電鍍廢水處理方案設計
——以陽西縣某廠為例

陳紅雨

(陽西縣環境保護局,廣東陽江529800)

電鍍廢水處理方案設計
——以陽西縣某廠為例

陳紅雨

(陽西縣環境保護局,廣東陽江529800)

采用占地少、能耗低、運行費用省、操作管理簡便的處理工藝處理電鍍廢水,工藝成熟、可靠,處理后出水水質達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》DB44/26-2001中的一級標準。

電鍍廢水;兩級破氰;兩級中和共沉;達標排放

1 概況

陽西縣某配件廠配套建設一電鍍車間,生產過程中,產生一定量含有氰、鋅、磷酸鹽污染物的廢水。由于生產規模擴大,該廠廢水量有所增加,原處理站不能滿足現有負荷,該公司決定在原有基礎上增加一套處理設施以滿足廢水達標排放要求。

2 設計依據及原則

2.1 設計依據

①廠方提供的設計水量及排水水質數據等有關信息和要求;

②《環境工程設計手冊》;

③廣東省地方標準DB44/26-2001《水污染物排放限值》中的一級標準;

④GBJ14-87《室外排水設計規范》;

⑤GBJ9-87《給水排水工程結構設計規范》;

⑥GBJ7-89《建筑地基基礎設計規范》;

⑦《三廢處理工程技術手冊》(廢水卷);

⑧GB50060-92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》。

2.2 設計原則

①綜合考慮該廠的實際情況,優先采用低能耗、低運行費用、基建投資省、工期短、占地面積少、操作管理簡便、業已成熟的污水處理工藝;

②污水處理過程力求安全可靠、經濟實用;

③妥善處置工藝過程產生的沉渣、沉砂和污泥,避免造成二次污染;

④認真貫徹執行國家關于環境保護的方針政策,遵守國家有關法規、規范、標準;

⑤根據污水水質和處理要求,合理選擇工藝路線,要求處理技術先進,處理出水水質達標排放,運行穩定可靠;

⑥設備選型要綜合考慮性能、價格因素,設備要求高效節能、噪音低、運行可靠、維護管理簡便;

⑦廢水處理站平面和高程布置要求緊湊、合理、美觀,實現功能分區,方便運行管理。

3 水量、水質情況

3.1 水量

原排放水量為4 m3/d,每天7.5小時排放,設計最大處理能力為0.5 m3/h。現在排放水量為17 m3/d,一天7.5 h排放(廠家提供),考慮峰值,設計最大處理能力為3 m3/h(處理規模為原來的六倍)。

3.2 水質

經參考同類廠家的廢水水質資料和該廠提供的相關的技術參數,確定廢水處理站工業污水進調節池水質指標見下列表:

表3-1 廢水進水水質指標單位:mg/l(p H除外)

4 工藝流程

4.1 工藝流程的確定

該廢水由于其所含的重金屬離子濃度較低,不具備回收價值,在處理方法的選擇上一般不進行諸如電解、離子交換等法的回收處理選擇,而采用投資低、技術成熟的中和共沉法(原處理工藝是可行的)。

磷酸根和鋅離子在與石灰水發生沉淀反應上需要的p H值條件不同。磷酸鹽發生沉淀反應最佳的p H為11左右;而氫氧化鋅是一種既溶于酸又溶于堿的兩性氫氧化物,在堿性提高時可明顯地生成絡合陰離子,而使氫氧化鋅的溶解度復又增加[1-2],實踐證明沉淀反應最佳p H值的范圍為6.8～8.5。所以就需要不同p H值反應條件的兩級中和共沉。

由于該廠在生產上沒法進行廢水分流處理,必須先進行破氰處理。針對含氰廢水,目前,國內處理這類污水最常用的成熟方法是利用ClO-的氧化作用進行破氰,其氧化破氰機理如下:

第一級:含氰廢水在堿性條件下,其 CN-被ClO-氧化為CNO-(氰酸鹽)。反應式如下:

CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O

從上反應式看出,ClO-在酸性與堿性條件下都能與CN-迅速反應,問題在于酸性條件下生成有劇毒的CNCl(氯化氰),它易揮發。而在堿性條件下,氧化時生成微毒的CNO-(氰酸根),反應的p H值高,則轉變快;反之則慢,若p H<8,即有釋放出CNCl的危險。因此,反應必須控制在p H>10的堿性條件下進行。

第二級:在過量氧化劑存在下,繼續在近堿性條件下(pH在7.5-9.0之間),將CNO-進一步氧化:

2CNO-+3ClO-+H2O →N2+3Cl-+ 2HCO3-

在二級處理工藝條件下,通過ORP氧化還原電位計自動監控計量泵的投藥,使出水水質有充分的保證[2]。

所以,本方案,選用兩級破氰工藝加上兩級中和共沉工藝,確保水質達標排放。

4.2 工藝說明

由于廢水量及排入廢水中雜質的不均勻性,使廢水的流量或濃度,在不同時間段內有劇烈的變化。為使處理構筑物正常工作,不受廢水高峰流量或濃度變化的影響,設調節池,以調節水質、水量。調節池可利用原有設備。

調節池出水經提升泵進入一級破氰反應池,通過投加石灰調節p H值在11左右,保證反應最佳的p H條件,然后投加NaClO,進行一級破氰氧化反應,該池裝有p H自動監控儀以準確投藥量及保證操作精度。

一級破氰反應池出水自流進二級破氰反應池,通過投加HCl或H2SO4調節p H值在7.5-9.0之間,保證反應最佳的p H條件,然后投加NaClO,進行二級破氰氧化反應。[3]該池也裝有p H自動監控儀以準確投藥量及保證操作精度。兩級破氰反應池可利用原有的兩個鋼結構沉淀器改造而成。

二級破氰反應池出水自流進入一級混凝反應池,通過投加石灰調節p H值在11左右,保證反應最佳的p H條件,使之形成以CaPO4為主的共沉物。選用石灰一來因為其價格便宜,二來還因為其能形成CaCO3共沉物,能增強顆粒的沉淀性而使之處理效果更好。然后投加混凝劑PAC,通過其架橋吸附作用,攔截廢水中呈懸浮狀態固體物,使之變成易于沉淀顆粒物。同時投加助凝劑PAM,增強絮凝效果,使之更粗大,更易于沉降。該池裝有p H自動監控儀以準確投藥量及保證操作精度。

一級混凝反應池出水自流進豎流沉淀池進行固液分離。上清液進入二級混凝反應池,此池也裝有p H自動監控儀,通過投酸控制p H值在6.8～8.5范圍及投加混凝劑PAC和助凝劑PAM,使之形成以Zn(OH)2為主的共沉物。出水自流進入二級豎流沉淀池,沉淀池出水進入中間水池,通過泵體進入過濾器確保水質達標排放。

兩個沉淀池沉降于底部污泥斗的污泥定期排入污泥池,由于水量較多,泥量增多,污泥處理采用自然曬干或風干已不能滿足要求,固增加一臺壓慮機進行污泥處理,泥渣定期外運。工藝流程簡圖如下:

4.3 工藝流程特點②整個工藝自動監控,準確投藥量及降低誤差;③整個工藝運行穩定,耐沖擊負荷強,總體去除效率高,運行成本較低。

5 工藝設計

5.1 調節池(利用原有調節池)

利用液位控制器自動控制其液面高度。為地下混凝土結構,1座,凈空尺寸為2500×2000×2300 mm。

5.2 兩級破氰反應池(利用原有調節池)

反應時間t=60 min,Q=3 m3/h,為鋼結構,2座,凈空尺寸為1300×1300×2700 mm/座。

5.3 兩級混凝反應池

反應時間t=45 min,Q=3 m3/h,為鋼砼結構, 2座,凈空尺寸為1150×1150×2000 mm/座。

5.4 豎流沉淀池

為鋼砼結構,2座,凈空尺寸為2500×2500× 3600 mm/座,設計參數及計算如下表。

沉淀池設計

5.5 過濾器

為鋼結構,1臺,凈空尺寸為 D800×H2500 mm。

5.6 中間水池

為鋼砼結構,1座,凈空尺寸為1200×1150× 1400 mm/座。

5.7 污泥濃縮池

停留時間t=1 d,為鋼砼結構,1座,凈空尺寸為1200×1150×1400 mm/座。

5.8 設備選型

項目名稱 數量 選型要求 耐腐要求提升泵 2臺 Q>3 m3/h、H>5 m 不銹鋼或工程塑料輸藥泵 6臺 Q>1 m3/h、H>5 m 塑料王或工程塑料過濾泵 2臺 Q>3 m3/h、H>20 m 不銹鋼或工程塑料壓泥泵 6臺 Q>1 m3/h、氣動 塑料王或工程塑料p H監控儀 4臺 精度小于0.1 塑料王或工程塑料ORP監控儀 2臺 精度小于0.1 塑料王或工程塑料攪拌機 2臺 扭矩為23 液下部分要求不銹鋼壓慮機 1臺 過濾面積10 m2空壓機 1臺 ≤5.5 kW

6 處理效果及設計目標

處理后出水應達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》DB44/26-2001中的一級標準即如表6-1;

表6-1 單位:mg/l(p H除外)

各級去除效率如表6-2;

表6 -2

7 土建設計

1.本設計按天然地基作為土建設計依據,要求土地承載力(R)≥8 t/m2。

2.池體構筑物采用C20砼。

3.剪力坪的負筋不能在轉角處接駁,所有錨固長度為42 d。

4.現澆砼時,雙層結構鋼筋的位置距離要分開。

5.現澆砼時,要一次澆搗成型。

6.水池內外作環氧樹脂防腐處理。

7.滿足工藝設計的要求。

8 電氣、自控、動力設計

8.1 電氣設計

8.2 自控設計

8.3 動力設備一覽表

設備名稱 選型要求 電機功率 臺數 備注 每天工作時間提升泵 Q>3 m3/h、H>5 m ≤0.55 kW 2 一備一用 8 h/d輸藥泵 Q>1 m3/h、H>5 m ≤0.37 kW 6 一備五用 8 h/d過濾泵 Q>3 m3/h、H>20 m ≤2.2 kW 2 一備一用 8 h/d壓泥泵 Q>1 m3/h、氣動 2 一備一用 8 h/d攪拌機 JN-23 ≤1.1 kW 2 8 h/d壓慮機 過濾面積10m2≤1.5 kW 1 1 h/d空壓機 ≤5.5 kW 1 1 h/d

9 工程經濟技術指標

9.1 運行成本分析

本污水處理站電力運行情況見8.3,按0.73元/度電計,所耗電費計算如下:

(1×0.55×8+5×0.37×8+1×2.2×8+2× 1.1×8+2×1.1×8+1×1.5×1+1×5.5×1)× 0.73=48.1(元/天)

本污水處理站所用藥劑有五種:NaClO投放量為100 mg/l水,3000元/噸;酸投放量為100 mg/l水,800元/噸;PAC投放量為 100 mg/l水,2200元/噸;PAM投放量為3 mg/l水,26000元/噸;石灰投放量為100 mg/l水,300元/噸。所耗藥劑費為:14.3元/天。

(48.1+14.3)÷20=3.12(元/噸水)

9.2 占地面積

本污水處理站占地面積約為60 m2。

9.3 勞動定員

一天一班,一班一人,要求懂得機械維修保養和簡單的化學常識。

10 結論

該電鍍廢水處理設計方案,具有投資少,運行費用低,操作簡便,出水穩定等特點。已是業已成熟的電鍍廢水處理工藝,在電鍍行業中已廣為推廣。

[1] 金奇庭.廢水治理工程[G].西安建筑科技大學,1983.

[2] 張泰嶺,金奇庭.治金環保基本知識[M].治金工業出版社, 1988.

[3] 周家軍,吳繼秀,王 華.含氰電鍍廢水治理—堿性氯化法的工藝介紹[J].環境與開發,1994(3).

Electroplating Wastewater Treatment Project Design

CHEN G Hong-yu

(Yangyou Environmental Protection Bureau,Yangjiang 529800,China)

With the character of low land occupation,low energy consumption,low operation costs,easy operations management and simple process for electroplating process wastewater treatment design is mature,reliable and reach local standards of the water pollutants emission limits of law DB44/26—2001 standard.

electroplating wastewater;two step dicyanogen;two step neutralization sediment;discharge reach the standard

X781.1

B

1674-2842(2010)02-0040-04

2009-10-09

陳紅雨(1974-),男,環境工程本科/學士,助理工程師,主要從事環境工程及環境影響評價工作。