廣東某電鍍工業園線路板生產廢水處理改擴建工程
摘要: 介紹了某電鍍工業園電鍍廢水集中處理的工程實例, 廢水的主要特點是含較高濃度的Cr6+、CN- 、Cu2+、Ni+、Zn2+ 等污染物質, 且分流不徹底, 存在一定程度混排情況。改、擴建工程中分析實際情況, 將各企業生產廢水分為前處理廢水、含氰廢水、含鉻廢水、綜合廢水、混排廢水5 種廢水分別進行處理, 處理后廢水的各項出水指標均達到廣東省《水污染排放限值》(DB 44 /26- 2001) 一級標準。該工程的廢水分類方法, 對同類工業園區廢水集中處理的建設有一定借鑒意義。
關鍵詞: 電鍍廢水, 含氰廢水, 含鉻廢水,分類處理
某電鍍工業園區有21 家線路板生產企業, 園區建有污水處理廠, 將各企業生產廢水集中進行處理。廢水處理系統一期已建成投入運行, 處理水量 5 000 m3 /d, 運行期間經常出現不能全因子達標情況, 且各企業生產線擴容, 排放廢水量增加, 亟需進行改、擴建工作。電鍍廢水處理工藝較為成熟, 關鍵在于污水按水質嚴格分流。經過調研, 從運行穩定、經濟合理兩個方面考慮將生產廢水分為5 類, 有針對性的分類處理, 以氧化還原、中和、混凝沉淀、石灰沉淀工藝為主, 經過運行監測, 處理后出水各項指標均能穩定達標( 廣東省《水污染排放限值》(GB 44 /26- 2001) 一級標準) 。
1 設計水量及水質
電鍍廢水處理改擴建工程總設計水量為12 000 m3 /d, 主要分流為5 種性質的廢水: ① 前處理廢水, 來自工件除油、除銹、除臘等工序, 占總排水量的20%, 主要污染物為油類、表面活性劑, 特點是高COD; ② 含氰廢水, 來自氰化鍍鋅、氰化鍍銅、氰化鍍隔等工序, 占總水量的15%, 主要污染物為CN- 、Zn2+、Cu2+ 等; ③ 含鉻廢水, 來自鍍鉻、鈍化等工序, 占總水量的20%, 主要污染物為Cr6+、Cr3+ 等; ④ 綜合廢水, 來自酸性鍍銅、鍍鎳、硫酸鋅鍍鋅、銨鹽鍍鋅等工序, 占總水量的 35%, 主要污染物為Zn2+、Cu2+、Ni2+ 等; ⑤ 混排廢水, 來自各鍍槽滲漏、鍍件移掛滴漏以及操作不當的跑冒滴漏的鍍液及沖洗水, 占總水量的10%, 主要污染物為CN-、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+ 等。
廢水設計進出水質見表1。
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2 原廢水處理工藝存在問題與改造方案
2.1 原廢水處理工藝流程
一期廢水處理系統中, 廢水分為含氰廢水、含鉻廢水、酸堿廢水3 類進行處理。分類處理后3 股廢水混合加藥沉淀, 然后過濾排放。
① 含氰廢水采用二階段堿性氯化法處理:
一階段CN- + OCl- + H2O → CNCl + 2 OH
CNCl + 2 OH- → CNO- + Cl- + H2O
二階段2 CNO- + 3 Cl2 + 4 OH- → 2 CO2 + N2 + 6 Cl- + 2 H2O
② 含鉻廢水采用還原、沉淀法處理:
Cr2O7 2- + 3 HSO3 - + 5 H+ → 2 Cr3+ + 3 SO4 2- + 4 H2O
Cr3+ + 3 OH- = Cr(OH) 3↓
③ 酸堿廢水調節至堿性, 使金屬離子沉淀:
Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH) 2↓
Ni2+ + 2 OH- = Ni(OH) 2↓
原廢水處理工藝流程如圖1。
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2.2 存在問題
電鍍廢水處理工藝成熟, 單就此3 類廢水來看, 處理方法合理, 但是實際操作中, 由于各廠生產管理水平有限, 存在大量的手動線、滾鍍線, 移掛時鍍液滴漏在所難免, 滴漏液成分復雜, 既含氰又含鉻, 導致地面收集廢水已是混排, 此外, 交接班時清洗缸廢水混排情況嚴重, 導致一期廢水處理系統無法達標排放。
2.3 廢水收集系統改造方案
結合各生產廠實際情況, 將車間廢水分為5 類。每家排污企業根據排水量大小設置集水井5 個, 分別用于收集5 類廢水( 詳見第1 節) , 泵送至污水處理廠相應調節池。每個集水井的容積確保停留時間30 min 以上。除地面混排廢水, 其余4 類廢水收集管直接與相應的清洗缸溢流口及排水底閥連接, 廠家不得隨意更改, 若要變更工藝路線, 需先報請鎮環保所同意。
2.4 廢水處理系統改、擴建方案
已有處理設施處理水量5 000 m3 /d, 現需要改、擴建為12 000 m3 /d, 復核各池體池容, 以充分利用已有構筑物、設備為原則, 兼顧平面布置與高程布置, 減少新增建設用地、降低運行費用。改造利用情況見表2。
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3 改擴建工程工藝流程及主要構筑物
3.1 工藝流程簡述
電鍍廢水處理改擴建工藝流程見圖2 所示, 圖中粗框表示新建構筑物。
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① 前處理廢水: 廢水首先經隔油調節后進入混凝反應池, 混凝反應池分為三級, 前級投加 FeSO4 進行混凝反應, 投加量為100 mg/L, 然后調整pH 值至8.5 ～9, 后級投加助凝劑PAM, 投加量為1 mg/L, 充分混合攪拌后進入初沉池, 然后進入接觸氧化池生物處理, 出水經二沉池沉淀即可達標排放。
② 含氰廢水: 進行二階段堿性氯化法破氰處理[1] , 第一階段控制pH 值10.5 ～11, ORP 值300 ～ 400 mV, 第二階段控制pH 值6 ～7, ORP 值600 ～ 650 mV, 氧化劑采用NaClO, 調節pH 值采用 NaOH, 自控系統控制投加量, 處理后水排入綜合廢水調節池。
③ 混排廢水: 反應池內先調節pH 值至堿性, 進行二階段堿性氯化法破氰處理, 完全破氰后的廢水進入含鉻廢水調節池, 與含鉻廢水一起處理。
④ 含鉻廢水: 調節pH 值為2 ～3, 在還原池內投加NaHSO3, 控制ORP 值在300 ～350 mV, 使廢水中的Cr6+ 還原為Cr3+, 然后再進入綜合廢水調節池。
⑤ 綜合廢水: 調節池出水進入反應池, 投加 Ca(OH) 2, 控制pH 值為8.5 ～9.5, 生成Cr(OH) 3、 Cu(OH) 2、Ni(OH) 2、Zn(OH) 2 等沉淀, 經沉淀分離后, 出水再經快濾器過濾處理即可達標排放。處理系統尾端設置保安系統, 若出水中重金屬離子 ( 如Cu2+) 超標, 過濾出水流入中間水池, 進行pH 控制, 之后由中間提升泵提升至陽離子交換塔, 去除廢水中殘留金屬離子。
污泥經過壓濾機處理后外運處置, 濾出液進入前處理廢水混凝沉淀池再進行處理。
3.2 主要構筑物及設備簡述
廢水處理廠的設備主要選用國內產品, 儀表均選用進口高品質產品。主要構筑物尺寸、結構及設計參數如下( 注: 所有構筑物均做防腐) :
氧化池A( 混排廢水) : 尺寸為5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 鋼砼結構( 改建) , HRT 為1.4 h, 設 pH/ORP 計各1 套, 設空氣攪拌、1 套加堿系統、 1 套加氧化劑系統, 控制pH 值為10.5 ～11, ORP 值為300 ～400 mV。
氧化池B( 混排廢水) : 尺寸為5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 鋼砼結構( 改建) , HRT 為1.4 h, 設 pH/ORP 計各1 套, 設空氣攪拌、1 套加堿系統、 1 套加氧化劑系統, 控制pH 值為6 ～7, ORP 值為 600 ～650 mV。
氧化池C( 含氰廢水) : 尺寸為5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 鋼砼結構( 改建) , HRT 為1.12 h, 設 pH/ORP 計各1 套, 設空氣攪拌、1 套加堿系統、 1 套加氧化劑系統, 控制pH 值為10.5 ～11, ORP 值為300 ～400 mV。
氧化池D( 含氰廢水) : 尺寸為5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 鋼砼結構( 改建) , HRT 為1.12 h, 設 pH/ORP 計各1 套, 設空氣攪拌、1 套加堿系統、 1 套加氧化劑系統, 控制pH 值為6 ～7, ORP 值為 600 ～650 mV。
調節池( 含鉻廢水) : 尺寸為24.0 m ×17.0 m × 5.0 m, 1 座, 鋼砼結構( 新建) , HRT 為4.6 h。還原池( 含鉻廢水) : 尺寸為5.0 m×5.0 m×3.0 m, 1 座, 鋼砼結構( 新建) , HRT 為0.5 h, 設pH/ ORP 計各1 套, NaHSO3 計量泵2 臺( 1 用1 備) , 流量45 L/min; 設攪拌空氣。
調節池( 綜合廢水) : 尺寸為24.0 m ×10.0 m × 5.0 m, 1 座, 鋼砼結構( 新建) , HRT 為7.2 h。
反應池1( 綜合廢水) : 尺寸為10.0 m ×2.0 m × 5.0 m, 1 座, 鋼砼結構( 新建) , HRT 為15 min, 設加堿系統1 套, 設pH 計1 套, 設空氣攪拌。控制pH 值為8.5 ～9.5。
反應池2( 綜合廢水) : 尺寸為1.5 m ×1.5 m × 1.5 m, 1 座, 鋼砼結構( 新建) , 僅起投加PAM及流量分配作用, 設加PAM系統1 套。
沉淀池( 綜合廢水) : 尺寸為Φ15.0 m ×5.0 m, 2 座, 鋼砼結構( 新建) , 表面負荷q = 1.13 m3 /(m2· h) , 有效沉淀時間約2.5 h, 中心傳動刮泥機。
混凝反應池( 前處理廢水) : 尺寸為15.0 m × 2.0 m×4.5 m, 1 座, 鋼砼結構( 改建) , HRT 為1.6 h, 前級混凝劑FeSO4 投加量100 mg/L, 然后調整 pH 值至8.5 ～9, 后級投加助凝劑PAM, 投加量為 1 mg/L。
接觸氧化池( 前處理廢水) : 尺寸為14.0 m × 14.0 m ×5.0 m, 1 座, 鋼砼結構( 改建) , HRT 為 9.2 h, 微孔曝氣器, 供氣量1 ～3 m3 /h, 服務面積 0.5 m2, 氧轉移效率≥ 25%, COD 容積負荷為1.6 kg/(m3·d) 。
快濾器: 尺寸為1.9 m ×1.9 m ×3.5 m, 8 臺, 鋼結構, 濾速為15 m/h, 反沖水泵3 臺, 2 用1 備; 沖洗時間10 min, 沖洗強度15 L/(m2·s) 。陽離子樹脂交換塔: 尺寸為Φ2.0 m ×3.5 m, 8 臺, 鋼結構, 濾速為18 m/h, 再生泵3 臺, 2 用 1 備。
4 工程調試與運行
本工程于2004 年8 月完工調試, 調試后檢測結果顯示, CN- 、Cr6+、COD 等主要污染物的去除效果明顯, 各項出水指標均達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》(DB44 /26- 2001) 一級標準( 見表3) 。
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5 技術經濟分析
本改、擴建工程新增用地約3 000 m2, 中央控制室實現對電氣設備以及各在線監測儀表的遠程監控和操作, 管理簡便。項目總投資約700 萬元, 其中設備投資為510 萬元; 土建盡量利用原有池體進行改造; 電費0.35 元/m3, 藥劑費2.95 元/m3。
6 結語
線路板企業產生廢水水量大、污染嚴重, 企業自建廢水處理設施投資大、運行費用高, 環保部們監管難度大, 按產業類別建設工業園區, 將生產廢水進行集中處理, 符合企業自身利益需求, 也便于政府部門監管, 是地方工業發展的一個趨勢。各企業原料及生產線狀況不盡相同, 廢水集中處理會造成廢水水質復雜, 從本工程設計及運行結果看, 細致調查各企業廢水, 做好分類工作, 將不同性質的來水分別預處理后再進行混合處理, 具有良好的效果。通過采用化學氧化、還原、中和、混凝沉淀和生化處理工藝的組合, 可將主要控制指標CN- 、石油類、COD、Cr6+ 及其它金屬離子處理至排放標準限值以下, 實現廢水的達標排放。
參考文獻:
[ 1] 北京水環境技術與設備研究中心, 北京市環境保護科學研究院, 國家城市環境污染控制工程技術研究中心. 三廢處理工程技術手冊·廢水卷[M] .北京: 化學工業出版社, 2000.
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