劉鐵梅 *，陽(yáng)健，羅雋

（1.廣東省環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 510655；2.廣東粵綠環(huán)境工程中心，廣東 廣州 510655； 3.環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655）

隨著汽車、家用電器、航空航天及相應(yīng)的裝飾工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)電鍍行業(yè)的發(fā)展突飛猛進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電鍍廠家約2 萬(wàn)家，每年排出的電鍍廢水約4.0 億m3[1]。電鍍廢水主要來源于電鍍生產(chǎn)過程中的鍍件清洗、鍍液過濾、廢鍍液、滲漏及地面沖洗等，其中鍍件清洗水占80%以上。

目前國(guó)內(nèi)普遍存在電鍍廠點(diǎn)多而分散、布局不合理、生產(chǎn)技術(shù)落后等現(xiàn)象。電鍍廢水不僅會(huì)含有鉻、銅、鎳、鋅等重金屬離子，而且可能含有劇毒的氰化物，對(duì)人類危害極大。而單個(gè)電鍍廠的電鍍廢水總量較小、成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大，因此電鍍工業(yè)基地的建立非常有必要。電鍍工業(yè)基地污水集中處理使得運(yùn)行管理更加專業(yè)化，保證了處理效果，有利于降低能耗、藥耗，符合節(jié)能政策，還便于環(huán)保部門的監(jiān)督管理。

1 工程概況

廣東清遠(yuǎn)某電鍍基地各企業(yè)的生產(chǎn)廢水統(tǒng)一排到廢水處理廠集中處理。該工程根據(jù)業(yè)主的要求，電鍍基地廢水處理工程水量按3 000 m3/d 進(jìn)行設(shè)計(jì)，每天24 h 運(yùn)行，即125 m3/h。按照不同廢水處理的方法進(jìn)行分類，根據(jù)廠家提供的資料，結(jié)合工藝路線的要求，將廢水重新分配，具體如表1。

表1 原水水質(zhì)一覽表Table 1 Water quality of inflow

廠區(qū)總排放口廢水排放達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21900-2008)中表2的要求。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)的相關(guān)指標(biāo)見表2。

2 廢水處理工藝

2.1 廢水處理工藝的選擇

目前，電鍍廢水處理的方法主要有：離子交換法、化學(xué)法、電解還原法、生物法等[2-3]。化學(xué)法處理電鍍廢水具有技術(shù)成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單，占地面積不大，投資小，費(fèi)用低，對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行管理方便，混合廢水易處理，效果好，自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此本工程采用化學(xué)法。含鉻廢水、含氰廢水和重金屬?gòu)U水等的處理工藝種類較多，有的將這幾種廢水分別處理，但工藝復(fù)雜，造價(jià)高；有的則將這幾種廢水先混合再進(jìn)行綜合處理，但控制工藝也較復(fù)雜，目前應(yīng)用甚少。本工程選用先分質(zhì)處理再混合處理的方法，不但工藝流程簡(jiǎn)單、操作方便，而且占地小，投資少，處理后水質(zhì)好[4]。

表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)一覽表Table 2 Water quality of outflow

2.2 廢水的分流

電鍍廢水的治理原本是非常成熟的工藝，通常分水系統(tǒng)按照含氰、含鉻、綜合(其他)3 種廢水分類收集。但對(duì)一個(gè)工業(yè)園內(nèi)所有電鍍企業(yè)的污水集中處理時(shí)，往往由于各工廠的生產(chǎn)工藝、原料、設(shè)備的不同，所排出廢水的化學(xué)成分很復(fù)雜，如果分流不徹底，將會(huì)有大量的混排廢水出現(xiàn)。這也是電鍍工業(yè)園污水集中處理不同于單個(gè)電鍍企業(yè)污水處理的根本原因。

最基本的廢水分流系統(tǒng)按照含氰、含鉻、綜合廢水進(jìn)行考慮。除此之外，根據(jù)電鍍污水集中處理的需要，增加3 股廢水分流管道，即前處理廢水、含鎳廢水和混排廢水。不同廢水根據(jù)其特性進(jìn)行單獨(dú)處理后再混合進(jìn)行處理。

2.3 廢水集中處理工藝流程

本工程廢水集中處理工藝流程見圖1。

3 工藝單元設(shè)計(jì)

3.1 含氰廢水處理

圖1 廢水集中處理工藝流程Figure 1 Flow diagram of centralized wastewater treatment

含氰廢水流入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，再用泵抽至兩級(jí)破氰系統(tǒng)，采用兩級(jí)堿性氯化法預(yù)處理后流入綜合調(diào)節(jié)廢水池。一級(jí)破氰池主要通過投加漂水完成 由CN-到CNO-的氧化過程，進(jìn)行氰化物的一級(jí)氧化；二級(jí)破氰池主要通過投加漂水完成由CNO-到CO2和N2的氧化過程，進(jìn)行氰化物的二級(jí)氧化。

設(shè)計(jì)處理能力300 m3/d，即12.5 m3/h。pH 調(diào)整時(shí)間約為30 min，一級(jí)和二級(jí)破氰反應(yīng)時(shí)間各40 min 左右。每級(jí)破氰過程均設(shè)有pH 在線控制儀和ORP(氧化還原電位)在線控制儀，以便控制反應(yīng)條件和反應(yīng)程度。一級(jí)pH 調(diào)整為10.0～11.0，一級(jí)破氰反應(yīng)ORP控制為350～400 mV；二級(jí)pH 調(diào)整為7.5～8.0，二級(jí)破氰反應(yīng)ORP 控制為600～650 mV。

3.2 含鉻廢水的處理

含鉻廢水流入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，再用泵抽至反應(yīng)池，先用硫酸調(diào)整pH 后自流入還原池。通過投加亞硫酸氫鈉，將廢水中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。因六價(jià)鉻屬第一類污染物，需單獨(dú)處理后排放，故含鉻廢水經(jīng)過還原后單獨(dú)進(jìn)行混凝沉淀處理。沉淀池上清液進(jìn)入中間水池暫存后經(jīng)過砂濾，最終達(dá)標(biāo)排放；沉淀污泥排入綜合污泥池壓濾。反應(yīng)過程采用pH 控制儀、ORP 控制儀控制計(jì)量泵精確加藥。

設(shè)計(jì)處理能力450 m3/d，即19 m3/h。pH 調(diào)整時(shí)間約為30 min，鉻還原反應(yīng)約40 min，沉淀池表面負(fù)荷約為1.0 m3/(m2·h)，一級(jí)pH 調(diào)整為2.5～3.5，還原鉻反應(yīng)ORP 控制為250～300 mV，二級(jí)pH 調(diào)整為8.5～9.5。

3.3 含鎳廢水的處理

鎳是較貴重的金屬，廢水中的鎳具有回收價(jià)值，且屬于第一類污染物，因此對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)混凝沉淀處理。含鎳廢水先流入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，再用泵抽至反應(yīng)池，加酸調(diào)整pH 后自流入氧化池，通過投加雙氧水將配合態(tài)鎳氧化后進(jìn)入后續(xù)混凝沉淀反應(yīng)池。沉淀上清液進(jìn)入中間水池暫存，砂濾后達(dá)標(biāo)排放；沉淀污泥排入含鎳污泥池單獨(dú)壓濾，以回收Ni。

設(shè)計(jì)處理能力450 m3/d，即19 m3/h。pH 調(diào)節(jié)時(shí)間約為30 min，氧化時(shí)間60 min 左右，沉淀池表面負(fù)荷約為1.0 m3/(m2·h)。反應(yīng)過程采用pH 控制儀控制計(jì)量泵精確加藥。一級(jí)pH 調(diào)整為3.0～4.0，二級(jí)pH 調(diào)整為10.0～11.0。

3.4 混排廢水的處理

混排廢水是生產(chǎn)車間“跑、冒、滴、漏”產(chǎn)生的含氰廢水、含鉻廢水及其他雜水的混合。采用兩級(jí)堿性氯化法破氰后，排入含鉻廢水一起處理。

設(shè)計(jì)處理能力150 m3/d，即6.25 m3/h。其投加藥劑、反應(yīng)停留時(shí)間、反應(yīng)控制參數(shù)與上述含氰廢水處理、含鉻廢水處理相同。

3.5 前處理廢水的處理

前處理廢水主要含油、酸、堿和部分表面活性劑等物質(zhì)及少量的重金屬離子，經(jīng)過微電解預(yù)處理提高廢水可生化性后再排入生化處理系統(tǒng)處理。

對(duì)于電鍍產(chǎn)生的有機(jī)廢水，主要利用微電解來改變廢水中大分子有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，破壞有機(jī)基團(tuán)，提高廢水的可生化性。酸化水解池主要是取厭氧反應(yīng)的第一階段，即水解酸化階段，可大大提高廢水的可生化性，除去部分COD，并有較好的脫色能力及耐沖擊負(fù)荷，同時(shí)具有反硝化作用。經(jīng)水解酸化后的廢水進(jìn)入好氧生化池進(jìn)行處理，進(jìn)一步去除COD 后達(dá)標(biāo)排放。

設(shè)計(jì)處理能力150 m3/d，即6.25 m3/h。微電解反應(yīng)池停留時(shí)間約為4 h，酸化水解池停留時(shí)間約為22 h，好氧池停留時(shí)間約為16 h。物化沉淀池表面負(fù)荷約為1.0 m3/(m2·h)，生化沉淀池表面負(fù)荷約為0.7 m3/(m2·h)。

3.6 綜合廢水的處理

不同鍍種廢水中重金屬的化學(xué)性質(zhì)相似，其氫氧化物的溶度積都可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此合并一起處理。不同鍍種的廢水合并處理，同時(shí)利用共沉淀原理還可以降低用堿量。加堿沉淀法需要注意考慮pH 控制條件和金屬離子共存時(shí)相互作用的影響，一般控制pH 為8.5～9.5。

設(shè)計(jì)處理能力1 800 m3/d(包括含氰廢水300 m3/d)，即75 m3/h。pH 調(diào)整時(shí)間約為30 min，沉淀池表面負(fù)荷約為1.0 m3/(m2·h)。綜合廢水加入混凝劑PAC(聚合氯化鋁)、PAM(聚丙烯酰胺)后形成礬花，在沉淀池泥水分流后，上清液排入中間水池，經(jīng)過砂濾后達(dá)標(biāo)排放，污泥則進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)。

3.7 電鍍污泥的處理

廢水中的重金屬最后以金屬氫氧化物沉淀的形式從廢水中去除，形成的污泥含水率在98%以上，需要采用污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理，以便運(yùn)輸。電鍍廢水處理產(chǎn)生的污泥含有大量重金屬，屬于危險(xiǎn)廢棄物，因此不能隨便處置。

本工程產(chǎn)生的污泥中重金屬含量高，具有較高的回收價(jià)值，可由有危險(xiǎn)廢棄物處理資質(zhì)的專業(yè)回收公司進(jìn)行回收，或運(yùn)送至當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門指定的地點(diǎn)處置。

4 運(yùn)行費(fèi)用及運(yùn)行效果

4.1 運(yùn)行費(fèi)用

本設(shè)計(jì)運(yùn)行費(fèi)用包括人工費(fèi)、水電費(fèi)、藥劑費(fèi)等直接生產(chǎn)所需費(fèi)用，是直接運(yùn)行費(fèi)。人工費(fèi)用折算為0.197 元/m3廢水，水電費(fèi)用折算為0.525 元/m3廢水，藥劑費(fèi)5.605 元/m3廢水，微電解填料消耗費(fèi)用為0.613 元/m3廢水。廢水處理總運(yùn)行費(fèi)用為上述費(fèi)用之和，即6.94 元/m3廢水。

4.2 運(yùn)行效果

該工程自竣工以來，出水效果良好。出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下：pH 6.9～8.2，COD 55～65 mg/L，CN-0.12～0.25 mg/L，Cr(VI) 0.12～0.16 mg/L，總鎳0.25～0.39 mg/L，SS 30～42 mg/L，Cu2+0.36～0.45 mg/L，均達(dá)到GB 21900-2008 標(biāo)準(zhǔn)中表2的要求。

5 結(jié)論

(1) 對(duì)電鍍企業(yè)實(shí)施源頭控制，廢水分質(zhì)、分流進(jìn)行輸送，分類處理和分質(zhì)處理相結(jié)合，形成了電鍍工業(yè)基地廢水集中處理的先進(jìn)模式。

(2) 本工程充分考慮了電鍍工業(yè)基地各生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性，將原水分成綜合廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎳廢水、前處理廢水和混排廢水6 類進(jìn)行分類、分質(zhì)處理，保證了排水達(dá)到現(xiàn)行電鍍行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

[1]唐兆民,張景書.電鍍廢水的處理現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].國(guó)土與自然資源研究,2004 (2):69-71.

[2]孟祥和,胡國(guó)飛.重金屬?gòu)U水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000.

[3]張自杰.環(huán)境工程手冊(cè):水污染防治卷[M].北京:高等教育出版社,1996.

[4]涂錦葆.電鍍廢水治理手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989:78-127.