電鍍廢水物化法零排放的應(yīng)用實例

翟海燕 劉傳山

摘要：采用氣浮+芬頓氧化+金屬離子物理濃縮法和TMF系統(tǒng)+雙級反滲透+二效蒸發(fā)器的工藝處理電鍍廢水，可實現(xiàn)電鍍前處理廢水、電鍍含鋅和鉻廢水的零排放。經(jīng)檢測，回用水的TDS≤20PPM、Zn≤0.02mg/l、PH為6-7，符合電鍍用水要求。電鍍廢水處理達(dá)標(biāo)后全部回用到生產(chǎn)線，在線回收的重金屬離子可直接回用到鍍槽。該工藝的運行，帶來了十分可觀的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水;重金屬離子回收;循環(huán)使用;零排放

近些年隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，大量工業(yè)廢水排放至外環(huán)境，對水體的污染越來越嚴(yán)重[1] 。惡化的水質(zhì)給工業(yè)生產(chǎn)和人們健康帶來嚴(yán)重威脅，使整個社會獲取水資源的成本增加。我國工業(yè)用水效率總體水平較低，水資源浪費嚴(yán)重。2012年我國工業(yè)用水總量為1423.9億立方米，占全國用水總量的23.2%，工業(yè)用水的節(jié)約，至關(guān)重要[2] 。要實現(xiàn)廢水回用或者零排放，最關(guān)鍵的一點就是要去除廢水中的各種雜質(zhì)或者污染物，使凈化后的水滿足工業(yè)用水水質(zhì)要求[3] 。目前，電鍍廢水的治理把握住無害化的原則，但是如何更好地實現(xiàn)電鍍廢水的資源化，回收利用有用資源，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛深入的研究。本文以濟南某鑄造公司為例，介紹電鍍廢水經(jīng)物理+化學(xué)法處理，實現(xiàn)全部循環(huán)利用的工藝。

1、電鍍廢水產(chǎn)生情況

該公司擬搬遷+技術(shù)升級4條氯化鉀電鍍鋅生產(chǎn)線，加工過程中產(chǎn)生的工業(yè)電鍍廢水包括前處理廢水、電鍍鋅廢水和鈍化含鉻廢水，廢水量分別為170m3/d、50m3/d和30m3/d，廢水中主要含有鋅、鉻、鐵、COD、酸、堿等，公司為了配合鉀鹽鍍鋅電鍍線工藝用水要求，同時為了響應(yīng)國家環(huán)保和節(jié)水的號召，前處理增加氣浮+芬頓氧化，去除水中油脂，后續(xù)處理采用微濾+雙極反滲透全膜法深度處理電鍍漂洗廢水工藝，對反應(yīng)中產(chǎn)生的高鹽水利用海水淡化膜進(jìn)濃水處理，減少50%的量，配合二效蒸發(fā)器，實現(xiàn)廢水零排。前處理、含鉻/鋅漂洗水在線回收系統(tǒng)水回收率為100%。

2、廢水種類及指標(biāo)要求

采取分類收集、分質(zhì)處理、在線處理，實現(xiàn)廢水零排放，車間不留排放口，廢水分為三類，具體分類和水量、水質(zhì)如表1。

3、處理工藝描述

該公司電鍍線廢水特點與一般工業(yè)廢水相比，最大的不同點在于含有大量酸堿和Cr、Zn重金屬離子。保證各種物質(zhì)含量降低到最低水平，保證廢水經(jīng)處理后循環(huán)利用及金屬回用，工藝流程見下圖1：

3.1前處理廢水處理工藝：

3.1.1化學(xué)處理系統(tǒng)：

本工藝分為化學(xué)處理系統(tǒng)和回用水處理系統(tǒng)二部分。酸廢液、堿廢液、鉻廢液、鋅廢液分別收集，間斷式進(jìn)入廢液化學(xué)處理系統(tǒng)，以免其高濃度波動對整個廢水處理系統(tǒng)造成沖擊。含油廢水經(jīng)隔油后進(jìn)入廢液化學(xué)處理系統(tǒng)。

化學(xué)處理系統(tǒng)設(shè)計方案為：采用一套過濾精度在0.1μm的管式微濾（TMF）系統(tǒng)，用于取代傳統(tǒng)的沉淀工藝，從而保證廢水的出水效果。TMF系統(tǒng)產(chǎn)水再進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。

回用水系統(tǒng)設(shè)計方案為反滲透（RO）膜分離，分離出淡水回用，高鹽水進(jìn)一步膜濃縮分離，最終超濃水去蒸發(fā)系統(tǒng)。處理流程如下：

酸廢液池、堿廢液池→自吸泵→隔油池（含刮油機）→氣浮→PH調(diào)節(jié)→廢液化學(xué)系統(tǒng)

堿洗廢水→隔油池（含刮油機）1、2、3→堿洗廢水收集池→自吸泵酸洗廢水→酸洗廢水收集池→自吸泵→PH調(diào)節(jié)槽1→氣浮→芬頓氧化→PH調(diào)節(jié)槽2→絮凝槽→沉淀池→濃縮槽→循環(huán)泵→TMF管式固液膜分離系統(tǒng)→TMF水箱→增壓泵→過濾器→高壓泵1→膜處理系統(tǒng)1→中間水箱→高壓泵2→膜處理系統(tǒng)2→回用水箱

污泥處理工藝流程：

濃縮槽→污泥濃縮池→隔膜泵→隔膜壓濾機（含壓榨泵）→干泥打包外運

3.2電鍍含鋅廢水、含鉻廢水處理工藝

反滲透膜分離法的基本特點是以壓力差（1～10MPa）為推動力，傳質(zhì)機理是溶劑的擴散傳遞，透過膜的物質(zhì)是水溶劑，截留物為溶質(zhì)（鹽、懸浮物、有機物、金屬離子），反滲透的選擇透過性與組分在膜內(nèi)的溶解、吸附和擴散有關(guān)，因此除與膜孔大小結(jié)構(gòu)有關(guān)外，還與膜的化學(xué)、物理性質(zhì)有密切關(guān)系，即與組分和膜之間的相互作用密切相關(guān)。電鍍廢水零排放循環(huán)處理裝置的工作原理是：電鍍廢水在壓力差存在的情況下依次通過不同孔徑的多介質(zhì)過濾和反滲透膜來實現(xiàn)循環(huán)的物理過程。電鍍廢水通過過濾膜反滲透后，透過液回到清洗槽重復(fù)使用（即純水回用，分離后濃縮液回到電鍍槽中作為再生資源的循環(huán)利用）。Zn2+、Cr3+采用物理濃縮的方法達(dá)到零排放。

含鋅廢水流程：

含鋅廢水收集池→自吸泵→PH調(diào)節(jié)槽→濃縮槽→循環(huán)泵→TMF管式固液膜分離系統(tǒng)→TMF水箱→增壓泵→過濾器→高壓泵1→膜分離系統(tǒng)1→中間水箱→高壓泵2→膜分離系統(tǒng)2→回用水箱

濃水到濃縮水收集池

含鋅廢液---廢液化學(xué)處理系統(tǒng)

含鉻廢水流程：

含鉻廢水收集池→自吸泵→PH調(diào)節(jié)槽→濃縮槽→循環(huán)泵→TMF管式固液膜分離系統(tǒng)→TMF水箱→增壓泵→過濾器→高壓泵1→膜分離系統(tǒng)1→中間水箱→高壓泵2→膜分離系統(tǒng)2→回用水箱

濃水到濃縮水收集池

含鉻廢液---廢液化學(xué)處理系統(tǒng)

備注：含鋅、含鉻、廢酸及廢堿廢液處理為同一套系統(tǒng)。

其中重金屬離子回收裝置的工藝如圖2。

3.3廢槽液處理工藝

廢槽液如直接排入清洗廢水，則會引起水質(zhì)的較大波動，需單獨處理，根據(jù)這類廢水污染來源及水質(zhì)特征，利用廢酸洗槽液中的酸調(diào)節(jié)pH，采用隔油+破乳+混凝沉淀的工藝預(yù)處理該類廢水，預(yù)處理后并入其余廢槽液廢水進(jìn)一步去除污染物。廢槽液采用間歇式批處理。

3.4 污水收集

收集池摒棄傳統(tǒng)的地下池模式，采用負(fù)一層加水箱的處理方法，避免了地池泄露后無法看到的情況

4、優(yōu)勢總結(jié)

A、廢水收集、貯存、回用的可視化（1）電鍍線架高2.2米，實現(xiàn)生產(chǎn)線跑冒滴漏的可視化;（2）給、排水管道沿電鍍槽架空（離地面）鋪設(shè)，避免管道腐蝕，解決水輸送的可視化;（3）酸廢水、堿廢水通過管道自流至污水站酸堿水收集池，鋅系水、鉻系水自流至污水站地上PP水箱。

B、節(jié)點前移，源頭控制水質(zhì)（1）電鍍生產(chǎn)線、污水處理站生不設(shè)自來水取水點，所有用水均為純水。（2）純水制備由單級反滲透改為雙極反滲透，進(jìn)一 步降低Ca、Mg離子含量。

C、前處理酸堿廢水處理增加氣浮、催化氧化設(shè)施，降低酸堿水COD、油脂含量，增強污水處理設(shè)施穩(wěn)定性。

D、四類膜技術(shù)的應(yīng)用，系統(tǒng)更穩(wěn)定（1）管式微濾膜（TMF）替代沉淀池和超濾，不使用PAM、PAC藥劑，減少污泥產(chǎn)生;（2）增加納濾膜系統(tǒng)，減少后端反滲透膜的污和堵;（3）中水單級反滲透改為雙級反滲透，提高脫鹽率、產(chǎn)水量;（4）采用海水淡化膜設(shè)施，對高鹽水進(jìn)一步濃縮提高水的利用率，減少蒸發(fā)量。

E、廢酸、廢堿單獨收集存放，一是減少污水站壓力，二是廢酸作為氣浮藥劑，廢堿作為中和藥劑;廢槽液（包括廢鍍鋅液和廢鈍化液）單獨收集，經(jīng)過酸堿中和處理，過濾后，進(jìn)雙效蒸發(fā)器。

F、工位循環(huán)水加熱、高鹽水兩效蒸發(fā)器加熱均使用沖天爐余熱產(chǎn)生的蒸汽、不使用煤、天然氣等能源。

H、增加1噸/小時雙效蒸發(fā)器，蒸餾水返回生產(chǎn)線，結(jié)晶鹽委外處理。

5、電鍍廢水循環(huán)利用的處理效果及效益

鉀鹽鍍鋅電鍍線廢水經(jīng)此種工藝工藝處理后，各項指標(biāo)完全滿足電鍍線回用水的要求。由于電鍍廢水處理技術(shù)條件變化多，壓力、溫度、濃度、PH以及離子強度等各種操作條件對于膜分離系統(tǒng)的性能影響大，本項目膜組件在原水處理工藝及水質(zhì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行仔細(xì)的工藝優(yōu)化分析，目前從運行結(jié)果來看，該項目已具備較為滿意的截留率、產(chǎn)水量及清洗周期等系統(tǒng)性能。含鋅、鉻廢水100%回用于電鍍工序，鋅、鉻回用純水TDS≤20PPM、Zn≤0.02mg/l，濃縮液回用于渡槽。而前處理廢水80%回用于前處理工序，其余20%回用于水激渣等工序，PH為6-7、電導(dǎo)率≤300μs/m。

經(jīng)計算，該工藝的運行成本為6.3元/m3污水，主要是電費和人工費，藥劑費用較少。因電鍍廢水處理后全部回用，可節(jié)約新鮮水的用量，其中工業(yè)用水為4.5元/m3，另外可回收鋅和鉻等金屬，從而減少了電鍍原輔材料的消耗，回收的原輔材料量為4.5g/m3污水，因此該工藝的運行，可給企業(yè)帶來十分可觀的直接經(jīng)濟效益。同時減少外排環(huán)境水體的廢水量為336m3/d，帶來一定的環(huán)境效益。

6、結(jié)論

該公司借鑒國內(nèi)成熟、先進(jìn)的復(fù)合膜分離技術(shù)對鉀鹽鍍鹽電鍍漂洗廢水進(jìn)行治理并初步實現(xiàn)電鍍廢水零排放。通過采用“氣浮+芬頓+絮凝+沉淀+機械過濾+TMF+雙級反滲透+二效蒸發(fā)器和金屬離子在線濃縮回收”的工藝方案，可實現(xiàn)電鍍廢水處理達(dá)標(biāo)后全部回用到生產(chǎn)線和重金屬離子回用的目的。

參考文獻(xiàn)：

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