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一、 前言
電鍍行業(yè)是國民經(jīng)濟中不可缺少的環(huán)節(jié)，涉及國防、工業(yè)、生活領(lǐng)域。從大類上分為機件金屬電鍍、塑料電鍍，達到工件防腐、美觀、延長壽命、外觀裝飾等效果。
電鍍產(chǎn)生的廢水毒性大，對土壤，動植物生長均產(chǎn)生危害。因此必須嚴格處理廢水達標排放，缺水地區(qū)推行廢水處理達標循環(huán)利用，從技術(shù)生產(chǎn)上講，由于電鍍生產(chǎn)過程和廢水處理過程須投加一定量的多種化學品。電鍍廢水處理后達到循環(huán)回用，回用水必須經(jīng)脫鹽后才能回用于生產(chǎn)線用水，對環(huán)境含鹽總量不會削減，樹脂交換、反滲透工藝的濃縮液仍返回地面。
二、電鍍廢水處理工藝
廢水處理工藝設(shè)計是根據(jù)廢水性質(zhì)、組分及企業(yè)的情況和處理后排放水質(zhì)參數(shù)的要求，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定的。
電鍍廢水處理工藝很多：20世紀70年代流行樹脂交換，80年代電解法、化學法+氣浮等。根據(jù)我廠20年來在電鍍廢水處理實踐中得出，樹脂交換對處理貴稀金屬離子廢水、回收貴稀金屬有它的優(yōu)越性。
電解法：能耗高，電耗和鐵耗均高，對高濃度含鉻廢水產(chǎn)生污泥量太多，不適應(yīng)，同時對含氰廢水處理不理想，所以含氰廢水還要用化學法。
化學藥劑+氣浮法：采用化學藥品氧化還原中和，用氣浮上浮方法進行泥水分離，因電鍍污泥比重大，并且廢水中含有多種有機添加劑，實際使用時氣浮分離不徹底，并且運行管理不便，到90年代末，氣浮法應(yīng)用越來越少。
化學藥劑+沉淀：該方法是最早應(yīng)用的方法，經(jīng)過30多年不同處理工藝實際使用比較后。目前又回到了最早，也是最有效的處理工藝上來，國外在電鍍處理上也大多采用該方法，但實際固液分離運行時間長后，沉淀池會有污泥翻上來，出水難以保證穩(wěn)定達標。
近年開發(fā)的生物處理工藝：小水量單一鍍種運行效果高，許多大工程使用很不穩(wěn)定，因水質(zhì)水量難以恒定，微生物對水溫，品種，重金屬離子的濃度，PH值的變化難穩(wěn)定適應(yīng)，出現(xiàn)瞬間大批微生物死亡，出現(xiàn)環(huán)境污染事故，而且培菌不易。
本工藝是針對不同性質(zhì)的廢水加入不同的藥品進行氧化還原中和后，采用直接壓濾分離方法分離污泥，投資省、運行操作管理方便，穩(wěn)定可靠、能耗低。
當前許多缺水地區(qū)要求電鍍廢水循環(huán)回用。在GB8978—1996一級排放預(yù)處理的水質(zhì)基礎(chǔ)上深度凈化，主要回用水含鹽量大，占20%--23%，必須進行脫鹽處理，采用粗濾→精濾→超濾→反滲透工藝，可達飲用水水質(zhì)標準，這對水資源重復(fù)利用有一定意義，但鉻鹽等濃縮液污染物占20%--23%仍返還環(huán)境中。
我廠五年前，在錢江集團高要求電鍍廢水處理(要求重金屬<0.05mg/l，優(yōu)于國家排放標準10倍，也是采用化學藥劑+沉淀、過濾，離子交換方法實現(xiàn)的。從當今工藝水平評價采用反滲透更適宜。
根據(jù)我單位多年來在廢水處理工程中的實際經(jīng)驗，在投加適量藥劑反應(yīng)良好的條件下，不管是氣浮法、還是沉淀法，都是起到固液分離的作用，只要達到固液分離并且分離徹底、穩(wěn)定可靠，并又要適應(yīng)高濃度廢水處理時也能得到及時有效分離，氣浮法與沉淀固液分離方法均不能滿足以上條件，這種結(jié)論在我廠做過以往工程均得到證實。例如：溫州龍灣電鍍基地85家小電鍍廠排放的廢水集中中和后，懸浮物量占總體積量的50%左右，當采用沉淀池分離時，第一小時出水清，到第二個小時就有污泥翻上來，使出水不能達標，如要保證連續(xù)出水清，則要連續(xù)排泥，排泥量為進水量的50%，這樣污泥處理量就很大，這些污泥又要脫水處理。
根據(jù)我廠多年來工程經(jīng)驗，對這種高濃度廢水直接采用壓濾方法一步到位，可減少沉淀池投資，又可保證不同濃度廢水處理穩(wěn)定達標。當進水污泥量少時，壓濾出水量還是很大的，并且該方法在多項廢水處理工程中應(yīng)用，經(jīng)二年多運行，用戶反映較好。采用直接壓濾可節(jié)省投資10%以上，占地面積減少20%。
三、電鍍生產(chǎn)工藝及排放廢水情況簡述
大多數(shù)電鍍廠系綜合性多鍍種作業(yè)，涉及鉻、鎳、鋅、銅等多鍍種，從被鍍件種類可分為金屬鍍件和塑料鍍件，含氰電鍍工藝落后雖然大部分淘汰，但亦有不少電鍍廠仍在沿用。
一般電鍍廠的生產(chǎn)工藝如下：電鍍生產(chǎn)工藝主要為機械拋光(磨光或滾光)→除油→酸浸蝕→電鍍→烘干→合格產(chǎn)品入庫
不合格產(chǎn)品退鍍
3.1、鍍件預(yù)處理機械拋光(磨光或滾光)
主要是借助于特制機械利用機械中的磨光輪或帶(或是磨料去除某些鍍件采用滾筒加磨料去銹)去掉被鍍件上的毛刺、劃痕、焊瘤、砂眼等，以提高被鍍件的平整度提高鍍件質(zhì)量。此段工序無廢水排放。
3.2、除油
金屬制品的鍍件，由于經(jīng)過各種加工和處理，不可避免的會粘附一層油污，為保證鍍層與基體的牢固結(jié)合，必須清除被鍍件表面上的油污。除油工藝有很多種，主要采用有機溶劑除油，其工藝如下：
拋光后零件→清水洗→有機溶劑除油槽→清水槽→清水沖洗
該段工序中廢水主要來源于清水沖洗過程，水質(zhì)PH值在8.5—10之間。
3.3、浸蝕
除油后的零件，表面上往往有很多的銹和比較厚的氧化膜，為了獲得光亮的鍍層，使鍍層與基體更好的結(jié)合，就必須將零件上的銹和氧化膜去除掉，經(jīng)過酸浸泡后還可以活化零件表面。其工藝如下：
除油后零件→酸水槽→回收槽→清水槽→清水沖洗
該工段廢水主要來源于清水沖洗過程，廢水中含有大量的鐵離子，PH值在2~5之間。
3.4、電鍍生產(chǎn)過程及各鍍種的水質(zhì)
其生產(chǎn)工藝一般為：浸蝕處理后零件→電鍍槽→回收槽→清水槽→清水沖洗。
該工段廢水主要來源于清水沖洗過程，廢水中含有相應(yīng)的金屬離子或氰化物，在氰化鍍銅沖洗水中含有氰化物和銅離子;鍍鉻沖洗水中含有六價鉻;鍍鎳沖洗水中含有鎳離子等。沖洗水中根據(jù)鍍種的不同出水進行分流處理，如含氰廢水分流后經(jīng)過二級破氰、調(diào)PH值，固液分離后可達標排放;含鉻廢水分流后經(jīng)過還原反應(yīng)，再經(jīng)過中和、固液分離后可達標排放。
3.5、烘干入庫
該工序主要是借助于機械和自然能、熱能將電鍍沖洗后的零件表面的水分烘干，以免生銹和氧化膜的破壞。該段工序無廢水排放。
3.6、退鍍
退鍍工藝有化學浸漬和陽極電解兩種方法，其工藝為：
不合格鍍件→退鍍槽→回收槽→清水槽→清水沖洗。
該工段廢水PH為2~6之間，廢水主要來源于退鍍后的漂洗水。退鍍漂洗水可以進入各自廢水池進行處理，但不可直接進入廢水混合處理池，應(yīng)先單獨預(yù)處理后排入到相應(yīng)的廢水處理支流。
四、設(shè)計水質(zhì)
各電鍍廠的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)規(guī)模差別很大，鍍種，廢水濃度均不一致，甚至6—10倍，處理工藝大致可把含鉻廢水和酸洗廢水混合后單獨處理;把含氰廢水和除油廢水混合后單獨處理;其它鍍種廢水混合后單獨處理。廢水水質(zhì)濃度與處理成本成正比，廢水濃度與采用的生產(chǎn)工藝相關(guān)，排放標準與該地的環(huán)境容量由當?shù)丨h(huán)境部門確定排放標準，一般分為達標排放GB8978—1996一級和回用水質(zhì)標準。
五、工藝流程
5.1、含氰廢水→格柵→調(diào)節(jié)池→廢水泵→電磁流量計→二級氧化反應(yīng)池→混合廢水池
Na2SO3 H2SO4
5.2、 含鉻廢水→格柵→調(diào)節(jié)池→水泵→電磁流量計→還原反應(yīng)池→混合廢水池
CaO PAM
5.3、混合廢水→格柵→混合廢水池→水泵→電磁流量計→中和反應(yīng)池 →壓濾泵→壓濾機→砂濾池→PH調(diào)節(jié)池→標準化排放口
干污泥經(jīng)無害集中處置
六、工藝流程原理簡述
6.1、含氰廢水預(yù)處理：
含氰廢水經(jīng)格柵后，進入含氰廢水調(diào)節(jié)池，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計后泵入二級氧化反應(yīng)池，該池內(nèi)安裝有PH自動控制儀、ORP自動監(jiān)控儀和攪拌機，加藥時可通過PH計和ORP儀反饋的信號而控制加藥量，一級氧化反應(yīng)是氰化物在堿性條件下被氯氧化為氰酸鹽的過程，其反應(yīng)式分如下兩種步驟：
CN -+ClO-+H2O=CNCl+2OH - (一)
CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+H2O (二)
在一級反應(yīng)過程中，(一)式反應(yīng)很快，但(二)式反應(yīng)中PH值小于8.5時，反應(yīng)速度慢，而且釋放出劇毒物CNCl的危險，因此在第一級反應(yīng)過程中污水的PH值要控制到≥11。
第二級氧化反應(yīng)是將第一級反應(yīng)生成的氰酸鹽進一步氧化成N2和CO2，雖然一級反應(yīng)生成的氰酸鹽毒性很低，僅為氰的1%，但是CNO-易水解成NH3，對環(huán)境造成污染，其反應(yīng)原理為：
2NaCNO+3HOCl=2CO2+N2+2NaCl+HCl+H2O
反應(yīng)時，該池的PH值應(yīng)控制在7.5~8之間，因PH≥8時，反應(yīng)速度慢;當PH太低時，氰酸根會水解成氨，并與次氯酸生成有毒的氯胺。
經(jīng)二次破氰預(yù)處理后，原來的絡(luò)合物被打開，廢水直排到混合廢水池后再與混合廢水一并處理。
6.2、含鉻廢水預(yù)處理：
由于還原反應(yīng)時，廢水須調(diào)PH值至2~3之間，因此將酸洗廢水引進與含鉻廢水混合，可減少酸的用量，降低廢水處理的運行費用，達到以廢治廢的目的。
含鉻廢水經(jīng)格柵處理后，進入含鉻廢水調(diào)節(jié)池，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計后泵入還原反應(yīng)池，該池內(nèi)安裝有PH自動控制儀和ORP儀及攪拌機，PH計與ORP監(jiān)控儀可自動控制還原反應(yīng)池加藥量。電鍍廢水中的六價鉻主要以CrO42-和Cr2O72-兩種形式存在，隨著廢水PH值的不同，兩種形式之間存在著轉(zhuǎn)換平衡：
2CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O
Cr2O72-+2OH-CrO42-+H2O
由上式可以看出在酸性條件下，六價鉻主要以 Cr2O72-形式存在，在堿性條件下則以CrO42-形式存在。但是電鍍含鉻廢水、漂洗廢水一般PH都在5以上，多數(shù)以CrO42-存在，其還原時通常PH最佳控制在2.5~3之間，其反應(yīng)原理(還原劑以 Na2SO3為例)為：
2H2CrO4+3 Na2SO3+3H2SO4=Cr(SO4)3+3Na2SO4+5H2O
亞硫酸鈉用量理論上為：亞硫酸鈉∶六價鉻=4∶1，加藥時投料不宜過大，否則浪費藥劑，也可能因生成[Cr2(OH)2SO3]2+而沉淀不下來。
還原后的廢水直排入混合廢水池后再與混合廢水一并處理。
6.3、混合廢水處理：
混合廢水為含鉻預(yù)處理后廢水、含氰廢水預(yù)處理后廢水、鍍鎳、普通鍍銅、除油等廢水，該廢水混合后經(jīng)格柵處理由防腐泵提升經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計進入中和反應(yīng)池，該池內(nèi)安裝有PH計及攪拌機，當向反應(yīng)池投加堿(CaO)時，各金屬在一定的PH值下生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀物。根據(jù)我們以往所積累的對電鍍廢水行業(yè)的處理經(jīng)驗，混合廢水最佳沉淀的PH值為9.5，反應(yīng)后的出水進入中間水池，再經(jīng)過經(jīng)砂濾后，出水的PH還是偏堿性，因此再經(jīng)PH調(diào)節(jié)池加酸調(diào)節(jié)后可達標排放。壓濾后的污泥外運集中深埋或制磚或回收金屬離子或經(jīng)其它無害化處理。
七、電氣控制系統(tǒng)
系統(tǒng)控制說明:
該工程中的電氣控制系統(tǒng)控制混合廢水處理，廢水處理的控制方式由手動——自動組成，手動控制有操作臺和現(xiàn)場控制兩部分組成，根據(jù)工藝的要求在現(xiàn)場設(shè)立現(xiàn)場控制柜，每臺工作泵在操作臺和現(xiàn)場可以同時控制，在自動狀態(tài)時分別對含氰廢水在二級破氰時用PH計、ORP計控制池中PH值和氯投加量，藥劑投加量根據(jù)進水濃度變化自動調(diào)整，使出水穩(wěn)定達標。
含鉻廢水在還原反應(yīng)時分別用PH計和ORP計自動控制還原劑和酸的投加量，保證處理穩(wěn)定達標。
混合廢水采用一臺PH計控制堿或石灰投加量，保證出水穩(wěn)定。PH值調(diào)節(jié)池用PH計控制酸投加量。本系統(tǒng)由PH、ORP計組成。本系統(tǒng)充分利用現(xiàn)代的控制技術(shù)，通過軟/硬件的結(jié)合，可打印歷史記錄，聲光報警，語言報警，觸摸屏操作，還要根據(jù)工程規(guī)模及投資條件而選擇。實現(xiàn)污水處理的自動化。實現(xiàn)自動控制節(jié)約能源、減少加藥量，穩(wěn)定達標排放水質(zhì)。減少管理人員和操作人員的勞動強度，提高生產(chǎn)率。
八、電鍍廢水處理循環(huán)回用工藝
由于電鍍過程和廢水處理過程調(diào)節(jié)PH值投堿中和和氧化處理工藝過程中水體中含鹽份較高，經(jīng)處理達標排放之水不可回用于電鍍，如用于沖洗鍍層，影響表面光潔度，回用于鍍槽用水影響電鍍質(zhì)量，因此回用水必須去除硫酸鹽、氯化物。脫鹽技術(shù)多種，微生物除鹽，培菌過程不穩(wěn)定，受氣候要求。出水濁度高，離子交換易飽和，且再生頻繁，對環(huán)境二次污染大，電滲析技術(shù)耗電量大，大水量工程基本不大采用，超濾是在壓力的作用下進行篩分過程，自20世紀60年代以來應(yīng)用于食品，醫(yī)藥行業(yè)的水處理， 主要是分離濃縮水中的大分子物質(zhì)被超濾膜截留，難以脫鹽，反滲透技術(shù)是近20年發(fā)展起來的，須以足夠的壓力使溶液中的水通過反滲透膜而分離出水，具有無變相，能耗低，工藝簡單，出水純度高等特點，從應(yīng)用于脫鹽擴展化工，制藥，食品及電子行業(yè)的溶液分離，污水回用領(lǐng)域，濃縮液外排，污染物總量仍未削減。
九、設(shè)計凈化水質(zhì)
9.1 水質(zhì)：(GB8978-1996一級標準)
水質(zhì)參數(shù) 氯化物mg/l 硫酸鹽mg/l 鋅mg/l 六價鉻mg/l PH 色度度
進水 800 800 2.0 0.5 6-9 50
出水 250 250 1.0 0.05 6-9 15
處理后水質(zhì)《生活飲用水衛(wèi)生標準》GB5749-85，國家尚無電鍍廢水再生回用標準出臺。
9.2 系統(tǒng)處理能力
根據(jù)工程現(xiàn)狀而設(shè)計。
9.3 工藝流程
一級達標排放水 集水池 提升泵 初過濾器 精濾器 超濾器 中間水池 高壓泵 反滲透裝置 回用水儲水池
9.4 主要流程說明
9.4.1 精密過濾器去除水中顆粒，膠體，為下級裝置減負。
9.4.2 超濾膜裝置
膜型號8040，單支產(chǎn)水量1.8m3/h，配套工作泵，清水泵，自動閥門，壓力流量計等。主要阻濾水質(zhì)中較細的SS，重金屬離子，細菌類，膠體，但難以脫鹽，是反滲透的預(yù)處理。
9.4.3反滲透系統(tǒng) 整個系統(tǒng)由保安過濾器，反滲透裝置，PO化學清洗系統(tǒng)組成，保安過濾器為截留前置設(shè)備，防止前級雜質(zhì)進入，影響反滲透效率，。
反滲透設(shè)備用美國海德能公司生產(chǎn)的LFCL膜及其配套FRF材質(zhì)的RO專用壓力容器，高壓泵選用GRUDFOS公司的產(chǎn)品。
系統(tǒng)程控由電路自動化裝置運行。
制水回用率70%-80%，制水成本1.80元/m3-2.20元/m3，電耗2.0Kw/h/m3
