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行業(yè)新聞

電鍍廢水化學(xué)法綜合處理及回用工程設(shè)計

來源:純水設(shè)備??????2019-10-18 13:45:47??????點擊:

純水設(shè)備http://www.kelidi.net】本文通過分析企業(yè)廢水的來源和含量,采用化學(xué)法處理含鉻、鎳和氰化物的廢水,設(shè)計并建立了廢水處理中心系統(tǒng)。系統(tǒng)由pH、ORP控制器控制每一個處理單元,自動加藥過程穩(wěn)定、可控,結(jié)果可以是數(shù)字和實時傳輸環(huán)境管理部門、實現(xiàn)清潔生產(chǎn)Ⅱ級要求,實現(xiàn)企業(yè)節(jié)能減排的目的。

    桂林航天電子有限公司是一家以開發(fā)、生產(chǎn)軍用繼電器、連接器、專用開關(guān)、小型儀器等產(chǎn)品為主的航天機電元器件(元器件)高新技術(shù)企業(yè)。表面處理技術(shù)主要包括鍍金、鍍銀、鍍銅和鍍鎳。為了進一步提高污水排放指標(biāo),按照“十二五”基礎(chǔ)設(shè)施改造和節(jié)能減排固定資產(chǎn)投資項目的要求,對電鍍廢水進行綜合處理和回用工業(yè)純水設(shè)備。廢水來源及水質(zhì)

1.1污水來源及分類

電鍍廢水的來源和水質(zhì)分析是廢水處理工藝設(shè)計的基礎(chǔ)。

1.1.1預(yù)處理廢水

    表面預(yù)處理主要包括去油和去氧化膜兩個過程。工件通常用表面活性劑乳化去油。這部分廢水的化學(xué)需氧量(COD)較高。氧化膜去除工藝的選擇與基體材料密切相關(guān)。通常情況下,處理液是由各種酸組成,而這部分廢水含有基質(zhì)材料的金屬離子。一般來說,預(yù)處理工藝主要是酸性和堿性廢水,含有Ni2+Cu2+、Ag+、Fe2+、Fe3+、COD等污染物。

1.1.2電鍍廢水

根據(jù)生產(chǎn)工藝,電鍍廢水可分為以下三類:

    1)含鉻廢水:含鉻廢水主要來源于銀合金與鉻酐的酸洗、銅合金與鉻酐的鈍化以及銀鍍層的發(fā)光。廢水中主要含有Cr6+和少量的Cu2+、Ag+等金屬離子。

    2)含鎳廢水:含鎳廢水主要有兩種來源:鍍鎳和化學(xué)鍍鎳。鍍鎳廢水主要來自酸性鍍鎳生產(chǎn)線的沖洗水,廢水主要含有NiSO4、NiCl2等?;瘜W(xué)鍍鎳廢水由絡(luò)合物、穩(wěn)定劑和pH緩沖液組成。

    3)含氰廢水:含氰廢水是由氰化鍍銅、氰化鍍銀、氰化鍍金所產(chǎn)生的廢水。廢水中含有CN-、Cu2+、Ag+等污染物。鍍金廢水經(jīng)回收后排放到含氰廢水中。

1.1.3 廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤?/span>

    由于鍍液到達使用壽命、鍍槽處理以及退鍍零件等原因會產(chǎn)生廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤?,該類廢液通常濃度較高、成分較復(fù)雜,可以單獨收集、預(yù)處理后緩慢投加至相應(yīng)廢水中進行處理,也可以單獨收集,委托外部資質(zhì)單位進行處理。

1.2 進水水量和水質(zhì)

    分質(zhì)分流是做好廢水處理的前提,因此需要明確每個鍍槽排出廢水的類別,計量每種廢水的排放量并控制地面排水的流向。

    前處理廢水歸屬于酸堿廢水;含氰鍍液廢水歸屬于含氰廢水;含鉻酐鍍液廢水歸屬于含鉻廢水;

    化學(xué)鍍鎳廢水經(jīng)初步處理后與鍍鎳廢水一起歸屬于含鎳廢水;沖洗鍍槽以及車間地面的廢水按類別歸入相應(yīng)的廢水。項目廢水的平均排放量約為120 m3/d,按有關(guān)要求,廢水處理設(shè)施設(shè)計處理能力144 m3/d,每天按 8 h 運行,各類廢水設(shè)計處理水量和水質(zhì)如表1所示。

2 設(shè)計目標(biāo)

    排放水質(zhì)滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB219002008)中的表2要求。電鍍用水重復(fù)利用率達到2015年環(huán)境保護部等三部委25號公告中附件 2《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標(biāo)體系》Ⅱ級要求,回水利用率≥40%,回用水質(zhì)優(yōu)于《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》(HB54721991B類水標(biāo)準(zhǔn),回用水電導(dǎo)率≤100 μS/cm。安全防范達到《國防科技工業(yè)安全防范系統(tǒng)技術(shù)要求》的二級。

3 工藝設(shè)計

    電鍍廢水處理工藝主要有化學(xué)法、電解法、吸附法、反滲透等,而目前處理效果穩(wěn)定、適應(yīng)性強、處理成本低、管理簡便的處理工藝仍是化學(xué)法,加入堿性溶劑使廢水中金屬離子形成氫氧化物絮體,然后沉淀分離去除。

    本項目的目標(biāo)是要提高位于中心市區(qū)企業(yè)的電鍍污水排放的可控性,實現(xiàn)安全、穩(wěn)定和達標(biāo)排放。因此本項目在設(shè)計上采用了措施減小對周圍環(huán)境的影響工業(yè)純水設(shè)備,合理的將廢水進行濃縮分離、回收水資源;合理控制噪聲、氣味;妥善處理、處置固體廢棄物,避免二次污染。同時充分考慮操作自動化,減少勞動強度;處理站內(nèi)設(shè)置必要的監(jiān)控儀表,提高管理水平。與企業(yè)原有電鍍廢水處理系統(tǒng)相比,操作全自動化、過程可控,結(jié)果數(shù)據(jù)化且實時傳遞至環(huán)保管理部門,體現(xiàn)了企業(yè)對社會負(fù)責(zé)的作業(yè)方式。項目電鍍廢水處理工藝流程如圖1所示。

3.1 含鉻廢水系統(tǒng)

    電鍍廢水中的鉻主要以 Cr6+離子存在,加入還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+,沉淀后進入酸堿廢水系統(tǒng)。

    選擇焦亞硫酸鈉作為還原劑[3],設(shè)定pH2.5~ 3,氧化還原電位(Oxidation-Reduction Potential 簡稱ORP190~240 mV,在攪拌狀態(tài)下自動加入硫酸和焦亞硫酸鈉溶液,反應(yīng)時間 30~45 min。反應(yīng)方程式如式(1)所示。

2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO42Cr2 SO43+ 3Na2SO4+5H2O 1

    還原反應(yīng)完成后,用 NaOH 調(diào)節(jié) pH 7.8~8.5,進行中和反應(yīng),投加聚合氯化鋁(Polyaluminium Chloride,簡稱 PAC)混凝,投加聚丙烯酰胺(Poly?acrylae,簡稱 PAM)絮凝,再進入含鉻廢水沉淀系統(tǒng)進行泥水分離,反應(yīng)方程式如式(2)所示。

Cr3+3OH-CrOH3↓ (2

泥水分離后污泥進入污泥處理系統(tǒng),溶液進入酸堿廢水系統(tǒng)。

3.2 含鎳廢水系統(tǒng)

    化學(xué)鍍鎳廢水采用 H2O2破絡(luò),設(shè)定 pH 2~ 3,反應(yīng)停留時間3~5 h,破絡(luò)完的廢水采用NaOH調(diào)pH 10.5~11.0,進行中和反應(yīng),投加 PAC 混凝、PAM 絮凝,沉淀后清水與電鍍鎳廢水混合,污泥排至綜合污泥池。

    含鎳廢水用 NaOH 調(diào)節(jié) pH 9.6~11.0,進行中和反應(yīng),反應(yīng)時間15~20 min。投加PAC混凝、PAM絮凝,再進入含鎳廢水沉淀系統(tǒng)進行泥水分離。

3.3 含氰廢水系統(tǒng)

含氰廢水采用 NaClO作為還原劑,堿性氯化法二階段破氰。

    第一階段為不完全氧化階段,將氰氧化成氰酸鹽。一級破氰的 pH 控制在 11.0~11.5,ORP 值為330~350 mV,反應(yīng)時間為30 min。反應(yīng)方程式如式(3)和式(4)所示。

CN-ClO-H2OCNCl2OH- 3

CNCl2OH-CNO-Cl-H2O 4

    第二階段為完全氧化階段,將氰酸鹽進一步氧化分解成二氧化碳和氮氣。二級破氰的pH控制在8~8.5ORP 值為 600~650 mV,反應(yīng)時間為 30 min。反應(yīng)方程式如式(5)所示。

2CNO-3ClO-H2O2CO2↑+3Cl- N2↑+2OH- 5

破氰后的廢水進入酸堿廢水收集池工業(yè)純水設(shè)備,由下一道工序繼續(xù)處理。

3.4 酸堿廢水系統(tǒng)

    調(diào)節(jié)酸堿廢水pH8.5~9.0,反應(yīng)時間30 min,投加PAC混凝、PAM絮凝,進入沉淀池沉淀[6];上清液經(jīng)多介質(zhì)過濾器處理,去除懸浮物后,進入回用水處理系統(tǒng)進行回用處理。

3.5 中水回用及濃水處理系統(tǒng)

    中水回用工藝流程如圖 2所示,中間水槽收集各類廢水,調(diào)整pH后進入膜回用水系統(tǒng)[7]。柱式連續(xù)膜過濾(Cylindrical Continuous Membrane Filtra?tion,簡稱 CCMF)裝置作為回用系統(tǒng)的前置,采用20 μm 袋式過濾,由 9支單段式反滲透(Reverse Os?mosis Membrane,簡稱RO膜)膜組件構(gòu)成,設(shè)計通量為 45~60 L/m2·h),設(shè)備產(chǎn)水能力 6 m3/h,配備反洗系統(tǒng)實現(xiàn)自我再生。采取逐級過濾的方式,確保系統(tǒng)出水水質(zhì)符合濃水系統(tǒng)進水要求。CCMF連續(xù)超濾濃水及反洗水由于含有懸浮物及微量膠體,將其回流至酸堿水池再經(jīng)沉淀處理。

    中水經(jīng)過反滲透處理后產(chǎn)生一定量的濃水,存在離子濃度和 COD 超標(biāo)風(fēng)險。濃水處理工藝流程如圖 3 所示,先將濃水 pH 調(diào)節(jié)為 3 左右,加入 H2O2 FeSO4氧化廢水中難降解物質(zhì),加入混凝劑,然后調(diào)節(jié) pH 9左右進行混凝反應(yīng),廢水進入 60°斜板固液分離,設(shè)計最大表面負(fù)荷為1.0 m2·h,上層清液進入回收水池,污泥進入綜合污泥池。原水經(jīng)過多介質(zhì)過濾器,濾料設(shè)計吸附值≥1000 mg/ g,粒徑0.44~3 mm,比表面積 7001400 /g,確保出水污染指數(shù)(Silting Density Index,簡稱 SDI)≤5,去除有機物和余氯,降低色度、濁度,延長膜系統(tǒng)的使用壽命[8-9]。

3.6 污泥處理系統(tǒng)

    各類廢水經(jīng)固液分離,沉淀污泥由斜板沉淀池收集,經(jīng)氣動泵輸送至板框壓濾機壓干,壓濾機出水排至濃水收集池。

3.7 土建和安防系統(tǒng)

    本項目新增216 ㎡使用面積,土地進行硬化防腐處理,彩鋼瓦覆蓋。依據(jù)《國防科技工業(yè)安全防范系統(tǒng)技術(shù)要求》的二級防范要求,周界設(shè)置高度2.4 m的金屬柵欄,豎桿間距150 mm,配備4臺高清攝像頭,視頻圖像記錄像素大于704×5764CIF),記錄幀率大于25/秒,圖像信息保存時間大于30 d。設(shè)計門禁系統(tǒng),新建應(yīng)急處理池,安裝水質(zhì)在線監(jiān)測設(shè)施并與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)。

4 處理效果

    工程已建成投入使用,運行情況良好。加藥單元采用自動控制系統(tǒng),設(shè)備開停現(xiàn)場手動和程序自動控制,中央監(jiān)控室設(shè)監(jiān)控屏顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。處理后出水達到設(shè)計出水標(biāo)準(zhǔn)及電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB219002008),經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗收合格?;赜盟蓾M足工件清洗質(zhì)量及不影響后工序鍍槽鍍液質(zhì)量,水重復(fù)利用率達40%。

5 效益分析

    本套電鍍廢水處理設(shè)施以節(jié)能和自動化為依據(jù),在配電設(shè)計、化學(xué)藥劑的選用和自動化程度上進行優(yōu)化篩選以達到節(jié)約成本的目的。工藝技術(shù)人員由電鍍工藝員兼職,配備污水處理操作人員 1 人,八小時工作制。日常運行費用主要包括電費、藥劑費及人工費用等,以含鉻廢水處理回用系統(tǒng)為例工業(yè)純水設(shè)備,其處理成本主要包括耗電費和藥劑費兩項,具體核算數(shù)據(jù)如表 2所示,其它廢水處理系統(tǒng)運行成本參考表 2 核算數(shù)據(jù)進行計算,具體見表 3。按照每天 120 m3/d的廢水處理量計算,廢水的平均處理成本為9.6 /m3,工程運行費用較低。

6 結(jié)論與展望

    本文在分析企業(yè)廢水來源、廢水含量的前提下,做好分質(zhì)分流,應(yīng)用化學(xué)法處理含鉻廢水、含鎳廢水、含氰廢水和酸堿廢水,技術(shù)成熟、效果穩(wěn)定,對重金屬污染物去除適應(yīng)性強;由 pH ORP 控制儀控制各處理單元自動加藥,操作簡便。

    應(yīng)用膜分離技術(shù)進行回水再利用,達到了清潔生產(chǎn)Ⅱ級要求,減少了污染物排放,且可根據(jù)需要進行擴展。安防、防腐、應(yīng)急設(shè)備設(shè)施均滿足要求。工業(yè)純水設(shè)備,實驗室水處理設(shè)備.