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南方某機(jī)械制造企業(yè)由于在機(jī)械加工生產(chǎn)時(shí)，需對金屬件表面進(jìn)行電鍍處理而產(chǎn)生了大量電鍍廢水。其電鍍廢水成分比較復(fù)雜，其中含有大量各種重金屬離子、氰化物等，有些甚至屬于致癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì)，如不經(jīng)處理直接排放，將對受納水體產(chǎn)生污染，甚至?xí)＜叭梭w生命。
1·項(xiàng)目概況
該企業(yè)電鍍廢水可分為含氰廢水、含鉻廢水和酸堿廢水三部分。其中含氰廢水主要來自氰化鍍銀、氰化鍍銅等鍍后清洗工序，排放量為18t/h，主要污染物為CN-，其質(zhì)量濃度約30mg/L，pH為8~11;含鉻廢水主要來自鍍鉻、鈍化等工序清洗水，排放量為18t/h，主要污染物為Cr6+，其質(zhì)量濃度約為60mg/L，pH為3~4;酸堿廢水主要來自生產(chǎn)線的鍍件酸堿前處理、清洗工序及生產(chǎn)線電鍍后清洗工序的跑、冒、滴、漏及清槽排水，主要污染物為酸、堿、金屬離子，排放量為40t/h，該廢水COD200mg/L、Cu2+30mg/L、Ni+3mg/L、Zn2+30mg/L、pH為2~4。處理站設(shè)計(jì)處理量為1500t/d，其中含氰廢水和含鉻廢水由于毒性較強(qiáng)，操作人員不當(dāng)班時(shí)不開機(jī)，即操作人員每天工作兩班，操作時(shí)間15h，能夠保證該系統(tǒng)正常運(yùn)行。最終，含鉻廢水和含氰廢水總處理量均為270t/d。
酸堿廢水為普通性質(zhì)廢水，該系統(tǒng)設(shè)定為24h運(yùn)行，操作人員不當(dāng)班時(shí)，僅保證藥劑儲量即可，不必關(guān)閉該系統(tǒng)，總處理量為960t/d。總設(shè)計(jì)處理量1500t/d可滿足上述廢水的處理要求。廢水經(jīng)處理后，執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級標(biāo)準(zhǔn)，即Ni2+≤1.0mg/L，Cr6+≤0.5mg/L，總Cr≤1.5mg/L，pH6~9，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L，Zn2+≤2.0mg/L，Cu2+≤0.5mg/L，CN-≤0.5mg/L。
2·工藝流程
根據(jù)實(shí)際廢水特征及處理要求，本工程設(shè)計(jì)采用的處理工藝見圖1。含氰、含鉻廢水分別進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理工藝見圖2、圖3。預(yù)處理后的含鉻、含氰廢水排入廢水綜合池中與酸堿廢水混合。將混合廢水泵至堿化反應(yīng)池加堿調(diào)節(jié)pH=9.5后，流至絮凝池進(jìn)行絮凝反應(yīng)，反應(yīng)完成后排至沉淀池中沉淀，出水經(jīng)調(diào)節(jié)pH后排放。沉淀污泥送入廂式壓濾機(jī)脫水，泥餅外運(yùn)，濾液返回廢水綜合池。
3·主要構(gòu)筑物
3.1含氰廢水處理
(1)集水池1。集水池1用于貯存含氰廢水，其尺寸為6000mm×11000mm×2600mm，有效高度為2.10m，容積為138.6m3，HRT=7.7h，采用地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。
(2)氧化池。共2座，采用兩級氧化法去除廢水中的氰污染，每座氧化池的尺寸為1500mm×1750mm×2400mm，有效高度為2.00m，容積為5m3，HRT=17min，采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。
(3)混凝池。向混凝池中投加堿、PAC、PAM幫助懸浮物沉淀。混凝池的尺寸為1500mm×2000mm×2400mm，有效高度為2.00m，容積為6m3，HRT=20min，采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。PAC、PAM的投加量通過實(shí)驗(yàn)確定。
(4)沉淀池。采用豎流沉淀池，該池為矩形結(jié)構(gòu)，以保證出水SS濃度低，可確保出水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。沉淀池的尺寸為4000mm×4000mm×5000mm，有效高度為2m，有效容積為64m3，HRT=3.5h，表面負(fù)荷為0.5m3/(m·2h)，采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。
3.2含鉻廢水處理
(1)集水池2。集水池2用于貯存含氰廢水，其尺寸為6000mm×11000mm×2600mm，有效高度為2.10m，容積為138.6m3，HRT=7.7h，采用地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。
(2)還原池。在還原池中，通過投加適量酸、NaHSO3將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)，以減低鉻的毒性。還原池尺寸為1500mm×1750mm×2400mm，有效高度為2.00m，容積為5m3，HRT=17min，采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。
3.3綜合廢水處理
(1)廢水綜合池。廢水綜合池用于貯存廢水，其尺寸為14000mm×18300mm×3600mm，有效高度為3.00m，容積為770m3，HRT=11h，采用地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。
(2)反應(yīng)池。在反應(yīng)池中，通過加堿將綜合廢水pH調(diào)節(jié)到9左右，使重金屬及金屬形成氫氧化物沉淀。反應(yīng)池的尺寸為1750mm×3750mm×2400mm，有效高度為2.00m，容積為13m3，HRT=11min，采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。
(3)絮凝池。向絮凝池中投加PAC、PAM以促進(jìn)懸浮物沉淀。絮凝池尺寸為2000mm×3750mm×2400mm，有效高度為2.00m，容積為15m3，HRT=13min，采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。PAC、PAM的投加量通過實(shí)驗(yàn)確定。
(4)綜合沉淀池。采用豎流沉淀池，該池為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝刮泥機(jī)，以保證出水SS達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。沉淀池的尺寸為D6000mm×6000mm，有效高度為3.5m，有效容積為200m3，HRT=2.9h，表面負(fù)荷為1.85m3/(m2·h)，采用半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。
(5)中和池。在中和池中將廢水pH調(diào)整至7~9，使出水pH達(dá)標(biāo)。中和池的尺寸為2000mm×6000mm×2400mm，有效高度為2.00m，容積為24m3，HRT=20min，采用地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。
3.4污泥處理
污泥貯存池共3座，各沉淀池利用水泵的提升，將污泥排入其中，各貯存池污泥需要分開處理，含氰污泥的濾液必須回流集水池1繼續(xù)處理，含鉻污泥的濾液必須回流集水池2繼續(xù)處理，綜合污泥濾液則回流到綜合池與進(jìn)水一起處理。
含氰、含鉻污泥貯池尺寸均為2000mm×6000mm×2400mm，容積均為24m3。綜合污泥貯池的尺寸為3750mm×4000mm×5000mm，容積為45m3。污泥脫水采用廂式壓濾機(jī)，由于污泥中含大量的PAC和PAM，濃縮后可用泵加壓直接進(jìn)入壓濾機(jī)脫水。
4·系統(tǒng)處理效果及討論
4.1運(yùn)行效果
該工程經(jīng)過一定時(shí)間的調(diào)試后，系統(tǒng)運(yùn)行良好，處理效果可靠，出水達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級標(biāo)準(zhǔn)，處理前后水質(zhì)見表1。
4.2污染物的去除
4.2.1氰的去除
氰在廢水中主要以CN-形式存在，該工藝采用兩級氧化法處理去除廢水中大部分的氰化物。首先將廢水pH調(diào)至11左右，氰被氧化為氰酸鹽，隨后再將廢水pH調(diào)至5左右，將氰酸鹽進(jìn)一步氧化為CO2和N2，其氧化過程見式(1)。
4.2.2鉻的去除
鉻在廢水中主要以Cr(Ⅵ)形式存在，Cr(Ⅵ)毒性很大，對其單獨(dú)進(jìn)行預(yù)處理是非常有必要的。采用亞硫酸鹽還原法可有效去除Cr(Ⅵ)，且操作簡單。酸性條件下，加入亞硫酸氫鈉，將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，然后再加堿形成Cr(OH)3沉淀，使廢水得到凈化。本工藝中，對Cr(Ⅵ)的處理分為兩步：先在預(yù)處理工藝的還原池中將pH調(diào)至3~4，并加入NaHSO3將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ);之后出水進(jìn)入廢水綜合池，pH調(diào)至8~9生成Cr(OH)3沉淀。其反應(yīng)過程見式(2)。
4.2.3銅、鎳、鋅等的去除
銅和鋅在電鍍廢水中主要分別以Cu2+、Zn2+形式存在，在綜合處理系統(tǒng)的反應(yīng)池中將廢水pH調(diào)至8~9，使Cu2+、Zn2+與OH-反應(yīng)生成氫氧化銅、氫氧化鋅沉淀后分離。
鎳在電鍍廢水中主要以Ni2+的形式存在，采用氫氧化物沉淀法處理，需將廢水的pH調(diào)至10~11，Ni2+與OH-反應(yīng)生成氫氧化鎳沉淀，然后沉淀分離。然而如將含Ni2+混合廢水的pH調(diào)至10~11，處理費(fèi)用太高，故本工藝將廢水pH調(diào)至8~9，使Ni2+與其他氫氧化物共沉，也可達(dá)到較高的去除率，并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
4.2.4COD的去除
該廢水的COD主要由添加劑和光亮劑組成，對其的去除以物化處理為主，可通過混凝沉淀法有效去除其COD成分。廢水中的有機(jī)污染物及其他懸浮物，經(jīng)投加破乳劑，水解縮聚反應(yīng)形成高聚合物，通過壓縮雙電層作用與吸附架橋作用，降低或消除水中乳化油及帶電高分子聚合物的ζ-電位，使其脫穩(wěn)并完成碰撞黏附作用，形成凝絮，同時(shí)投加高分子助凝劑可加速凝絮增大的過程。混凝反應(yīng)后的污水經(jīng)沉淀后可去除大部分的有機(jī)污染物和懸浮性污染物，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》。
5·投資與運(yùn)行費(fèi)用
工程總投資約200萬元，處理水量為1500t/d。運(yùn)行費(fèi)用主要包括：電費(fèi)、藥費(fèi)、污泥處置費(fèi)、人工費(fèi)等，運(yùn)行成本約1.5元/m3。
6·小結(jié)
(1)電鍍廢水成分復(fù)雜、種類繁多，含有多種重金屬及氰化物，其治理方法難以達(dá)到統(tǒng)一。筆者采取先分別對含氰、含鉻廢水進(jìn)行預(yù)處理，再混合酸堿重金屬廢水后進(jìn)行處理的工藝處理電鍍廢水，使得多種重金屬得到較好的處理，工藝具有較高的可行性。
(2)該電鍍廢水處理工藝主要采用物理化學(xué)法，技術(shù)成熟、操作簡單、效果穩(wěn)定可靠，通過氧化、還原、絮凝沉淀等技術(shù)，使電鍍廢水中的鉻、鋅、銅、氰去除率均達(dá)到90%以上，出水水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
(3)電鍍廢水中含有多種重金屬，應(yīng)通過推廣清潔生產(chǎn)工藝，從電鍍生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)上減少排污量，變被動(dòng)治理為積極治理，使重金屬得到回收利用，是未來解決電鍍廢水污染的一條最根本的方法。
