合化設備1臺，處理能力4ｍ3/ｈ。配備凝聚劑投加裝置1套，由低位配藥桶、塑料泵、高位投加桶組成。ＣＥ-9628系列電腦超聲波污水流量計1套。
2.3.3 污泥系統
污泥系統包括污泥濃縮池和板框壓濾機。污泥濃縮池主要用于濃縮物化剩余污泥。采用磚混結構，池底設泥斗，有效容積為6ｍ3，接納2座沉淀池排出的物化污泥。濃縮污泥由Ｉ1Ｂ40型螺桿泵提升至壓濾機脫水。壓濾機型號為ＢＭＡＳ40/450Ｕ，污泥上清液及污泥壓濾液排入貯水池。
3 工程投資及運行結果
投資17.68萬元，包括土建工程，設備及材料購置，軟件購置及調試，設備安裝調試費和工程設計費。處理成本為0.96元/ｔ水，一次投資和運行費用較低。
該工程2005年8月竣工并調試，出水一直很好。驗收的監測數據如下：出水ｐＨ值為7.28.5，ＳＳ質量濃度為6570ｍｇ/Ｌ，ＣＮ-質量濃度為0.290.40ｍｇ/Ｌ，Ｎｉ+質量濃度為0.750.83ｍｇ/Ｌ，Ｃｕ2+質量濃度為0.440.50ｍｇ/Ｌ，達到《污水綜合排放標準》(ＧＢ89781996)一級標準。
4 小結
本工程實例顯示，采用先分質處理再混合處理的方法處理含氰及多種重金屬的電鍍廢水是可行的，出水水質指標均低于國家污水排放標準。該方法處理的廢水不但出水水質好，具有良好的環境效益，而且占地小，投資少，也具有較好的經濟效益，同時運行效果穩定可靠，操作簡單，有很高的推廣價值。
參考文獻
[1]孟祥和，胡國飛.重金屬廢水處理.北京：化學工業出版社，2000。
[2]涂錦葆。電鍍廢水治理手冊。北京：機械工業出版社，1989。
[3]張自杰。環境工程(水污染防治卷手冊)。北京：高等教育出版社，1996。
[4]賈金平，謝少艾.電鍍廢水處理技術及工程實例。北京：化學工業出版社，2003。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
