表面處理電鍍廢水設(shè)計(jì)方案技術(shù)研究

張長路 樓海婷 高 航

(1.北方特種能源集團(tuán)有限公司西安慶華公司，陜西西安 710025;2.長安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710054)

電鍍工藝是一種使鍍件表面獲得所需的金屬鍍層的先進(jìn)方法，為了保證電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量，使金屬鍍層具有平整光滑的良好外觀并與基體牢固結(jié)合，必須在鍍前把鍍件表面的污物(油、銹、氧化鐵皮等)徹底清理干凈，同時(shí)，在電鍍過程中以及電鍍結(jié)束后還需用水多次清洗鍍件[1]。陜西某企業(yè)在生產(chǎn)過程中，需要對金屬件表面進(jìn)行電鍍處理，從而產(chǎn)生了大量的電鍍廢水。其廢水成分比較復(fù)雜，含有大量的重金屬離子、氰化物以及含油類物質(zhì)，如不妥善處理，會對人體及環(huán)境造成嚴(yán)重的傷害。研究以陜西某企業(yè)為例，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出了不同電鍍廢水處理工藝，為其他電鍍廢水處理選擇提供參考依據(jù)。

1 項(xiàng)目概況

該企業(yè)電鍍廢水分為:含油廢水、含鉻廢水、含氰廢水以及其他廢水四部分。其中含油廢水主要來自鋼件電鍍前處理及銅件電鍍前處理生產(chǎn)線、發(fā)藍(lán)生產(chǎn)線、陽極氧化生產(chǎn)線、銅件鈍化生產(chǎn)線、ABC超聲波清洗生產(chǎn)線、沖壓件半品去油清洗生產(chǎn)線等，主要污染物種類為油類物質(zhì)、P等，主要污染物濃度為:石油類不大于200 mg/L;磷不大于100 mg/L，設(shè)計(jì)廢水處理量16 m3/h;含鉻廢水主要來自銅件鈍化生產(chǎn)線、電鍍前生產(chǎn)處理工序、磷化生產(chǎn)線等，主要污染物為:Cr6+，Cu+，Cd2+，Ag+等，主要污染物濃度為:Cr6+≤100 mg/L，銅≤30 mg/L，鎘≤20 mg/L，Ag+≤20 mg/L，設(shè)計(jì)廢水處理量12 m3/h;含氰廢水主要來自氰化鍍鋅生產(chǎn)線、氰化鍍銅為中間工序、氰化鍍銀生產(chǎn)線等，主要污染物為:CN－，Ag+，Cu+，Cd2+等，主要污染物濃度為:CN－≤60 mg/L，銅≤30 mg/L，鎘≤20 mg/L，Ag+≤20 mg/L，設(shè)計(jì)廢水處理量7 m3/h;其他廢水主要來自包括所有工序所產(chǎn)生的污染物廢水，其主要污染物為:P(以焦磷酸根、磷酸根等形式存在)，Cu2+，Ni2+，Cd2+等，主要污染物濃度為:磷≤50 mg/L，銅≤40 mg/L，Ni≤20 mg/L，鎘≤10 mg/L，設(shè)計(jì)廢水處理量為45 m3/h。四種廢水設(shè)計(jì)水量共80 m3/h，其排放標(biāo)準(zhǔn)參照GB 21900-2008電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)污染物濃度限值，最終達(dá)標(biāo)排放要求具體限值見表1。

2 工藝技術(shù)比選討論

根據(jù)實(shí)際廢水特征及處理要求，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，研究得出含油廢水選用絮凝沉淀法。絮凝沉淀法是向廢水中投加一定比例的絮凝劑，在廢水中生成親油性的絮狀物，使微水油滴吸附于其上，然后用沉降或氣浮的方法將油分去除。常用的有硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵、聚合氯化鋁等無機(jī)絮凝劑和聚丙烯酰胺、丙烯酰胺等有機(jī)絮凝劑，不同絮凝劑的pH值使用范圍不同。其工藝流程為隔油+混凝沉淀+斜板沉淀，處理工藝流程框圖見圖1。

圖1 含油廢水處理流程圖

表1 水污染物排放濃度限值要求表

含鉻廢水采用藥劑還原沉淀法，其基本原理是在酸性條件下向廢水中加入還原劑，將Cr6+還原成Cr3+，然后再加入石灰或氫氧化鈉，使其在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀，從而去除鉻離子。可作為還原劑的有:SO2，F(xiàn)eSO4，Na2SO3，NaHSO3，F(xiàn)e 等。還原沉淀法具有一次性投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好、操作管理簡便的優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用，但在采用此方法時(shí)，還原劑的選擇是至關(guān)重要的一個問題。其處理工藝流程見圖2。

圖2 含鉻廢水處理流程圖

含氰廢水采用堿性氯化法進(jìn)行處理，堿性氯化法是在堿性條件下，采用次氯酸鈉、漂白粉、液氯等氯系氧化劑將氰化物破壞的方法。氰化物被氯完全氧化，在不同的pH值下分兩段進(jìn)行。第一段在pH為10～11，氰化物被生成氰酸鹽，它的毒性大致相當(dāng)于HCN的1/1 000。第二段在pH為6.5～7.0，氰酸鹽最終轉(zhuǎn)化成碳酸氫鹽和氮?dú)?，故?yīng)采用兩級氧化處理含氰廢水。其工藝流程圖見圖3。

圖3 含氰廢水處理流程圖

3 廢水處理流程討論

對于含油廢水應(yīng)先進(jìn)行油水分離，然后進(jìn)入混凝池加電解質(zhì)破乳除油、加藥除磷，再進(jìn)行斜管沉淀，上清液自流進(jìn)入其他廢水收集池，進(jìn)行綜合處理，污泥經(jīng)排泥泵排入污泥池進(jìn)行污泥濃縮及后續(xù)處理;含氰廢水通過pH/ORP協(xié)同監(jiān)控，在pH為10～11的情況下進(jìn)行一級氧化即一級破氰，在pH為6.5～7.0的情況下進(jìn)行二級氧化即二級破氰，然后自流進(jìn)入其他廢水收集池，進(jìn)行綜合處理;含鉻廢水在pH為2.5～3時(shí)Cr6+被徹底還原生成Cr3+，然后將其pH值通過NaOH溶液調(diào)節(jié)到7～8，使三價(jià)鉻沉淀，上清液自流進(jìn)入其他廢水收集池，進(jìn)行綜合處理。污泥經(jīng)排泥泵排入污泥池進(jìn)行污泥濃縮及后續(xù)處理。

經(jīng)預(yù)處理之后含油廢水、含氰廢水以及含鉻廢水分別自流入其他廢水收集池與其他廢水混合后一并進(jìn)行綜合處理。由于出水要求按GB 21900電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)污染物濃度限值要求達(dá)標(biāo)排放，因而確定其綜合處理主體工藝為:混凝反應(yīng)(化學(xué)沉淀與螯合沉淀)+斜管沉淀+砂濾+超濾。其他廢水收集池內(nèi)的廢水經(jīng)提升泵提升至混凝池先調(diào)節(jié)其pH為堿性(pH=8～9)，大多數(shù)金屬(除鎘或鎳)可生成氫氧化物沉淀，再依次加入重金屬捕集沉淀劑，PAC，PAM，發(fā)生螯合沉淀反應(yīng)，既有化學(xué)配位反應(yīng)也有物理吸附過程。其對于重金屬離子的螯合作用遠(yuǎn)大于氫氧根，有很好的反應(yīng)沉淀效果。然后進(jìn)入斜管沉淀，上清液自流入中間水池，中間水池進(jìn)行pH調(diào)整，使pH保持在6～9;經(jīng)泵提升至砂濾器過濾，出水自流入過渡水池，為確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，再經(jīng)污水提升泵至超濾裝置超濾，然后自流入清水池，達(dá)標(biāo)排放或回用。泥漿經(jīng)排泥泵排入污泥池進(jìn)行污泥濃縮，上清液回流至其他廢水調(diào)節(jié)池，污泥經(jīng)污泥泵輸入到板框壓濾機(jī)，濾液流回其他廢水收集池，泥餅包裝外運(yùn)妥善處置。

4 系統(tǒng)處理效果討論

根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，研究得出的工藝流程技術(shù)完善，能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好，出水水質(zhì)完全能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。其各級運(yùn)行效果表見表2～表4。

表2 含油廢水系統(tǒng)運(yùn)行效果

表3 含鉻廢水系統(tǒng)運(yùn)行效果

表4 含氰廢水系統(tǒng)運(yùn)行效果

工藝流程是結(jié)合著多年水處理工程成功的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)多方案論證比較而確定設(shè)計(jì)的。選用的主要設(shè)備均為性能可靠、價(jià)格適中的成熟先進(jìn)裝備，以確保出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)，并能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定、安全可靠運(yùn)行。經(jīng)過試驗(yàn)得出，平均總?cè)コ蔬_(dá)到 97.3%。

5 投資與運(yùn)行費(fèi)用

工程總投資約600萬元，處理水量為1 920 m3/d。水處理設(shè)施，年運(yùn)行時(shí)間按360 d/年計(jì)，每天最大按16 h運(yùn)行。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，經(jīng)計(jì)算單位污水處理成本:T=W/360/Q=4.832 元/m3。

6 結(jié)論與建議

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[2]。研究采取分別對含油廢水、含氰廢水以及含鉻廢水進(jìn)行預(yù)處理，再混合至其他廢水池中進(jìn)行處理，主體處理工藝選用混凝反應(yīng)(化學(xué)沉淀與螯合沉淀)+斜管沉淀+砂濾+超濾，該工藝技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定、污染物去除率高，其排出水質(zhì)完全能夠達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。隨著清潔生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，電鍍廢水處理技術(shù)有著廣闊的前景，在不斷努力完善傳統(tǒng)處理工藝的基礎(chǔ)上，尋求更加節(jié)能、高效的新型處理技術(shù)是今后的發(fā)展方向。

[1] 曾 武.電鍍廢水處理技術(shù)的研究和發(fā)展[J].廣東化工，2011，4(38):173.

[2] 楊志泉，劉國林，周少奇.電鍍廢水處理工程應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2010，30(7):75-77.