陳紅雨

(陽西縣環(huán)境保護(hù)局,廣東陽江529800)

電鍍廢水處理方案設(shè)計(jì)
——以陽西縣某廠為例

陳紅雨

(陽西縣環(huán)境保護(hù)局,廣東陽江529800)

采用占地少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用省、操作管理簡便的處理工藝處理電鍍廢水,工藝成熟、可靠,處理后出水水質(zhì)達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》DB44/26-2001中的一級標(biāo)準(zhǔn)。

電鍍廢水;兩級破氰;兩級中和共沉;達(dá)標(biāo)排放

1 概況

陽西縣某配件廠配套建設(shè)一電鍍車間,生產(chǎn)過程中,產(chǎn)生一定量含有氰、鋅、磷酸鹽污染物的廢水。由于生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,該廠廢水量有所增加,原處理站不能滿足現(xiàn)有負(fù)荷,該公司決定在原有基礎(chǔ)上增加一套處理設(shè)施以滿足廢水達(dá)標(biāo)排放要求。

2 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則

2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

①廠方提供的設(shè)計(jì)水量及排水水質(zhì)數(shù)據(jù)等有關(guān)信息和要求;

②《環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊》;

③廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB44/26-2001《水污染物排放限值》中的一級標(biāo)準(zhǔn);

④GBJ14-87《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》;

⑤GBJ9-87《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》;

⑥GBJ7-89《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》;

⑦《三廢處理工程技術(shù)手冊》(廢水卷);

⑧GB50060-92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》。

2.2 設(shè)計(jì)原則

①綜合考慮該廠的實(shí)際情況,優(yōu)先采用低能耗、低運(yùn)行費(fèi)用、基建投資省、工期短、占地面積少、操作管理簡便、業(yè)已成熟的污水處理工藝;

②污水處理過程力求安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用;

③妥善處置工藝過程產(chǎn)生的沉渣、沉砂和污泥,避免造成二次污染;

④認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的方針政策,遵守國家有關(guān)法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn);

⑤根據(jù)污水水質(zhì)和處理要求,合理選擇工藝路線,要求處理技術(shù)先進(jìn),處理出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放,運(yùn)行穩(wěn)定可靠;

⑥設(shè)備選型要綜合考慮性能、價(jià)格因素,設(shè)備要求高效節(jié)能、噪音低、運(yùn)行可靠、維護(hù)管理簡便;

⑦廢水處理站平面和高程布置要求緊湊、合理、美觀,實(shí)現(xiàn)功能分區(qū),方便運(yùn)行管理。

3 水量、水質(zhì)情況

3.1 水量

原排放水量為4 m3/d,每天7.5小時(shí)排放,設(shè)計(jì)最大處理能力為0.5 m3/h。現(xiàn)在排放水量為17 m3/d,一天7.5 h排放(廠家提供),考慮峰值,設(shè)計(jì)最大處理能力為3 m3/h(處理規(guī)模為原來的六倍)。

3.2 水質(zhì)

經(jīng)參考同類廠家的廢水水質(zhì)資料和該廠提供的相關(guān)的技術(shù)參數(shù),確定廢水處理站工業(yè)污水進(jìn)調(diào)節(jié)池水質(zhì)指標(biāo)見下列表:

表3-1 廢水進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)單位:mg/l(p H除外)

4 工藝流程

4.1 工藝流程的確定

該廢水由于其所含的重金屬離子濃度較低,不具備回收價(jià)值,在處理方法的選擇上一般不進(jìn)行諸如電解、離子交換等法的回收處理選擇,而采用投資低、技術(shù)成熟的中和共沉法(原處理工藝是可行的)。

磷酸根和鋅離子在與石灰水發(fā)生沉淀反應(yīng)上需要的p H值條件不同。磷酸鹽發(fā)生沉淀反應(yīng)最佳的p H為11左右;而氫氧化鋅是一種既溶于酸又溶于堿的兩性氫氧化物,在堿性提高時(shí)可明顯地生成絡(luò)合陰離子,而使氫氧化鋅的溶解度復(fù)又增加[1-2],實(shí)踐證明沉淀反應(yīng)最佳p H值的范圍為6.8～8.5。所以就需要不同p H值反應(yīng)條件的兩級中和共沉。

由于該廠在生產(chǎn)上沒法進(jìn)行廢水分流處理,必須先進(jìn)行破氰處理。針對含氰廢水,目前,國內(nèi)處理這類污水最常用的成熟方法是利用ClO-的氧化作用進(jìn)行破氰,其氧化破氰機(jī)理如下:

第一級:含氰廢水在堿性條件下,其 CN-被ClO-氧化為CNO-(氰酸鹽)。反應(yīng)式如下:

CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O

從上反應(yīng)式看出,ClO-在酸性與堿性條件下都能與CN-迅速反應(yīng),問題在于酸性條件下生成有劇毒的CNCl(氯化氰),它易揮發(fā)。而在堿性條件下,氧化時(shí)生成微毒的CNO-(氰酸根),反應(yīng)的p H值高,則轉(zhuǎn)變快;反之則慢,若p H<8,即有釋放出CNCl的危險(xiǎn)。因此,反應(yīng)必須控制在p H>10的堿性條件下進(jìn)行。

第二級:在過量氧化劑存在下,繼續(xù)在近堿性條件下(pH在7.5-9.0之間),將CNO-進(jìn)一步氧化:

2CNO-+3ClO-+H2O →N2+3Cl-+ 2HCO3-

在二級處理工藝條件下,通過ORP氧化還原電位計(jì)自動監(jiān)控計(jì)量泵的投藥,使出水水質(zhì)有充分的保證[2]。

所以,本方案,選用兩級破氰工藝加上兩級中和共沉工藝,確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。

4.2 工藝說明

由于廢水量及排入廢水中雜質(zhì)的不均勻性,使廢水的流量或濃度,在不同時(shí)間段內(nèi)有劇烈的變化。為使處理構(gòu)筑物正常工作,不受廢水高峰流量或濃度變化的影響,設(shè)調(diào)節(jié)池,以調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。調(diào)節(jié)池可利用原有設(shè)備。

調(diào)節(jié)池出水經(jīng)提升泵進(jìn)入一級破氰反應(yīng)池,通過投加石灰調(diào)節(jié)p H值在11左右,保證反應(yīng)最佳的p H條件,然后投加NaClO,進(jìn)行一級破氰氧化反應(yīng),該池裝有p H自動監(jiān)控儀以準(zhǔn)確投藥量及保證操作精度。

一級破氰反應(yīng)池出水自流進(jìn)二級破氰反應(yīng)池,通過投加HCl或H2SO4調(diào)節(jié)p H值在7.5-9.0之間,保證反應(yīng)最佳的p H條件,然后投加NaClO,進(jìn)行二級破氰氧化反應(yīng)。[3]該池也裝有p H自動監(jiān)控儀以準(zhǔn)確投藥量及保證操作精度。兩級破氰反應(yīng)池可利用原有的兩個(gè)鋼結(jié)構(gòu)沉淀器改造而成。

二級破氰反應(yīng)池出水自流進(jìn)入一級混凝反應(yīng)池,通過投加石灰調(diào)節(jié)p H值在11左右,保證反應(yīng)最佳的p H條件,使之形成以CaPO4為主的共沉物。選用石灰一來因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜,二來還因?yàn)槠淠苄纬蒀aCO3共沉物,能增強(qiáng)顆粒的沉淀性而使之處理效果更好。然后投加混凝劑PAC,通過其架橋吸附作用,攔截廢水中呈懸浮狀態(tài)固體物,使之變成易于沉淀顆粒物。同時(shí)投加助凝劑PAM,增強(qiáng)絮凝效果,使之更粗大,更易于沉降。該池裝有p H自動監(jiān)控儀以準(zhǔn)確投藥量及保證操作精度。

一級混凝反應(yīng)池出水自流進(jìn)豎流沉淀池進(jìn)行固液分離。上清液進(jìn)入二級混凝反應(yīng)池,此池也裝有p H自動監(jiān)控儀,通過投酸控制p H值在6.8～8.5范圍及投加混凝劑PAC和助凝劑PAM,使之形成以Zn(OH)2為主的共沉物。出水自流進(jìn)入二級豎流沉淀池,沉淀池出水進(jìn)入中間水池,通過泵體進(jìn)入過濾器確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。

兩個(gè)沉淀池沉降于底部污泥斗的污泥定期排入污泥池,由于水量較多,泥量增多,污泥處理采用自然曬干或風(fēng)干已不能滿足要求,固增加一臺壓慮機(jī)進(jìn)行污泥處理,泥渣定期外運(yùn)。工藝流程簡圖如下:

4.3 工藝流程特點(diǎn)②整個(gè)工藝自動監(jiān)控,準(zhǔn)確投藥量及降低誤差;③整個(gè)工藝運(yùn)行穩(wěn)定,耐沖擊負(fù)荷強(qiáng),總體去除效率高,運(yùn)行成本較低。

5 工藝設(shè)計(jì)

5.1 調(diào)節(jié)池(利用原有調(diào)節(jié)池)

利用液位控制器自動控制其液面高度。為地下混凝土結(jié)構(gòu),1座,凈空尺寸為2500×2000×2300 mm。

5.2 兩級破氰反應(yīng)池(利用原有調(diào)節(jié)池)

反應(yīng)時(shí)間t=60 min,Q=3 m3/h,為鋼結(jié)構(gòu),2座,凈空尺寸為1300×1300×2700 mm/座。

5.3 兩級混凝反應(yīng)池

反應(yīng)時(shí)間t=45 min,Q=3 m3/h,為鋼砼結(jié)構(gòu), 2座,凈空尺寸為1150×1150×2000 mm/座。

5.4 豎流沉淀池

為鋼砼結(jié)構(gòu),2座,凈空尺寸為2500×2500× 3600 mm/座,設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算如下表。

沉淀池設(shè)計(jì)

5.5 過濾器

為鋼結(jié)構(gòu),1臺,凈空尺寸為 D800×H2500 mm。

5.6 中間水池

為鋼砼結(jié)構(gòu),1座,凈空尺寸為1200×1150× 1400 mm/座。

5.7 污泥濃縮池

停留時(shí)間t=1 d,為鋼砼結(jié)構(gòu),1座,凈空尺寸為1200×1150×1400 mm/座。

5.8 設(shè)備選型

項(xiàng)目名稱 數(shù)量 選型要求 耐腐要求提升泵 2臺 Q>3 m3/h、H>5 m 不銹鋼或工程塑料輸藥泵 6臺 Q>1 m3/h、H>5 m 塑料王或工程塑料過濾泵 2臺 Q>3 m3/h、H>20 m 不銹鋼或工程塑料壓泥泵 6臺 Q>1 m3/h、氣動 塑料王或工程塑料p H監(jiān)控儀 4臺 精度小于0.1 塑料王或工程塑料ORP監(jiān)控儀 2臺 精度小于0.1 塑料王或工程塑料攪拌機(jī) 2臺 扭矩為23 液下部分要求不銹鋼壓慮機(jī) 1臺 過濾面積10 m2空壓機(jī) 1臺 ≤5.5 kW

6 處理效果及設(shè)計(jì)目標(biāo)

處理后出水應(yīng)達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》DB44/26-2001中的一級標(biāo)準(zhǔn)即如表6-1;

表6-1 單位:mg/l(p H除外)

各級去除效率如表6-2;

表6 -2

7 土建設(shè)計(jì)

1.本設(shè)計(jì)按天然地基作為土建設(shè)計(jì)依據(jù),要求土地承載力(R)≥8 t/m2。

2.池體構(gòu)筑物采用C20砼。

3.剪力坪的負(fù)筋不能在轉(zhuǎn)角處接駁,所有錨固長度為42 d。

4.現(xiàn)澆砼時(shí),雙層結(jié)構(gòu)鋼筋的位置距離要分開。

5.現(xiàn)澆砼時(shí),要一次澆搗成型。

6.水池內(nèi)外作環(huán)氧樹脂防腐處理。

7.滿足工藝設(shè)計(jì)的要求。

8 電氣、自控、動力設(shè)計(jì)

8.1 電氣設(shè)計(jì)

8.2 自控設(shè)計(jì)

8.3 動力設(shè)備一覽表

設(shè)備名稱 選型要求 電機(jī)功率 臺數(shù) 備注 每天工作時(shí)間提升泵 Q>3 m3/h、H>5 m ≤0.55 kW 2 一備一用 8 h/d輸藥泵 Q>1 m3/h、H>5 m ≤0.37 kW 6 一備五用 8 h/d過濾泵 Q>3 m3/h、H>20 m ≤2.2 kW 2 一備一用 8 h/d壓泥泵 Q>1 m3/h、氣動 2 一備一用 8 h/d攪拌機(jī) JN-23 ≤1.1 kW 2 8 h/d壓慮機(jī) 過濾面積10m2≤1.5 kW 1 1 h/d空壓機(jī) ≤5.5 kW 1 1 h/d

9 工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

9.1 運(yùn)行成本分析

本污水處理站電力運(yùn)行情況見8.3,按0.73元/度電計(jì),所耗電費(fèi)計(jì)算如下:

(1×0.55×8+5×0.37×8+1×2.2×8+2× 1.1×8+2×1.1×8+1×1.5×1+1×5.5×1)× 0.73=48.1(元/天)

本污水處理站所用藥劑有五種:NaClO投放量為100 mg/l水,3000元/噸;酸投放量為100 mg/l水,800元/噸;PAC投放量為 100 mg/l水,2200元/噸;PAM投放量為3 mg/l水,26000元/噸;石灰投放量為100 mg/l水,300元/噸。所耗藥劑費(fèi)為:14.3元/天。

(48.1+14.3)÷20=3.12(元/噸水)

9.2 占地面積

本污水處理站占地面積約為60 m2。

9.3 勞動定員

一天一班,一班一人,要求懂得機(jī)械維修保養(yǎng)和簡單的化學(xué)常識。

10 結(jié)論

該電鍍廢水處理設(shè)計(jì)方案,具有投資少,運(yùn)行費(fèi)用低,操作簡便,出水穩(wěn)定等特點(diǎn)。已是業(yè)已成熟的電鍍廢水處理工藝,在電鍍行業(yè)中已廣為推廣。

[1] 金奇庭.廢水治理工程[G].西安建筑科技大學(xué),1983.

[2] 張?zhí)X,金奇庭.治金環(huán)?；局R[M].治金工業(yè)出版社, 1988.

[3] 周家軍,吳繼秀,王 華.含氰電鍍廢水治理—堿性氯化法的工藝介紹[J].環(huán)境與開發(fā),1994(3).

Electroplating Wastewater Treatment Project Design

CHEN G Hong-yu

(Yangyou Environmental Protection Bureau,Yangjiang 529800,China)

With the character of low land occupation,low energy consumption,low operation costs,easy operations management and simple process for electroplating process wastewater treatment design is mature,reliable and reach local standards of the water pollutants emission limits of law DB44/26—2001 standard.

electroplating wastewater;two step dicyanogen;two step neutralization sediment;discharge reach the standard

X781.1

B

1674-2842(2010)02-0040-04

2009-10-09

陳紅雨(1974-),男,環(huán)境工程本科/學(xué)士,助理工程師,主要從事環(huán)境工程及環(huán)境影響評價(jià)工作。