電鍍廢水零排放工程實例

王鵬飛，左志華，時鵬輝, *，徐群杰 （.上海電力大學(xué)，上海 00090；.江蘇中遠稀土新材料有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 00）

電鍍廢水因含有大量氰化物、重金屬離子、難降解有機物等物質(zhì)，一直是廢水處理的難點。電鍍廢水中的污染物若不能被有效去除，則會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，近一步危及人體健康[1-3]。

某電鍍園區(qū)廢水處理站的處理能力為3 000 m3/d，主要分為含氰廢水、含油廢水、含鉻廢水、含鎳廢水、含銅廢水及混排廢水6 類進行收集處理?；旌显|(zhì)檢測數(shù)據(jù)見表1，執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21900-2008)“表3”排放標(biāo)準(zhǔn)。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn) Table 1 Wastewater quality and discharge standards

1 工程概況

園區(qū)內(nèi)有化學(xué)氧化、陽極氧化、鍍鋅鎳合金、鍍鉻、鍍銅、鍍金、鍍鎳、鍍銀等企業(yè)產(chǎn)生的多種廢水， 其中包括鍍件清洗水、電鍍前處理廢水、沖洗水、各種槽液和排水。主要污染物包括銅、鋅、鉻、鎳、磷、氨氮、氰化物以及陰離子表面活性劑(LAS)等，重金屬種類多、總量高，污染物成分繁雜、可生化性差。針對這些特點，對廢水施行分質(zhì)分類前處理后，再統(tǒng)一進行回用處理，工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程 Figure 1 Wastewater treatment process

2 工藝說明

2.1 前處理系統(tǒng)

2.1.1 含氰廢水預(yù)處理

含氰廢水采用堿性氯化法處理。以次氯酸鈉為氧化劑，在堿性條件下最終將氰化物完全氧化為CO2與N2，達到無害化后匯入綜合池。

堿性氯化法破氰分為2 個階段。第一階段通過混合攪拌系統(tǒng)、pH 控制系統(tǒng)和氧化劑投加系統(tǒng)，采用NaOH 調(diào)節(jié)廢水的pH 至10 ～ 11，通過ORP(氧化還原電位)于300 ～ 400 mV 之間來控制次氯酸鈉的投加量后，攪拌反應(yīng)30 min，將CN-氧化為CNO-，再進行二級氧化。

在第二階段中，采用硫酸調(diào)節(jié)廢水pH 至8 ～ 9，ORP 在600 ～ 650 mV 之間，攪拌反應(yīng)30 min，將CNO-氧化為CO2和N2。至此含氰廢水完成破氰，達到無害化。

2.1.2 含油廢水前處理

含油廢水經(jīng)刮油機去除表面浮油，調(diào)節(jié)pH 后進入絮凝槽，投加PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰胺)形成絮體，在后續(xù)氣浮池中實現(xiàn)分離。

2.1.3 含鉻廢水預(yù)處理

含鉻廢水通過硫酸控制pH 至2 ～ 3，投加亞硫酸鈉控制ORP 在230 ～ 270 mV 之間，攪拌反應(yīng)30 min，將Cr(VI)還原為Cr(III)后，通過投加NaOH 調(diào)節(jié)pH 至8 ～ 9，形成氫氧化鉻沉淀，同時在反應(yīng)池投加PAC、PAM 形成絮體，分離后匯入綜合池。

2.1.4 含鎳廢水預(yù)處理

含鎳廢水經(jīng)保安過濾器后進入樹脂交換回收裝置，吸附結(jié)束后采用硫酸鈉溶液洗脫。洗脫液經(jīng)電沉積系統(tǒng)提取金屬鎳，實現(xiàn)鎳的回收。電沉積余液回流至保安過濾端，樹脂交換后出水(其中Ni2+的質(zhì)量濃度小于0.1 mg/L)，匯入綜合池。

2.1.5 含銅廢水預(yù)處理

含銅廢水經(jīng)保安過濾器后進入樹脂交換回收裝置，吸附結(jié)束后采用硫酸鈉溶液洗脫。洗脫液經(jīng)電沉積系統(tǒng)提取金屬銅，實現(xiàn)銅的回收。電沉積余液回流至保安過濾端，樹脂交換后出水(其中Cu2+的質(zhì)量濃度小于0.2 mg/L)，匯入綜合池。

2.2 回用系統(tǒng)預(yù)處理

2.2.1 工藝說明

前處理系統(tǒng)出水與混排廢水匯入綜合池，實現(xiàn)水質(zhì)、水量均化后，通過投加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH 為8 ～ 9，此時絕大部分金屬離子以氫氧化物沉淀的形式析出，再經(jīng)過PAC 的作用，金屬氫氧化物顆粒形成絮體，同時加入PAM 助凝，通過沉淀實現(xiàn)金屬離子的進一步去除。上清液進入生化處理系統(tǒng)。

生化處理系統(tǒng)采用MBR(膜生物反應(yīng)器)工藝，考慮到進水中仍然會殘留少量的配離子，選擇污泥濃度較高、污泥齡較長、生物相更加豐富的MBR 系統(tǒng)對廢水中的難降解有機物質(zhì)進行有效降解。經(jīng)生化處理系統(tǒng)后的廢水進入回用系統(tǒng)。

2.2.2 主要設(shè)備

綜合池：1 座，尺寸17 m × 14 m × 5 m，有效容積2 000 m3，有效水深4.5 m，水力停留時間4.0 h，主體為鋼筋混凝土，玻璃鋼內(nèi)襯防腐。

預(yù)處理混凝池：1 座，尺寸3 m × 5 m × 5 m，有效容積62.5 m3，有效水深4.5 m，水力停留時間0.5 h，主體為鋼筋混凝土，玻璃鋼內(nèi)襯防腐。

預(yù)處理沉淀池：1 座，尺寸4 m × 6 m × 5 m，有效容積125 m3，有效水深4.5 m，水力停留時間1.0 h，主體為鋼筋混凝土，玻璃鋼內(nèi)襯防腐。

MBR 池：共兩格，總?cè)莘e750 m3，單格有效容積為375 m3，單格尺寸10 m × 9 m × 5 m，水力停留時間6.0 h，主體為鋼筋混凝土，玻璃鋼內(nèi)襯防腐。

2.3 回用系統(tǒng)

2.3.1 工藝說明

通過混凝沉降和MBR 系統(tǒng)處理后，廢水部分指標(biāo)已能夠達到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的“表3”要求。但考慮到回用，添加超濾和反滲透裝置對生化處理系統(tǒng)的出水作進一步的處理。生化處理系統(tǒng)出水通過超濾裝置去除廢水中的膠體、懸浮物、大分子等雜質(zhì)，超濾濃水回流至預(yù)處理系統(tǒng)，超濾出水進入一級反滲透系統(tǒng)，反滲透產(chǎn)水回用。

2.3.2 主要設(shè)備

回用系統(tǒng)的主要組件為超濾膜與反滲透膜。超濾膜采用PVDF(聚偏二氟乙烯)膜，超濾總產(chǎn)水量為125 m3/h，共設(shè)3 套機組并聯(lián)運行。反滲透膜采用聚酰胺卷式復(fù)合膜，并聯(lián)設(shè)置5 套出水為25 m3/h 的反滲透裝置。

2.4 濃水處理系統(tǒng)

反滲透濃水通過電滲析進一步濃縮后進入MVR(機械式蒸汽再壓縮)系統(tǒng)實現(xiàn)鹽水分離，從而降低蒸發(fā)成本，隨之產(chǎn)生的晶體鹽密封外運處置，電滲析出水與蒸發(fā)冷凝水回流至反滲透處理后實現(xiàn)回用，最終達到廢水零排放的效果。

3 運行效果

整套工藝采用PLC(可編程邏輯控制器)控制，在減少人力成本的基礎(chǔ)上，前處理系統(tǒng)、回用系統(tǒng)和濃水處理系統(tǒng)均能穩(wěn)定發(fā)揮各自的功能。該項目工程自建成投運以來，運行正常且回用水質(zhì)穩(wěn)定。每周對回用水取樣檢測，連續(xù)8 周的檢測數(shù)據(jù)見表2。水質(zhì)不僅滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的“表3”要求，且能夠作為生產(chǎn)用水回用至電鍍生產(chǎn)線。該工程的運行費用主要包括藥劑費、電費、人工費以及設(shè)備維護費用，合計約10.26 元/t。

表2 系統(tǒng)出水水質(zhì) Table 2 Water quality of the effluent from the wastewater treatment system （單位均為mg/L，pH 除外）

4 結(jié)論

(1) 根據(jù)電鍍廢水水質(zhì)的特點，對含氰廢水、含油廢水、含鉻廢水、含鎳廢水和含銅廢水進行分類前處理后，與混排廢水混合進行混凝沉降-MBR 法預(yù)處理，采用超濾和反滲透裝置對廢水作進一步處理實現(xiàn)回用，反滲透濃水則采用電滲析-MVR 蒸發(fā)工藝實現(xiàn)脫鹽后再次進入反滲透裝置處理以實現(xiàn)回用。

(2) 針對含鎳廢水和含銅廢水，在樹脂交換-電積法回收處理后，其中Ni2+和Cu2+的含量分別低于0.1 mg/L 和0.2 mg/L，實現(xiàn)了金屬的有效回收。

(3) 反滲透所產(chǎn)生的濃水通過電滲析的二次濃縮后，極大地降低了MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)的負(fù)荷，有效降低了運行成本。

(4) 回用水不僅滿足《電鍍污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的“表3”要求，而且能夠作為生產(chǎn)用水回用至電鍍生產(chǎn)線。該工程的運行費用約為10.26 元/t。