某機械加工企業,近年來隨著電鍍車間擴建,全廠排放汙水總量達到近30t/d,CN-質量濃度為20mg/L。為改變此狀況,決定淘汰年久失修的設備,改用新的處理工藝,對電鍍廢水中有毒有害汙染物加以控製。處理後出水達到《汙水綜合排放標準》(GB8978 1996)一級標準。

1廢水組成及水質

該廠廢水主要包括:氰化電鍍的鍍件清洗廢水,其中含有劇毒的遊離氰化物、銅氰、銀氰、鋅氰等絡合離子;其他電鍍鍍件清洗廢水(主要是含銅鎳廢水);鍍液過濾和廢鍍液;電鍍預處理時少量酸堿廢水;滲漏及車間地坪衝洗廢水,其中鍍件清洗水占80%以上。　　

排水水質指標為含氰廢水CN-質量濃度為20mg/L,pH值為9,重金屬離子廢水指標為Cu2+15mg/L,Ni+15mg/L,pH值為3。

2工藝的選擇與設計

2.1工藝的選擇

目前,國內外電鍍廢水處理的方法主要有:離子交換法,化學法,鐵氧體法,生物法等[1 3],而國內多采用化學法,該法技術成熟,效果穩定可靠,較適合小型電鍍廠的廢水處理,本工程也采用化學法。含氰廢水和重金屬廢水的處理工藝種類較多,有的將這幾種廢水分別處理,但工藝複雜,且造價高;也有的將這幾種廢水先混合再進行綜合處理,但控製工藝較複雜,目前應用也很少。而采用先將含氰廢水進行分質處理再進行混合處理的方法,不但工藝流程簡單,操作方便,而且占地小,投資少,處理後水質好。

本工程中含氰廢水與重金屬廢水混排,將影響後期混合廢水處理係統的效果。在這裏采取含氰廢水分質處理的方法,達到預期目的後,進入混合處理係統,同時重金屬廢水也進入混合處理係統。該係統處理工藝采取二級物化法,使在不同的處理條件下,各項考察指標均達到國家排放標準。

(1)含氰廢水處理方法。為了使處理後含氰廢水與其他重金屬廢水的混合處理效果更佳,采用堿性氯化法處理含氰廢水,以次氯酸鈉為氧化劑,在堿性條件下,經過2個氧化階段,將氰化物氧化為二氧化碳和氮氣,這種處理方法徹底解決了氰化物的汙染問題,而且不會帶來其他汙染。

(2)混合重金屬廢水處理方法。采用化學中和凝聚沉澱處理法,使廢水中的酸堿中和,同時使重金屬離子形成氫氧化物沉澱,再將固液分離,以去除沉澱物。通過以上分析,綜合考慮廢水的集中處理方法,設計采用的處理基本流程見圖1。

含氰廢水首先進入貯水池,在耐腐蝕離心泵抽取時,加入ＮａＣｌＯ和ＮａＯＨ溶液,在一級反應池中發生不完全氧化反應,進入二級反應池,再加入ＮａＣｌＯ和Ｈ2ＳＯ4溶液,混合液繼續完全氧化反應。采用快速定性監測法測定破氰結果,處理後的合格含氰廢水(不合格的含氰廢水被送回貯水池,進行再處理)和其他重金屬廢水,分別由泵提升進入混合廢水調節池,混合均質以保證後續物化處理的連續性和穩定性,然後泵入混合反應池。該池主要利用重金屬離子和堿液反應,生成重金屬氫氧化物而去除。在沉澱池前投加凝聚劑,增強絮凝效果。汙染物在沉澱池中繼續進行絮凝反應,以達到進一步去除的目的。沉澱後汙泥排入汙泥濃縮池,處理出水經流量計計量後排放。汙泥濃縮池接納混合反應池、沉澱池排出的物化汙泥,部分汙泥回流到一沉池,剩餘的汙泥經濃縮壓濾脫水後外運處置。

2.3單元設計

2.3.1分質處理係統

分質處理係統主要是含氰廢水兩級反應池,是將氰氧化成二氧化碳和氮氣的場所。生產中的含氰廢水首先進入貯存池,其容積按廢水流量4h計算,采用間歇處理方式,可適當減少貯存池容積,取5m3,設計外形尺寸為2m×2m×1.3m,2座合建,采用磚混結構。貯存池中的廢水經由泵抽吸,同時定量投加NaOH溶液,調節pH值≥10,及氧化劑NaClO,加入速度約為0.05cm2/s,使在一級反應池中發生不完全氧化反應。其反應原理[4]為:

CN-+OCl-+H2O→CNCl+2H-

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O

未完全氧化的廢水進入二級反應池進行完全氧化反應。該池中需定量投加H2SO4溶液,調節水中pH值為8 9,再加入NaClO溶液。其反應原理為:

2CNO-+3OCl-+H2O→3Cl-+2OH-+2CO2↑+N2↑

此階段的氰酸鹽被分解成CO2和N2,含氰廢水被完全氧化分解。

反應池分兩級,有效容積約1.25m3/級,設計外形尺寸為1m×1m×1.2m。反應池配套使用耐腐蝕泵1台,用於將廢水壓入混合廢水調節池,更換鍍液時的廢液回收到安裝在含氰廢水反應池頂的塑料桶裝置內,並與其他含氰廢水同時進行破氰處理。加藥裝置由貯藥桶及塑料管閥組成,氧化劑與液堿各1套。

2.3.2多種金屬離子混合廢水綜合處理係統

該係統主要包括混合廢水調節池,混合反應池,沉澱池。

混合廢水調節池接納破氰後的含氰廢水以及其他重金屬廢水,是水質水量綜合調節的場所,以保證物化係統進水水質水量穩定,避免負荷衝擊。調節池有效容積約10m3,外形尺寸為2.1m×2.1m×2.4m,2座合建,采用磚混結構,其中1池接納廢水,1池調節pH值,輪流操作,池內壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理,並用機械攪拌,加速反應過程。調節池配套汙水泵1台,調節進入混合反應池的流量,多餘流量回流入調節池。

混合反應池主要是重金屬離子和堿液發生絮凝沉澱反應的場所。其有效容積約為10m3,外形尺寸為2.1m×2.1m×2.4m,分2格,輪流操作,反應池位於地麵,池內壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理,並用機械攪拌,廢水在池內設計停留時間為25min。

沉澱池可進一步去除懸浮物、重金屬沉澱物與COD等汙染物,達到固液分離,使出水各項考察指標均達到排放標準。配套選用JXC2A型組合化設備1台,處理能力4m3/h。配備凝聚劑投加裝置1套,由低位配藥桶、塑料泵、高位投加桶組成。CE-9628係列電腦超聲波汙水流量計1套。

2.3.3汙泥係統:汙泥係統包括汙泥濃縮池和板框草莓TV官方入口。汙泥濃縮池主要用於濃縮物化剩餘汙泥。采用磚混結構,池底設泥鬥,有效容積為6m3,接納2座沉澱池排出的物化汙泥。濃縮汙泥由I1B40型螺杆泵提升至草莓TV官方入口脫水。草莓TV官方入口型號為BMAS40/450U,汙泥上清液及汙泥壓濾液排入貯水池。

3工程投資及運行結果

投資17.68萬元,包括土建工程,設備及材料購置,軟件購置及調試,設備安裝調試費和工程設計費。處理成本為0.96元/t水,一次投資和運行費用較低。

該工程2005年8月竣工並調試,出水一直很好。驗收的監測數據如下:出水pH值為7.2 8.5,SS質量濃度為65 70mg/L,CN-質量濃度為0.29 0.40mg/L,Ni+質量濃度為0.75 0.83mg/L,Cu2+質量濃度為0.44 0.50mg/L,達到《汙水綜合排放標準》(GB8978 1996)一級標準。

4小結：本工程實例顯示,采用先分質處理再混合處理的方法處理含氰及多種重金屬的電鍍廢水是可行的,出水水質指標均低於國家汙水排放標準。該方法處理的廢水不但出水水質好,具有良好的環境效益,而且占地小,投資少,也具有較好的經濟效益,同時運行效果穩定可靠,操作簡單,有很高的推廣價值。

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