丁 聰，李少華，劉 鋒，2，祝妍華，趙 丹

（1.蘇州科技大學環(huán)境科學與工程學院，江蘇蘇州215009；2.城市生活污水資源化利用技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，江蘇蘇州215009；3.蘇州高新區(qū)（虎丘區(qū)）環(huán)境監(jiān)察大隊，江蘇蘇州215009）

作為國民經濟發(fā)展組成的一個重要因素，電鍍行業(yè)仍是促進經濟發(fā)展的重要加工行業(yè)。在電鍍行業(yè)為社會創(chuàng)收經濟效益的進程上，它所產生的大量電鍍廢水是阻礙其發(fā)展的重要因素。隨著社會的進步，電鍍廢水的排放標準越來越嚴格，同時伴隨著大量電鍍企業(yè)入園的發(fā)展趨勢〔1〕，電鍍工業(yè)園區(qū)的電鍍廢水處理廠也將面對廢水量更多、水質更雜、污染物濃度更高、更難去除等問題〔2〕。針對電鍍行業(yè)遇到的種種困難和挑戰(zhàn)，對現(xiàn)有的電鍍廢水處理廠進行提標改造是解決上述問題最經濟有效，也是最具有意義的方法。

江蘇省某電鍍工業(yè)園區(qū)入園企業(yè)日益增加，原有的污水處理系統(tǒng)難以使廢水達標排放，為此在原有含鉻廢水的基礎上新建含氰廢水、含鎳廢水、酸堿廢水和脫脂廢水4 套預處理系統(tǒng)。采用“預處理+pH調節(jié)+Fenton+脫氣+混凝沉淀+A2O+混凝沉淀+轉盤濾池+臭氧催化氧化+UF 系統(tǒng)+RO 系統(tǒng)”處理工藝對綜合廢水進行回用處理〔3〕。其中820 t/d 的淡水滿足《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質》（GB/T 19923—2005）回用標準，作為回用水用于車間設備清洗。780 t/d 的濃水通過“pH 調節(jié)+Fenton+脫氣+混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換”工藝進行深度處理，處理后的出水滿足《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）中的表2 標準后排入長江。

1 廢水特征

江蘇省某電鍍工業(yè)園區(qū)廢水處理廠主要接納的廢水種類有5 種，本次提標改造新建的預處理系統(tǒng)有4 種，依據(jù)該污水處理廠的實際運行情況，5 種預處理系統(tǒng)的設計進水水量和水質如表1 所示。

表1 回用系統(tǒng)的設計進水水質水量

2 工程設計

電鍍廢水處理廠的綜合廢水回用系統(tǒng)處理規(guī)模為1 600 m3/d，其中新增的處理規(guī)模為1 340 m3/d。該電鍍廢水處理廠的酸堿廢水和含鎳廢水中，含有較高濃度的銅、鋅、鎳等重金屬；含氰廢水中的含氰化合物是一種致命的劇毒物；脫脂廢水中的有機物、總磷和油脂含量較高，處理難度較大。為此，針對各類電鍍廢水先進行單獨的預處理，當預處理出水滿足《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中的表1 標準后，再統(tǒng)一匯入綜合調節(jié)池進行回用處理。

2.1 現(xiàn)有含鉻廢水處理

電鍍廢水處理廠原有的含鉻廢水預處理工藝如圖1 所示。

圖1 含鉻廢水預處理工藝流程

2.2 含氰廢水處理

2.2.1 處理工藝流程

含氰廢水的處理采用“堿性次氯酸鈉+酸性次氯酸鈉+混凝沉淀”工藝〔4〕，工藝流程如圖2 所示。

圖2 含氰廢水預處理工藝流程

含氰廢水進入調節(jié)池，先進行一級破氰反應，通過pH 控制系統(tǒng)，用NaOH 溶液調整pH 到10～11 左右，再通過ORP 控制系統(tǒng)控制NaClO 溶液的投加量，使廢水中的ORP 在300～350 mV，攪拌反應30 min。一級破氰反應為：NaCN+NaClO+H2O=CNCl+2NaOH，CNCl+2NaOH=NaCNO+H2O+NaCl，二級破氰反應用稀硫酸調整pH 到7～8，投加NaClO 溶液使ORP 保持在600～700 mV，攪拌反應30 min。二級破氰反應為：2NaCNO+3NaClO+H2O=3NaCl+2NaOH+N2↑+2CO2↑。

通過兩級破氰處理將廢水中的CN-轉化為N2和CO2，從而將CN-去除。

2.2.2 構筑物設計

1#、2#、3#pH 調節(jié)池。尺寸1.0 m×1.0 m×5.5 m，有效容積5.0 m3，停留時間1 h。 配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)1 套，pH 在線檢測儀1 臺，氫氧化鈉加藥系統(tǒng)2 套，硫酸加藥系統(tǒng)1 套。

1#、2#破氰池。尺寸1.0 m×1.0 m×5.5 m，有效容積5.0 m3，停留時間1 h。 配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)1 套，ORP 在線檢測儀1 臺，次氯酸鈉加藥系統(tǒng)1 套。

1#混凝、絮凝池。尺寸1.0 m×1.0 m×5.5 m，有效容積5.0 m3，停留時間1 h。配套設備：折槳混合攪拌機1 臺，PAC、PAM 加藥系統(tǒng)各1 套。

2.3 含鎳廢水處理

2.3.1 處理工藝流程

含鎳廢水的處理，采用“Fenton+脫氣+混凝沉淀+石英砂過濾+離子交換”工藝〔5〕，工藝流程如圖3所示。

圖3 含鎳廢水預處理工藝流程

含鎳廢水主要來源于鍍鎳、化學鍍鎳等生產工序產生的漂洗水，其中化學鎳漂洗水中的金屬離子鎳為絡合態(tài)， 需要通過Fenton 高級氧化法進行破絡，再進行混凝沉淀，沉淀池出水再經過離子交換〔6〕，進一步去除廢水中金屬離子。

2.3.2 構筑物設計

4#pH 調節(jié)池/1#Fenton 池/1#脫氣池。尺寸3.0 m×3.0 m×5.5 m，分4 格，有效容積45 m3，停留時間5.6 h，處理規(guī)模7.5 m3/h。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)4 套，pH、ORP 在線檢測儀各1 臺，硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)各1 套。

1#石英砂過濾器。尺寸D=1.2 m、H=1.4 m，進水量7.5 m3/h，濾速5～8 m/h，沖洗時間4～6 min，材質碳鋼+FRP。配套設備：反沖洗泵2 臺，多路閥門1 套。

1#樹脂離子交換塔。尺寸D=1.0 m、H=2.0 m，進水量7.5 m3/h，濾速10～15 m/h，材質碳鋼+FRP。配套設備：杜笙離子交換樹脂1 000 L，樹脂再生設備1套，再生廢液桶1 個。

2.4 酸堿廢水處理

2.4.1 處理工藝流程

酸堿廢水的處理采用“混凝沉淀+Fenton+脫氣+混凝沉淀”工藝〔7〕，工藝流程如圖4 所示。

圖4 酸堿廢水預處理工藝流程

酸堿廢水提升至pH 調節(jié)池，控制pH 在7.5～8，進行混凝沉淀。上清液回調pH 至3 左右，再進行Fenton 高級氧化。之后回調pH 至8.5 左右進行沉淀，上清液進行二次混凝沉淀并在絮凝池中投加重捕劑深度去除重金屬。

2.4.2 構筑物設計

5#、6#pH 調節(jié)池。尺寸3.0 m×2.0 m×5.5 m，有效容積30 m3，停留時間0.75 h，處理規(guī)模40.5 m3/h。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)1 套，pH 在線檢測儀1 臺，硫酸加藥系統(tǒng)1 套，氫氧化鈉加藥系統(tǒng)2 套。

2#混凝、絮凝池。尺寸2.0 m×2.0 m×5.5 m，有效容積20 m3，停留時間0.5 h，處理規(guī)模40.5 m3/h。配套設備：折槳混合攪拌機1 臺，PAC、PAM 加藥系統(tǒng)1 套。

7#pH 調節(jié)池/2#Fenton 池/2#脫氣池。尺寸7.0 m×4.0 m×5.5 m，有效深度5.0 m，分6 格，有效容積140 m3，停留時間4.25 h（pH 調整0.75 h、Fenton 氧化2.25 h、脫氣1.25 h），處理規(guī)模40.5 m3/h。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)6 套，pH、ORP 在線檢測儀各1 臺，硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)各1 套。

2.5 脫脂廢水處理

2.5.1 處理工藝流程

脫脂廢水的處理采用“破乳+混凝沉淀+Fenton+脫氣+混凝沉淀”工藝〔8〕，工藝流程如圖5 所示。

圖5 脫脂廢水預處理工藝流程

脫脂廢水中有機物、油脂及總磷含量過高，首先調整廢水的pH 至酸性，使后續(xù)投加的破乳劑能發(fā)揮最大效應，油水分離后，自流進入混凝反應池，充分混合反應。沉淀后的清水進行Fenton 高級氧化，之后回調pH 至8.5 后，再次進行混凝沉淀。

2.5.2 構筑物設計

8#pH 調節(jié)池/1#破乳池。尺寸3.0 m×1.5 m×5.5 m，分兩格，有效容積22.5 m3，停留時間2.7 h，處理規(guī)模8.3 m3/h。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)1 套，pH 在線檢測儀1 臺，硫酸、破乳劑加藥系統(tǒng)各1 套。

9#、10#pH 調節(jié)池/3#混凝、絮凝池。尺寸1.5 m×1.5 m×5.5 m，有效容積11.25 m3，停留時間1.35 h，處理規(guī)模8.3 m3/h。配套設備：折槳混合攪拌機1 臺，pH 在線檢測儀1 臺，氫氧化鈉、PAC、PAM 加藥系統(tǒng)1 套。

11#pH 調節(jié)池/3#Fenton 池/3#脫氣池。尺寸3.0 m×3.0 m×5.5 m，分4 格，有效容積45 m3，停留時間5.4 h（pH 調整1.35 h、Fenton 氧化4.0 h、脫氣1.35 h），處理規(guī)模8.3 m3/h，結構鋼砼半地上建造。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)4 套，pH、ORP 在線檢測儀各1 臺，硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)各1 套。

2.6 綜合廢水處理

2.6.1 處理工藝流程

綜合廢水的處理，采用“pH 調節(jié)+Fenton+脫氣+混凝沉淀+A2O+混凝沉淀+轉盤濾池+臭氧催化氧化+UF+RO”工藝。其中產生的濃水采用“pH 調節(jié)+Fenton+脫氣+混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換”的工藝進行深度處理，綜合廢水的工藝流程如圖6所示。

圖6 綜合廢水處理工藝流程

考慮到電鍍園電鍍廢水的水質特性，特將中水回用系統(tǒng)設置在生化處理工段之后，保證中水回用系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。各類廢水經過預處理之后，匯入綜合廢水調節(jié)池，調節(jié)pH 后進行Fenton 氧化去除廢水中較難降解的有機物，對Fenton 氧化后上清液進行混凝沉淀降低其濁度和色度，沉淀后的上清液通過A2O 工藝，以去除廢水中的有機物、氮、磷等。而后在進入轉盤濾池前再次進行混凝沉淀，纖維轉盤濾池對SS 和重金屬有較好的去除效果，隨后進行臭氧催化氧化進一步去除廢水中的氰化物和金屬離子。處理后的廢水進入中水回用膜系統(tǒng)，通過精密過濾、UF、RO 等膜處理，使處理的出水達到回用標準。同時膜系統(tǒng)產生的濃水通過Fenton 和混凝將廢水中的難降解物質進行分解并絮凝沉淀去除，出水再經過活性炭吸附和樹脂吸附后達到排放標準，排入長江。

2.6.2 構筑物設計

4#Fenton 池/4#脫氣池。尺寸10.0 m×6.0 m×5.5 m，分6 格，有效容積300 m3，停留時間4.5 h（Fenton 氧化3.0 h、脫氣1.5 h），處理規(guī)模66 m3/h。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)7 套，ORP 在線檢測儀各1 臺，硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)各1 套。

12#pH 調節(jié)池/4#混凝、絮凝池。尺寸3.0 m×3.0 m×5.5 m，有效容積45 m3，停留時間0.7 h，處理規(guī)模66 m3/h。配套設備：折槳混合攪拌機1 臺，pH 在線檢測儀1 臺，氫氧化鈉、PAC、PAM 加藥系統(tǒng)1 套。

1#厭氧水解池。 尺寸18.0 m×9.0 m×5.0 m，分2格，有效容積729 m3，停留時間11 h，處理規(guī)模66 m3/h。配套設備：水下攪拌機4 臺，ORP 在線測定儀2 臺，醋酸鈉加藥系統(tǒng)1 套。

1#A/O 池。尺寸45.0 m×9.0 m×5.0 m，分5 格，有效容積1 822 m3，停留時間27 h（缺氧5.5 h、好氧21.5 h），回流比2.5，處理規(guī)模66 m3/h。配套設備：水下攪拌機2 臺，甲醇投加系統(tǒng)1 套，羅茨風機2 臺（1 用1 備），DN 215 微孔曝氣頭720 個，溶氧在線測定儀2 臺，硝化液回流泵3 臺（2 用1 備）。

1#纖維轉盤濾池。尺寸4.0 m×6.0 m×5.0 m，有效深度4.5 m，處理規(guī)模66 m3/h。配套設備：纖維轉盤1 套。

1#臭氧催化氧化池。尺寸4.0 m×6.0 m×8.0 m，有效容積144 m3，停留時間2.2 h，回流比8∶1，處理規(guī)模66 m3/h。配套設備：板式臭氧發(fā)生器1 臺，屹桐牌Ⅰ型臭氧催化填料36 m3，屹桐牌Ⅱ型臭氧催化填料36 m3，D=215 mm 鈦合金曝氣盤96 個，循環(huán)泵3 臺（2 用1 備），尾氣破壞裝置1 套。

中水回用系統(tǒng)。處理規(guī)模34 m3/h。配套設備：預處理系統(tǒng)1 套，包括砂濾罐2 只，尺寸D 2 000 mm×3 000 mm，碳濾罐2 只，尺寸D 2 000 mm×3 000 mm，精密過濾器2 只，尺寸D 600 mm×1 300 mm；超濾膜系統(tǒng)1 套，包括超濾膜AQU200-H-100K，36 支；反滲透系統(tǒng)1 套，包括高壓泵4 臺（2 用2 備），Q=33 m3/h，H=160 m，N=30 kW，反滲透膜BW30-8040，60支（2 組并聯(lián)），膜清洗系統(tǒng)1 套。

濃水深度處理系統(tǒng)。1#回用濃水水池/13#pH 調節(jié)池。尺寸8.0 m×7.0 m×5.5 m，其中pH 調節(jié)池尺寸8.0 m×2.0 m×5.5 m，分4 格，總有效容積280 m3，停留時間7.0 h（pH 調節(jié)時間1.2 h），處理規(guī)模40 m3/h。配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)5 套，差分式pH 在線檢測儀2 臺，硫酸加藥系統(tǒng)2 套。

5#Fenton 池/5#脫氣池。尺寸10.0 m×6.0 m×5.5 m，有效深度5.0 m，分6 格，有效容積320 m3，停留時間8.0 h，處理規(guī)模40 m3/h。 配套設備：曝氣攪拌系統(tǒng)7 套，ORP 在線檢測儀各1 臺，硫酸、雙氧水、硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉加藥系統(tǒng)各1 套。

1#pH 砂濾罐。尺寸D=1.6 m、H=2.5 m，處理規(guī)模32.5 m3/h。配套設備：活性炭6 m3。

1#樹脂罐。數(shù)量2 個，尺寸D=1.6 m、H=2.5 m，處理規(guī)模32.5 m3/h。配套設備：陽離子樹脂5 m3，再生水箱5 m3，再生水泵1臺。

3 處理效果

穩(wěn)定運行1 a，期間委托第三方檢測機構定期對進出水水質進行監(jiān)測，監(jiān)測結果如表2 所示。

由表2 可知，工藝總氰、總鎳、總銅、總鋅的去除率均大于95%，回用系統(tǒng)出水滿足《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質》（GB/T 19923—2005）回用標準，濃水系統(tǒng)的出水滿足《電鍍污染物排放標準》（GB21900—2008）中的表2 標準，達標排入長江。

表2 各類廢水處理效果 mg/L

該項目工程總投資1 046.3 萬元。其中土建費用主要用于新增預處理組合池、綜合處理深度處理組合池、收集組合池、回用池、輔助用房等共計588.8萬元；設備材料費為362.1 萬元；運輸安裝費用36.2萬元，綜合稅金為59.2 萬元。各工藝的運行費用如表3 所示，其中公共運行成本為1 600 t/d 綜合廢水的回用處理和濃水處理的運行成本。

表3 各工藝運行成本 元/m3

4 結論

經過1 a 的穩(wěn)定運行數(shù)據(jù)可知，含氰、含鎳、酸堿、脫脂廢水通過各自的預處理后，氰、鎳、銅、鋅和石油類的去除率分別達到98.82%、99.18%、95.32%、96.67%、94.74%，通過“pH 調節(jié)+Fenton+脫氣+混凝沉淀+A2O+混凝沉淀+轉盤濾池+臭氧催化氧化+UF系統(tǒng)+RO 系統(tǒng)”的回用處理系統(tǒng)后，SS、COD、氨氮、TN、TP、氰、Ni、Cr、Cu、Zn、石油類等指標滿足《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質》（GB/T 19923—2005）標準。通過“pH 調節(jié)+Fenton+脫氣+混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換”的濃水處理系統(tǒng)后，上述指標滿足《電鍍污染物排放標準》（GB21900—2008）中的表2 標準。

通過此工程實例穩(wěn)定運行1 a 的狀況可知，該工程設計在實際應用中有較好的實用性，為該電鍍園區(qū)取得了較高的經濟、社會和環(huán)境效益，同時也為日后的電鍍工業(yè)園區(qū)建立電鍍廢水處理廠并制定完善的運維制度提供了較好的樣本。