老企業(yè)電鍍廢水處理存在的問(wèn)題及完善途徑初探

張亞甜， 梁 闊， 張 雷， 閆 旌， 胡 潔， 李 利

（首都航天機(jī)械有限公司， 北京 100076）

廣義的電鍍廢水處理概念通常包括生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)源頭廢水按化學(xué)性質(zhì)分流、廢水輸送和末端處理三個(gè)環(huán)節(jié)，其中將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的地面混合散水按污染物的化學(xué)性質(zhì)分開(kāi)后分別處理，即“分流分治”是實(shí)現(xiàn)末端處理系統(tǒng)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行的關(guān)鍵。

某老企業(yè)的電鍍廢水處理站承擔(dān)著電鍍車(chē)間電鍍、不銹鋼酸洗、氧化、磷化、化銑生產(chǎn)工藝過(guò)程中產(chǎn)生的含氰、含鉻和重金屬酸堿廢水的處理。2004～2009年該企業(yè)先后投入近500萬(wàn)元對(duì)電鍍廢水處理站和電鍍工段進(jìn)行了改造，更新了廢水處理裝置和電鍍廢水輸送管線(xiàn)，設(shè)置了應(yīng)急事故處理池，對(duì)電鍍工段地面混合的含氰、含鉻和重金屬酸堿散水實(shí)施了“分流分治”改造措施。改造后的電鍍廢水處理站具備處理含氰廢水、含鉻廢水和重金屬酸堿廢水的處理功能。

電鍍廢水經(jīng)過(guò)處理后，廢水中各項(xiàng)污染物排放指標(biāo)符合《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008），但與《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307-2013）標(biāo)準(zhǔn)比較，尚存不足并需要改進(jìn)。通過(guò)詳盡闡述電鍍廢水處理原理、該企業(yè)電鍍廢水處理現(xiàn)狀、廢水處理存在的不足和原因，以及改進(jìn)完善的方法，為實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放提供一種有效的技術(shù)途徑。

1 電鍍廢水處理原理與處理工藝

該企業(yè)的電鍍廢水處理站按照各類(lèi)廢水的特性，設(shè)置了含氰廢水處理單元、含鉻廢水處理單元和重金屬酸堿廢水處理單元。各處理單元處理原理如下。

1.1 含氰廢水

含氰廢水來(lái)自電鍍工段的氰化鍍鋅、氰化鍍銅、氰化鍍鎘和少量氰化鍍銀過(guò)程中產(chǎn)生的漂洗廢水和含氰地面散水。采用次氯酸鈉破氰處理工藝，反應(yīng)方程式如下：

1.2 含鉻廢水

含鉻廢水來(lái)自電鍍工段鍍鉻、拋光、鍍鋅鈍化等過(guò)程中產(chǎn)生的漂洗廢水和含鉻地面散水；來(lái)自氧化、磷化工段陽(yáng)極化和磷化填充過(guò)程中產(chǎn)生的漂洗廢水。采用“還原+中和+沉淀”處理工藝，反應(yīng)方程式如下：

1.3 重金屬酸堿廢水

重金屬酸堿廢水來(lái)自電鍍、不銹鋼酸和化銑工段前處理、鍍銅、鍍鎳等產(chǎn)生的漂洗廢水和不含鉻的地面混合散水；來(lái)自氧化、磷化工段產(chǎn)生的漂洗廢水和含鉻的地面混合散水。采用“中和+沉淀+pH調(diào)整+砂濾”處理工藝，主要反應(yīng)方程式如下：

2 企業(yè)電鍍廢水處理現(xiàn)狀研究

2.1 電鍍廢水處理工藝流程

改造前電鍍廢水處理站的電鍍廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 現(xiàn)狀電鍍廢水處理工藝流程

2.2 電鍍廢水處理站排水水質(zhì)現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

電鍍廢水處理后，排水執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008），2014年電鍍廢水處理站排水水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 2014年電鍍廢水處理站排放口污染物的平均質(zhì)量濃度 mg/L

從表1可以看出，電鍍廢水處理站的排水水質(zhì)符合《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21900—2008）?！笆濉逼陂g，北京市加大了對(duì)一類(lèi)重金屬污染物排放的控制力度，《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/307—2013）中對(duì)一類(lèi)重金屬污染物的排放制定了十分嚴(yán)格的排放限值，并于2014年1月1號(hào)開(kāi)始實(shí)施，見(jiàn)表2。

表2 DB 11/307—2013與GB 21900—2008標(biāo)準(zhǔn)中一類(lèi)污染物質(zhì)量濃度排放限值對(duì)比表 mg/L

從表2可以看出，北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)一類(lèi)重金屬污染物的排放要求比《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)一類(lèi)重金屬污染物的排放要求有很大的提高，其中總鉻（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）提高50%、總鎳（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）提高20%、總鎘（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）提高60%。按照北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，電鍍廢水處理站排水水質(zhì)中的總鉻和總鎳處于超標(biāo)排放狀態(tài)。

3 改造前電鍍廢水處理存在問(wèn)題的原因分析

根據(jù)2014年電鍍廢水處理站運(yùn)行情況分析，造成排水水質(zhì)中總鉻和總鎳排放數(shù)值偏高的原因分析如下。

3.1 電鍍廢水中總鉻排放數(shù)值偏高原因分析

2014年電鍍廢水處理站含鉻廢水處理單元和重金屬酸堿廢水處理單元排水水質(zhì)中總鉻和六價(jià)鉻監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)年平均值見(jiàn)表3。

表3 含鉻、重金屬酸堿廢水處理單元排水中污染物年平均質(zhì)量濃度 mg/L

3.1.1 含鉻廢水處理單元分析

從表3可以看出，含鉻廢水處理單元排水中六價(jià)鉻排放濃度可以滿(mǎn)足北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放限值，總鉻排放濃度高于北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的排放限值。處理廢水中六價(jià)鉻首先用化學(xué)還原法將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，再對(duì)三價(jià)鉻進(jìn)行化學(xué)沉淀處理，造成排水中總鉻偏高的原因主要是還原劑投加量偏大，影響三價(jià)鉻的化學(xué)沉淀處理；此外，控制合理的pH值，是實(shí)現(xiàn)三價(jià)鉻有效沉淀的重要因素。

3.1.2 重金屬酸堿廢水處理單元分析

由圖1現(xiàn)狀廢水處理工藝流程可以看出，氧化、磷化工段含鉻地面混合散水排入重金屬酸堿廢水處理單元，而重金屬酸堿廢水處理單元沒(méi)有處理六價(jià)鉻的功能，因此含鉻廢水混入重金屬酸堿廢水處理單元將直接造成廢水的超標(biāo)排放。

3.1.3 鉻廢水處理單元廢水流向分析

根據(jù)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一類(lèi)重金屬污染物排放實(shí)行車(chē)間排放口控制，由圖1現(xiàn)狀廢水處理工藝流程可以看出，含鉻廢水處理后，排水進(jìn)入重金屬酸堿廢水處理單元，重金屬酸堿廢水處理單元為車(chē)間排放口。2012—2014年電鍍廢水處理站各處理單元年處理廢水量情況見(jiàn)下頁(yè)表4。

從表4可以看出，重金屬酸堿廢水處理單元的廢水處理量是含鉻廢水處理單元廢水處理量的4～5倍，因此，重金屬酸堿廢水處理單元在不混入含鉻廢水情況下，含鉻廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后進(jìn)入重金屬酸堿廢水處理單元是不會(huì)造成總鉻和六價(jià)鉻超標(biāo)排放的。

表4 2012—2014年電鍍廢水處理站各處理單元年處理廢水量統(tǒng)計(jì)表 t/a

綜上分析，氧化、磷化工段含鉻地面散水與其它地面散水混合排入重金屬酸堿廢水處理單元是造成廢水處理站排水中總鉻數(shù)值偏高的主要原因。

3.2 廢水中總鎳排放數(shù)值偏高原因分析

目前，重金屬酸堿廢水處理單元在中和沉淀環(huán)節(jié)pH值控制在8.5～9.0，而鎳離子的最佳沉淀pH值應(yīng)大于9.5。因此，重金屬酸堿廢水處理單元在中和沉淀環(huán)節(jié)pH值較低是造成廢水處理站排水中總鎳數(shù)值偏高的主要原因。

4 完善廢水處理系統(tǒng)的途徑

4.1 對(duì)氧化、磷化工段的含鉻地面混合散水實(shí)施“分流分治”

2009年該企業(yè)已對(duì)電鍍工段地面混合散水進(jìn)行了“分流分治”改造，實(shí)現(xiàn)了含鉻、含氰和其它重金屬酸堿地面混合散水的分流，在技術(shù)和工程實(shí)施上取得了一定經(jīng)驗(yàn)。因此，2016年該企業(yè)又投資96萬(wàn)元，在氧化、磷化廠(chǎng)房地面劃定含鉻地面散水區(qū)域，進(jìn)行隔離，將收集的含鉻地面散水輸送至含鉻廢水調(diào)節(jié)池，其它地面散水輸送至重金屬酸堿廢水調(diào)節(jié)池，即可達(dá)到廢水的“分流分治”目的。

具體實(shí)施方法為：

1）在氧化、磷化廠(chǎng)房?jī)?nèi)劃定含鉻地面散水收集區(qū)域，拆除、清運(yùn)區(qū)域內(nèi)影響施工的給排水、蒸汽以及通風(fēng)管線(xiàn)，上述管線(xiàn)重新布線(xiàn)安裝。

2）在氧化廠(chǎng)房夾層地面制作混凝土收集淺池，收集含鉻地面散水，在氧化廠(chǎng)房二層含鉻工序周邊制作防腐、防滲隔離圍擋，使含鉻地面散水與其它地面散水分開(kāi)，含鉻地面散水收集后排入下層收集淺池；在磷化廠(chǎng)房含鉻工序周邊制作防腐、防滲隔離圍擋，使含鉻地面散水與其它地面散水分開(kāi)；將收集的含鉻地面散水用管道輸送至廠(chǎng)房外含鉻廢水主管道。

3）更新廠(chǎng)房外部含鉻廢水主管線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)含鉻廢水有效輸送至廢水處理站含鉻廢水調(diào)節(jié)池。

4.2 加強(qiáng)含鉻廢水處理單元關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)的維護(hù)與管理

加強(qiáng)含鉻廢水處理系統(tǒng)中ORP控制儀和pH控制儀的維護(hù)與管理，經(jīng)常檢查，定期清洗探頭；發(fā)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)不正常時(shí)，及時(shí)分析原因，必要時(shí)及時(shí)更換探頭。

4.3 設(shè)置鍍鎳漂洗水槽邊回收裝置，完善重金屬酸堿處理單元操作規(guī)程

設(shè)置鍍鎳漂洗水槽邊回收裝置，減少鎳離子的排放量；完善重金屬酸堿處理單元操作規(guī)程，合理控制處理過(guò)程中pH值的參數(shù)，提高鎳離子的沉淀去除效果，實(shí)現(xiàn)含鎳廢水的達(dá)標(biāo)排放；做好pH調(diào)整單元的控制，實(shí)現(xiàn)廢水處理站出水pH值達(dá)標(biāo)。

改造完善后的廢水處理站電鍍廢水處理工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 改造后的電鍍廢水處理工藝流程

2016—2017年電鍍廢水處理站排水中污染物的平均濃度見(jiàn)表5。

表5 2016—2017年電鍍廢水處理站排水中污染物的平均濃度 mg/L

5 結(jié)語(yǔ)

采取以上技術(shù)和管理措施后，電鍍廢水處理站對(duì)電鍍廢水的處理效果得到了進(jìn)一步提升，無(wú)需進(jìn)行大規(guī)模的技術(shù)改造即可基本滿(mǎn)足北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 11/307—2013）規(guī)定的一類(lèi)污染物排放限值的要求，實(shí)現(xiàn)電鍍廢水處理站的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。