某馬口鐵企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)

王曉丹

（1.廣東省環(huán)境科學(xué)研究院，廣東 廣州 510045；2.廣東環(huán)科院環(huán)境科技有限公司，廣東 廣州 510045）

馬口鐵是鍍錫薄板的俗稱，其主要的生產(chǎn)過程是在薄鋼板的表面上鍍上一層錫。其生產(chǎn)廢水主要來自電鍍前處理工序、鍍錫工序、鈍化工序、廢氣處理工序、急冷水回用處理工序以及其他清洗廢水等，屬于典型電鍍行業(yè)廢水，廢水成分復(fù)雜，有機(jī)污染濃度大，部分工序廢水重金屬毒性大［1］，因此治理難度大。

1 工程設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

因生產(chǎn)需要，廣州某馬口鐵企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)線改造，經(jīng)改造后，增產(chǎn)馬口鐵28萬t／a。該企業(yè)原有一套廢水處理設(shè)施，但由于項(xiàng)目改造后產(chǎn)量的擴(kuò)大以及環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，當(dāng)前的污水處理站在處理能力和處理效果上均已不能滿足項(xiàng)目改造投產(chǎn)后相關(guān)的要求，亟需新建一套廢水處理系統(tǒng)處理改造生產(chǎn)線后的廢水。

1.2 水量及水質(zhì)

根據(jù)項(xiàng)目環(huán)評要求，鍍鋅和化學(xué)鈍化工序產(chǎn)生的廢水分別進(jìn)入現(xiàn)有的蒸發(fā)系統(tǒng)和離子交換系統(tǒng)進(jìn)行處理，不排入新建廢水站中。進(jìn)入新建廢水站的廢水主要包括前處理工序廢水、堿洗、酸洗工序后的水洗液，酸堿霧噴淋廢水，急冷槽溢流水，NF濃水等制水棄水，地板沖洗水等。總設(shè)計(jì)處理規(guī)模為1600m3／d，每天運(yùn)行20h，則小時(shí)設(shè)計(jì)水量為80m3／h。由于前處理工序廢水污染物濃度較高，按照清污分流的原則，設(shè)計(jì)將廢水分成兩類：高濃度酸堿廢水、綜合廢水。項(xiàng)目出水水質(zhì)執(zhí)行 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （GB 3838-2002）IV類限值，具體設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)一覽表

2 工藝設(shè)計(jì)分析

2.1 廢水分流設(shè)計(jì)分析

電鍍廢水中的污染物主要有酸類和堿類物質(zhì)以及生產(chǎn)中使用的各類添加劑。另外，鍍件預(yù)處理中還有油、金屬氧化物等雜質(zhì)帶入電鍍廢水中。電鍍廢水的分類與各種污染物的處理方法、廢水排放分類措施以及廢渣回收利用都有關(guān)系。如果不加于分類收集或者收集混亂，形成混排廢水，在技術(shù)上極難處理，且運(yùn)行費(fèi)用極高［2-3］。

電鍍前處理部分廢水主要來源于兩個(gè)方面：一是電鍍工件的防銹油問題；二是工件除油過程中使用了大量的表面活性劑問題。表面處理只是加工完成產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)。產(chǎn)品從制造廠送至電鍍企業(yè)進(jìn)行表面處理時(shí)，為防止工件表面腐蝕生銹，在工件表面涂摸防銹油。而工件表面形狀各不相同，有的存在兜帶作用，有的存在毛細(xì)作用，致使大量的防銹油在前除油系統(tǒng)中被清洗下來，此部分廢水COD很高，甚至高達(dá)10000mg／L以上。由于工件所帶的油污絕大部分是非皂化性的礦物油，只能采用表面活性劑乳化方式除油，因此工件在除油過程中，為確保工件表面清洗干凈，保證表面處理的效果和質(zhì)量，企業(yè)通常采取使用過量的表面活性劑的方法來將表面清洗干凈。表面活性劑進(jìn)入廢水中，同樣導(dǎo)致廢水的COD升高。對本項(xiàng)目整個(gè)排放的廢水而言，前處理工序外的其他廢水，包括急冷、噴淋塔廢水等幾股廢水的COD不高，一般在40～150mg／L，只有前處理部分廢水COD較高。

由于在本項(xiàng)目中，前處理工序會定期排放小量的前處理工序槽液。此槽液污染物濃度非常高，直接與其他廢水混合，容易導(dǎo)致混合水質(zhì)的波動。因此單獨(dú)收集進(jìn)行強(qiáng)化預(yù)處理之后，再與其他污染物濃度較低的各類水洗和噴淋廢水混合進(jìn)行后處理。本項(xiàng)目廢水分流系統(tǒng)按照各生產(chǎn)線排放廢水中主要污染物考慮，將廢水分為前處理濃酸堿廢水和綜合廢水兩股廢水。

2.2 濃酸堿廢水工藝分析

根據(jù)濃酸堿廢水水質(zhì)特點(diǎn)，其主要的去除對象為有機(jī)污染物、油類及懸浮物等，部分有機(jī)污染物來源于油類物質(zhì)。因此，該類廢水的去除的關(guān)鍵是對油類物質(zhì)的去除，其中較難處理的是呈乳化狀的油脂。本項(xiàng)目廢水油類物質(zhì)主要的存在形式包括浮油、乳化油、分散油。由于存在形式不同，宜采用不同的處理工藝。常用的去除浮油工藝為重力分離法；去除分散油的工藝為氣浮法或過濾法；乳化油的去除一般是在破乳的基礎(chǔ)上采用氣浮、電化學(xué)、膜分離等［4］。結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)采用 “絮凝破乳＋氣浮”組合工藝對濃酸堿廢水進(jìn)行有效預(yù)處理。

2.3 綜合廢水工藝分析

本項(xiàng)目綜合廢水處理系統(tǒng)包括濃酸堿廢水經(jīng)預(yù)處理后的排水，堿洗、酸洗工序后的水洗液，酸堿霧噴淋廢水，急冷槽溢流水，NF濃水等制水棄水，地板沖洗水等，其中含有的污染物種類較小，濃度較低，但其出水水質(zhì)要求較高。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，設(shè)計(jì)擬采取 “預(yù)處理＋深度處理”組合工藝對其進(jìn)行處理。

綜合廢水預(yù)處理的關(guān)鍵是去除廢水中的懸浮物、膠體物質(zhì)及少量的混排金屬氧化物等污染物，采用物化法對其進(jìn)行預(yù)處理最為簡單，即可通過調(diào)整廢水的pH，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求之后，依次投加混凝劑和絮凝劑，并在其作用下使廢水中的懸浮物、膠體物質(zhì)及金屬氧化物等污染物容易凝結(jié)成大顆粒絮體，這些絮體通過沉淀工序進(jìn)行沉降，最終形成沉淀污泥。

根據(jù)當(dāng)前廢水站綜合廢水的處理情況分析，只靠簡單的混凝絮凝沉淀無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，必須對沉淀出水再進(jìn)行深度處理。目前，對初步處理后的廢水進(jìn)行深度處理的工藝主要有BAF（曝氣生物濾池）和MBR（膜生物反應(yīng)器）。MBR系統(tǒng)在抗沖擊能力、運(yùn)行穩(wěn)定性，出水水質(zhì)等方面比BAF更有優(yōu)勢，故選用MBR工藝作為深度處理工藝［5］。

3 工藝流程

項(xiàng)目工藝流程如圖1。

圖1 項(xiàng)目工藝流程圖

主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)：

1）濃酸堿廢水調(diào)節(jié)池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：10.0m×4.3m×4.5m。

2）濃酸堿廢水pH調(diào)節(jié)池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：PP板，尺寸：1.0m×1.0m×1.2m。

3）濃酸堿廢水破乳池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：PP板，尺寸：1.0m×1.0m×1.2m，有效容積：6m3。

4）濃酸堿廢水氣浮系統(tǒng)。數(shù)量：1套，結(jié)構(gòu)：SUS304不銹鋼結(jié)構(gòu)。

5）綜合廢水調(diào)節(jié)池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：10.0m×16m×4.5m，有效容積：800m3，停留時(shí)間：10h。

6）pH調(diào)整池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：3.3m×3.3m×3.5m，有效容積：27m3。

7）混凝池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：3.3m×3.3m×3.5m，有效容積：27m3。

8）絮凝池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：3.3m×3.3m×3.5m，有效容積：27m3。

9）斜管沉淀池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，表面負(fù)荷：0.49m3／（m2·h），尺寸：9.45×18.3×4.5m，有效水深：3m。

10）pH回調(diào)池1。數(shù)量：2座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：3.5m×3.3m×4.5m，有效容積：32m3。

11）pH回調(diào)池2。數(shù)量：2座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：3.5m×3.3m×4.5m，有效容積：32m3。

12）冷卻水池。數(shù)量：2座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：5.3m×3.5m×4.5m，有效容積：100m3。

13）MBR池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：7.15m×4.3m×4.5m，有效水深：4.3m，有效容積：100m3。

14）清水池。數(shù)量：1座 （分為兩格），結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：7.15m×7.3m×4.5m，有效容積：190m3。

15）綜合污泥池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：7.15m×4.85m×4.5m，有效容積：110m3

16）重金屬污泥池。數(shù)量：1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，尺寸：9.45m×3.45m×4.5m，有效容積：100m3。

4 運(yùn)行效果

本工程目前運(yùn)行情況穩(wěn)定，處理出水效果較好，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到 《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）IV類限值。項(xiàng)目監(jiān)測進(jìn)出水質(zhì)見表2。

表2 監(jiān)測結(jié)果一覽表

5 結(jié)論

1）采用 “物化沉淀＋好氧-MBR組合工藝”對綜合廢水進(jìn)行處理，有效去除廢水中的乳化油、COD、金屬氧化物、SS等污染物，對同類型廢水治理及減排具有良好的環(huán)境效益。

2）濃酸堿廢水必須進(jìn)行分流預(yù)處理，通過利用 “破乳＋氣浮”組合工藝可有效去除有機(jī)物，大大減少對后續(xù)綜合處理系統(tǒng)的沖擊。

3）廢水預(yù)處理后水溫保持在40～46℃，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需考慮在深度處理工藝前端增設(shè)冷卻工序，以滿足后續(xù)MBR系統(tǒng)對溫度的要求。