電鍍工業園區全面的水資源解決方案
來源：東莞市東元新能源科技有限公司 閱讀：2831 更新時間：2013-08-02 09:27
1 電鍍行業廢水處理現狀
據環保行政部門不完全統計，我國大中型電鍍企業基本都有污染治理設施，電鍍廢水分別采用化學沉淀法、離子交換法、活性炭吸附法、電解法、電滲析法、反滲透法、生物法等工藝技術，小型電鍍企業在環保力度不斷加大的情況下也紛紛上馬一些簡易的處理方法，總的污染治理投資年均增長率為25%，有一部分資金是企業自投，絕大多數是利用環保部門排污費的補助資金和國家環保專項費用。然而同期的電鍍污染治理效果卻沒有同比增長。以電鍍廢水為例，處理費年均增長率為7.9%，達標排放率年均增長率為6.6%。據環保部門的不完全統計，目前電鍍行業有治理設施的占70%，無治理設施的占25～30%，還有一部分企業雖然有治理設施而不運行、不加藥、不達標。總之，迫于國家環保法律法規要求及環保行政主管部門的執法監督及鼓勵政策的落實，雖然限期上了許多的環保設施，我國在電鍍行業的治理投資數額有了很大的增長，但投資效率仍較低下。一是由于經濟利益的驅動，企業害怕增加成本，環保設施成了擺設或者應付環保部門檢查開開停停；二是由于分散治理處理水量少，確實存在不經濟性，有些企業處理每噸電鍍廢水成本高達10-15元；三是電鍍廢水治理是一項技術性較強的專業，一些企業特別是中小型企業不具備這種能力，因此污染治理設施建成后不能正常運行；四是由于監督機制不健全，企業環保意識不到位，各級環保部門為解決電鍍污染問題確實下了很大工夫，但不明顯。主要是用的分散治理的方法。我們認為應該讓專業化治理單位進行集中治理，讓生產經營與污染處理徹底“分離”，讓企業的環境行為發生根本性轉變才是最有效、最根本的解決辦法。
隨著電鍍工業的發展，將逐漸暴露出原有以及現在仍存在電鍍廢水治理的問題：1分水不徹底：大部分電鍍工業園區電鍍廢水只分為含氰、含鉻、酸堿三類廢水；而鍍件的前處理含油廢水和混排廢水未被分出；廠家無法完全避免混排問題。2 廢水收集輸送：不同廠家的同一類水集中于一條管道收集，混排責任分不清；大多工業園區的輸送管道埋地，一旦泄漏，查找困難，易造成嚴重污染。3 廢水水質監控不到位：沒有配置必要的高技術檢測設備，廢水混排查找不及時，也難以查找；沒有有效的手段監控各種廢水，無法約束各廠家的亂排亂放，不能用經濟手段促使各廠家進行清潔生產。4 電鍍廢水處理中心站處理效果不穩定： 因各廠家的電鍍廢水只分三類水，無法有效去除廢水中的COD，不能有效地控制混排廢水，常常因混排原因造成出水的氰和鉻超標；自動化程度不高，耗藥量大，勞動強度大，處理效果不穩定；運行費用居高不下。
而就是因為電鍍廢水的治理存在這這樣那樣的問題，如何做好電鍍工業園區電鍍廢水的處理和回用就成為迫在眉睫的問題。
2.1 對進園企業進行清潔生產審核和實行準入制度
電鍍集中區的電鍍廢水要實現長期穩定并以遠低于國家污水排放標準和廢水回用的標準，最重要的前提就是：一定要對準備進入電鍍集中區的企業先進行清潔生產審核，對已達到國家環保總局于2002年4月發布的《電鍍行業清潔生產技術要求（報批稿）》并通過了審核或承諾在短期內可通過整改實現清潔生產的企業予以入園。具體而言，凡準備進入電鍍工業園區的電鍍企業，其清潔生產是從源頭上消減污染，所以在電鍍生產過程中應使用清潔能源，選取低毒、低濃度、常溫和高電流效率的工藝，采用先進的技術與裝備、科學的水洗方式、一流的管理，實現較高的綜合利用。其中，對低毒的電鍍工藝取向應明確；含氰電鍍（國家發改委允許暫緩淘汰的除外）、含鉛電鍍、含鎘電鍍、含六價鉻電鍍和用六價鉻鈍化的工藝不得進入電鍍集中區。這些措施會在最大程度上減少新鮮水的用量，廢水、廢液的排放量和廢水中主要污染物[總氰化物（以CN計）、總鋅、總銅、總鎳、總鉻]的產水量，從而可進一步優化廢水品質，降低電鍍廢水的處理的難度和運行成本以減少回用設施負荷。
2.2認真分析電鍍工業園區的電鍍廢水的特點
在電鍍生產過程中，工件從一道工序移到下一道工序時，需經過水洗，其目的是為了不把前道工序的藥品帶入下道工序中，因此電鍍工廠經常排放的是鍍件清洗水。清洗水中一般都含有工件帶入的工藝溶液。此外電鍍廠必須排放的另外一類廢水是老化液，所謂老化液是指處理槽中的溶液反復使用而失去生產能力的含有大量雜質的工作槽液，包括電鍍槽老化液和退鍍槽老化液。
電鍍廢水可分為：
（1）工藝廢水：清洗水、冷卻水、蒸發冷凝水、排氣洗滌水。
（2）電鍍老化液：被雜質污染的、或失效廢棄的電鍍液和化學鍍液。
（3）廢工藝溶液：被雜質污染、或失效廢棄的弱腐蝕液、去油液、酸洗液。
（4）退鍍老化液：退鍍掛具或工件鍍層的溶液。
（5）排風洗滌水：從排風系統和氣霧收集器收集的溶液。
（6）電鍍過濾器清洗廢水：電鍍過濾器清洗時產生的廢水。
（7）其他廢水：電鍍車間的“跑、冒、滴、漏”等。
電鍍廢水或廢液不僅污染的種類不同，而且主要污染物的濃度往往也有很大差異，這些差異決定了這些廢水或廢液的處理技術上的多樣性和工藝上的特殊性。
電鍍廢水中所含高毒物質種類多，其危害性是很大的。未經認真處理的電鍍廢水排入河道、池塘、滲入地下，不但會危害環境，而且會污染飲用水和工業用水。
2.3讓生產經營與污染處理徹底“分離”
現今電鍍廢水的處理會出現處理不達標、或者不處理的現象是因為原有的電鍍廢水的處理都是分散治理的方式，存在很多的問題，現在考慮的是要承包給專業化治理單位進行集中治理，讓生產經營與污染處理徹底“分離”，讓企業的環境行為發生根本性轉變才是最有效、最根本的解決辦法。
在電鍍集中區內，由于鍍種多，因此電鍍廢水中的污染物總類也多。除酸堿廢水、含油廢水、有機廢水外，還有令人關注的含氰廢水以及大量有毒的、難降解的重金屬廢水。如果不進行科學的分類收集和分質處理，只是簡單的、粗放的將這些廢水混集在廢水處理站的綜合池內，那么綜合池中的廢水肯定是一團糟，最終將影響整個廢水集中處理后的效果。
而集散性廢水處理的方式能有效的避免這些問題。該處理方式的廢水集水系統包括四部分：一是各電鍍企業排往“地下收集池”的污水管道系統，二時電鍍企業廠房外的地下廢水收集池，三是由泵浦將廢水從地下收集池達輸送到“廢水處理站”的廢水管道系統，四是廢水處理站的廢水收集池，同時還可以設置收集個電鍍企業濃廢液的儲槽。其中各個企業都專門設置了排入廢水處理站的廢水管道。在進入廢水處理站的集水池集中處理前，必須在線監測廢水中的氰和六價鉻的含量是否符合接管要求。不符合要求的廢水不允許排入集水池中，并立即關閉進水管道的閥門，把污染源隔離，同時報警通知發生污染事故的電鍍點立即采取措施。這樣，便于環保監督管理，一旦發生排污事故，容易分清責任者，將污染控制在局部，防止污染事故發生。雖然這種管道的設置較麻煩，但是能有效的減少污染物的排放。
2.4采用先進、成熟的廢水處理及回用工藝，提倡循環經濟
東元公司在長期替客戶解決水資源回用的過程中，總結一條新的設計思路，即優先設計回用，再全面考慮廢水處理達標的方法，歸納為“先回用、后處理”的設計理念。在這一理念指引下，優先將低污染、經濟價值高的清洗廢水自生產車間直接分流至回用水系統，采用預處理＋膜技術處理后，出水水質可優于自來水；對于其它高COD、含絡合物、經濟價值低的廢水則分入廢水站處理，與回用水系統產生之濃水一并處理。
2.4.1 “先回用、后處理”新理念闡述
u 將生產線產生的廢水按水質分類作為總體設計的優先考慮因素，將可直接回用的優質清洗廢水作為回用水源進入廢水回用系統，提供比自來水更優秀的穩定水源。
u 取消全部從末端取水回用的概念。
u 優先考慮廢水回用系統設計，其次進行配套廢水處理設計，結合廢水處理成本的經濟性，設計回用率逐步提高，達到６０%。
u 經過先回用、后處理的廢水，要重點解決廢水中的COD問題，生化之前要采用特別預處理提高可生化性。
2.4.2 新理念示意圖
“先回用、后處理” 新理念示意圖
3 電鍍工業園廢水處理及回用中心站示例
以無錫市表面處理科技工業園廢水處理中心為例。無錫市表面處理科技工業園位於無錫市洛社鎮楊市，園區已2003年建設投產，現有表面處理企業40餘家，是綜合性表面處理工業園。 園區企業主要有五金電鍍、塑膠電鍍、輪轂電鍍等等，主要鍍種有：鍍錫、銅、鉍、鎳、銀、金、鋅、鉻、及陽極氧化等等，由於園區處於太湖區域，為了進一步降低污染物對太湖環境的污染，園區領導及市府高度重視環保處理，計劃同步引進先進的環保設施和污水處理技術、水資源回用處理技術。決定委託東莞市東元新能源科技有限公司(東元)設計及制定該項工程系統方案。
園區規劃處理能力為2000m³/d。電鍍廢水分類5類：含氰廢水、含鉻廢水、混排廢水、前處理廢水和綜合廢水。另外有一般清洗水和含鎳廢水已經在企業廠內做了回用，回用濃水排到綜合廢水池中進行后續處理。
備注：該回用水水質為《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規范》（HB5472-1991）之C類標準。
原水分類及水質表
|
廢水
種類 |
廢水量m³/d |
主要污染物及產生量 |
||||||
|
COD
ppm |
氰離子 |
鉻離子ppm |
銅離子ppm |
鎳離子ppm |
鋅離子ppm |
油類ppm |
||
|
前處理廢水 |
400 |
600～1200 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
80～130 |
|
含鉻
廢水 |
400 |
40～60 |
--- |
50～100 |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
含氰
廢水 |
300 |
40～60 |
60～150 |
--- |
40～90 |
--- |
30～120 |
--- |
|
綜合
廢水 |
700 |
40～60 |
--- |
--- |
40～130 |
20～120 |
20～60 |
--- |
|
混排
廢水 |
200 |
30～90 |
30～110 |
10～90 |
20～80 |
20～90 |
50～90 |
--- |
廢水經過處理后需要達到電鍍污染物排放標準（GB21900-2008），如下表所示：
|
pH |
COD
(mg/L) |
氰化物
(mg/L) |
氨氮 (mg/L) |
總氮 (mg/L) |
總磷
(mg/L) |
六價鉻
(mg/L) |
總鉻
(mg/L) |
總銅
(mg/L) |
總鎳
(mg/L) |
總鋅
(mg/L) |
|
6-9 |
＜50 |
＜0.2 |
＜8 |
＜15 |
＜0.5 |
＜0.1 |
＜0.5 |
＜0.3 |
＜0.1 |
＜1 |
3.1廢水處理工藝流程
3.2 主要工藝介紹
AOPs高級氧化工藝
化學氧化技術主要利用氧化劑的氧化能力，將廢水中的污染物氧化，其中以能夠生產出氫氧自由基（?OH）的高級氧化程序（AOPs, Advanced Oxidation Processes）最具效果，因為其氧化能力在所有氧化劑中排第二，僅次於氟。本技術乃改良自Fenton化學氧化法。AOPs技術結合化學絮凝、催化氧化及還原等工藝，利用過氧化氫及催化劑，使產生上述高氧化能力的自由基來將污水中不容易生物降解的有機污染物分解，提升污水的可生化性（即BOD/COD的比例），提高后續的生化系統的處理效果。
在氧化的過程中，污水中殘留的有毒氰化物亦同時被強力的氫氧自由基氧化掉。AOPs工藝亦包含化學絮凝，所以能將污水中的重金屬亦一併去除。這樣，不但只可確保出水的氰化物及重金屬含量能符合排放的要求，而且還能保護后續的生化處理系統免受有毒物資的衝擊。甚至當原有污水處理系統的操作不正常，此AOPs系統亦能作為后備的保險系統，確保處理效果仍能滿足排放要求。
除此之外，在AOPs工藝中，污水中的總磷亦會被氧化成磷酸鹽，再通過化學沉淀過程被去除。
AAF高級曝氣生物濾池
AAF高級曝氣生物濾池的主要功能是通過好氧生化過程，將污水中殘留的有機物去除來進一步降解 COD，并透過硝化過程將氨氮轉化成硝酸鹽。
由於電鍍污水中有機物的可生物降解性都狠差，所以必須大幅加大曝氣池的容積或增加曝氣池的微生物量來將曝氣池的有機負荷降至狠低，才能將排放水的COD控制在50mg/L以下。但是加大曝氣池容積會增加佔地面積及提高土建費用。所以本方案應用了AAF高級曝氣生物濾池。此工藝藉著池中獨特的填料，大幅增加曝氣池中的微生物量，因而大大縮小了曝氣池的容積。另一方面，硝化菌的生長速度狠慢，特別是在冬季低溫季節時，必須延長污泥齡才能讓硝化菌在曝氣池中存活成為優勢菌。AAF高級曝氣生物濾池的填料能讓硝化菌固定生長在填料表面，因而提供狠長的污泥齡，確保生物脫氮的效率及穩定性。
AAF高級曝氣生物濾池的BOD5容積負荷大，是常規二級生物處理的5～10倍，所以它的池容積和佔地面積較常規二級生物處理工藝要小得多，大大節省了佔地面積和土建費用。AAF系統是一種上流式、固定膜生化技術反應器。它使用的填料空隙比一般傳統式BAF所使用的要大，因此AAF系統避免了一般傳統BAF技術所常見的高壓頭損失、氣水分佈及堵塞問題。
由於高濃度的微生物以膜狀存在於AAF填料表面，其本身就耐水量的衝擊，而高濃度的固定生物膜使得流速增大而不會使微生物流失，所以對水量、水質具有較強的抗衝擊能力。在常規的BAF曝氣生物濾池工藝上，將池內顆粒型填料改進為AAF專用填料，在保證好氧微生物負荷的前提下，成功地解決了填料的堵塞問題，無需反沖。此外本設計將AAF高級曝氣生物濾池分為多級處理，使得各級AAF能夠更好的保存自己的優勢微生物群落，進一步增強了系統的抗衝擊能力。
在常規接觸氧化法中常見的填料有軟性填料、半軟性填料、組合填料、彈性立體填料、自由擺動填料等。這些填料通常是在兩端分別拴扎在各種類型支架上使用。由於其結構簡單、造價低、比表面積大，不易堵塞，耐衝擊負荷等優點，幾乎佔領了目前絕大部分的污水生物處理填料市場。但是這些填料最大的問題是填料支架腐蝕倒塌、填料中心繩的互撓斷裂以及無法入池維修造成填料報廢。市場上出售的產品如半軟性填料的模片厚度，由最初的2mm改為現在的0.34mm，強度狠弱，掛膜后彎曲下垂。中心繩在掛膜后彈性伸長，使得串片在鼓風吹動下擺動且纏繞在一起。原生產配套的鋼支架、塑鋼支架由於價位高，許多廠商改成一根鋼筋或一根尼龍繩拉拽，一旦掛膜后，中心繩的撓曲更大，更促進了串片的纏繞直到斷繩。
而AAF高級曝氣生物濾池採用足夠大的棱柱體，安裝和檢修時只需整體放入或取出填料。其優點是比表面積大，安裝檢修方便，不易堵塞，使用壽命長等。而且生物膜附著量特別大，無短路區，是處理效果極佳的整體型填料。
3.3處理效果
該廢水處理工程于2009年8月投入運行以來，設施運轉正常，處理效果良好，出水水質穩定達標。經環境檢查站檢查，出水達到電鍍污染物一級排放標準GB（21900-2008）。工程在同年正式通過環保局的竣工驗收。環境檢查站檢查數據如下表所示：
|
pH |
COD
(mg/L) |
氰化物
(mg/L) |
氨氮 (mg/L) |
總氮 (mg/L) |
總磷
(mg/L) |
六價鉻
(mg/L) |
總鉻
(mg/L) |
總銅
(mg/L) |
總鎳
(mg/L) |
總鋅
(mg/L) |
|
7 |
37 |
0.003 |
6.3 |
10.6 |
0.4 |
0.03 |
＜0.5 |
0.02 |
＜0.1 |
＜1 |
3.4 工程技術特點
（1）節省用地
廢水站盡量布置緊湊，節省占地面積。
（2）采用先進成熟可靠、節省投資的處理工藝
環境污染日趨嚴重，越來越引起人們的關注，各種環保技術也相繼問世，然而許多環保技術仍需要實踐檢驗，在選擇處理技術時，必須采用先進成熟可靠、節省投資的技術，遵循“分類收集，分質處理”的設計原則；使系統對水質水量的變化具有的抗沖擊能力。設備選型要求質量上乘、運行穩定可靠，采用部分進口設備及選用耐腐蝕材料，以提高處理效率和延長設備的使用壽命。
（3）建筑布局實用美觀
水處理構筑物建筑布局首先考慮的是其實用性，同時，水處理構筑物的布局和外形也要有一定的美觀性，即要和當地環境和建筑相協調，又要獨樹一幟，別具一格。本次設計所包含的構筑物在能滿足現在企業發展要求的同時又為企業的發展預留一定的處理余量。
（4）節約運行費用
運行費用主要包括能源消耗、藥品消耗、設備損耗和維修費用。為了降低運行費用，我們在設計時，結合工程使用情況，選擇一些性能好、能耗低、使用壽命長的設備，在工藝條件許可和確保出水水質的情況下，盡量減少藥品的投加，盡量采用動力少的工藝。
（5）自動控制
為了減輕操作人員的勞動強度，最大限度地減少人為因素的影響，采用PLC過程控制。pH計、液位計采用自動控制方式，加藥泵與pH控制計聯動，處理過程自動化程度高，可實現自動運行、自動監測、自動控制。
4 結束語
（1）綠色科技，引領未來，東元整合減廢與減水措施，廢水分流、廢水處理、廢水回用、純水制造等單元，為企業設計全方位的水資源解決方案。
（2）針對電鍍工業園區廢水的特點，根據分析、分流、先預處理再綜合處理的原則進行合理的細化分類，對不同的廢水水質先進行分類預處理，再進行集中物化處理。
（3）采用高效節能，便于運行的廢水處理新工藝、新技術，確保廢水處理及回用效果，減少工程投資和日常運行費用。
（4）該處理及回用技術既有工藝合理、操作簡單、自動化程度高、經濟合理等特點。處理后出水達到《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）中表2標準；回用水達到《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規范》（HB5472-1991）之C類標準。
（5）工業園區實現嚴格管理，嚴控進園企業條件，要求進園企業盡可能采用先進電鍍工藝，提倡清潔生產理念。
（6）實施源頭控制，并消減氰、鉻等污染物的濃度和排放量，形成電鍍廢水“源頭控制，集中處理”的管理模式，可在工業園區電鍍廢水集中處理工程中應用推廣。
（7）東元致力于開發最經濟的“水資源解決方案”，通過技術與革新，改善人類的生活環境。
