電鍍廢水處理工程設(shè)計
鞍山某機(jī)械加工企業(yè)，近年來隨著電鍍車間擴(kuò)建，全廠排放污水總量達(dá)到近30t/d，CN-質(zhì)量濃度為20mg/L。為改變此狀況，決定淘汰年久失修的設(shè)備，改用新的處理工藝，對電鍍廢水中有毒有害污染物加以控制，處理后出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB89781996)一級標(biāo)準(zhǔn)。
1.廢水組成及水質(zhì)
該廠廢水主要包括：氰化電鍍的鍍件清洗廢水，其中含有劇毒的游離氰化物、銅氰、銀氰、鋅氰等絡(luò)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(yù)處理時少量酸堿廢水;滲漏及車間地坪沖洗廢水，其中鍍件清洗水占80%以上。排水水質(zhì)指標(biāo)為含氰廢水CN-質(zhì)量濃度為20mg/L，pH值為9，重金屬離子廢水指標(biāo)為Cu2+15mg/L，Ni+15mg/L，pH值為3。
2.工藝的選擇與設(shè)計
工藝的選擇
目前，國內(nèi)外電鍍廢水處理的方法主要有：離子交換法，化學(xué)法，鐵氧體法，生物法等。而國內(nèi)多采用化學(xué)法，該法技術(shù)成熟，效果穩(wěn)定可靠，較適合小型電鍍廠的廢水處理，本工程也采用化學(xué)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，但工藝復(fù)雜，且造價高;也有的將這幾種廢水先混合再進(jìn)行綜合處理，但控制工藝較復(fù)雜，目前應(yīng)用也很少。而采用先將含氰廢水進(jìn)行分質(zhì)處理再進(jìn)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，處理后水質(zhì)好。
本工程中含氰廢水與重金屬廢水混排，將影響后期混合廢水處理系統(tǒng)的效果。在這里采取含氰廢水分質(zhì)處理的方法，達(dá)到預(yù)期目的后，進(jìn)入混合處理系統(tǒng)，同時重金屬廢水也進(jìn)入混合處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(biāo)均達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
含氰廢水處理方法。為了使處理后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(jīng)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污染問題，而且不會帶來其他污染。
混合重金屬廢水處理方法。采用化學(xué)中和凝聚沉淀處理法，使廢水中的酸堿中和，同時使重金屬離子形成氫氧化物沉淀，再將固液分離，以去除沉淀物。通過以上分析，綜合考慮廢水的集中處理方法，設(shè)計采用的處理基本流程見圖1，工藝流程見圖2
含氰廢水首先進(jìn)入貯水池，在耐腐蝕離心泵抽取時，加入NaCIO和NaOH溶液，在一級反應(yīng)池中發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，進(jìn)入二級反應(yīng)池，再加入NaCIO和H2SO4溶液，混合液繼續(xù)完全氧化反應(yīng)。
采用快速定性監(jiān)測法測定破氰結(jié)果，處理后的合格含氰廢水(不合格的含氰廢水被送回貯水池，進(jìn)行再處理)和其他重金屬廢水，分別由泵提升進(jìn)入混合廢水調(diào)節(jié)池，混合均質(zhì)以保證后續(xù)物化處理的連續(xù)性和穩(wěn)定性，然后泵入混合反應(yīng)池。
該池主要利用重金屬離子和堿液反應(yīng)，生成重金屬氫氧化物而去除。在沉淀池前投加凝聚劑，增強(qiáng)絮凝效果。污染物在沉淀池中繼續(xù)進(jìn)行絮凝反應(yīng)，以達(dá)到進(jìn)一步去除的目的。沉淀后污泥排入污泥濃縮池，處理出水經(jīng)流量計計量后排放。污泥濃縮池接納混合反應(yīng)池、沉淀池排出的物化污泥，部分污泥回流到一沉池，剩余的污泥經(jīng)濃縮壓濾脫水后外運處置。
單元設(shè)計
分質(zhì)處理系統(tǒng)：分質(zhì)處理系統(tǒng)主要是含氰廢水兩級反應(yīng)池，是將氰氧化成二氧化碳和氮氣的場所。生產(chǎn)中的含氰廢水首先進(jìn)入貯存池，其容積按廢水流量41計算，采用間歇處理方式，可適當(dāng)減少貯存池容積，取5立方米，設(shè)計外形尺寸為2m×2m×1.3m，2座合建，采用磚混結(jié)構(gòu)。
貯存池中的廢水經(jīng)由泵抽吸，同時定量投加NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH值≥10，及氧化劑NaCIO，加入速度約為0.05cm2/s，使在一級反應(yīng)池中發(fā)生不完全氧化反應(yīng)。其反應(yīng)原理為：
未完全氧化的廢水進(jìn)入二級反應(yīng)池進(jìn)行完全氧化反應(yīng)。該池中需定量投加H2SO4溶液，調(diào)節(jié)水中pH值為8~9，再加入NaCIO溶液。其反應(yīng)原理為：
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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(yīng)池分兩級，有效容積約1.25立方米/級，設(shè)計外形尺寸為1m×1m×1.2m。反應(yīng)池配套使用耐腐蝕泵1臺，用于將廢水壓入混合廢水調(diào)節(jié)池，更換鍍液時的廢液回收到安裝在含氰廢水反應(yīng)池頂?shù)乃芰贤把b置內(nèi)，并與其他含氰廢水同時進(jìn)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。
多種金屬離子：混合廢水綜合處理系統(tǒng)該系統(tǒng)主要包括混合廢水調(diào)節(jié)池，混合反應(yīng)池，沉淀池。混合廢水調(diào)節(jié)池接納破氰后的含氰廢水以及其他重金屬廢水，是水質(zhì)水量綜合調(diào)節(jié)的場所，以保證物化系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)水量穩(wěn)定，避免負(fù)荷沖擊。
調(diào)節(jié)池有效容積約10立方米，外形尺寸為2.1m×2.1m×2.4m，2座合建，采用磚混結(jié)構(gòu)，其中1池接納廢水，1池調(diào)節(jié)pH值，輪流操作，池內(nèi)壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理，并用機(jī)械攪拌，加速反應(yīng)過程。調(diào)節(jié)池配套污水泵1臺，調(diào)節(jié)進(jìn)入混合反應(yīng)池的流量，多余流量回流入調(diào)節(jié)池。混合反應(yīng)池主要是重金屬離子和堿液發(fā)生絮凝沉淀反應(yīng)的場所。
其有效容積約為10立方米，外形尺寸為2.1m×2.1m×2.4m，分2格，輪流操作，反應(yīng)池位于地面，池內(nèi)壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理，并用機(jī)械攪拌，廢水在池內(nèi)設(shè)計停留時間為25min。沉淀池可進(jìn)一步去除懸浮物、重金屬沉淀物與COD等污染物，達(dá)到固液分離，使出水各項考察指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
配套選用JXC2A型組合化設(shè)備1臺，每臺處理能力4立方米。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系列電腦超聲波污水流量計1套。
污泥系統(tǒng)：污泥系統(tǒng)包括污泥濃縮池和板框壓濾機(jī)。污泥濃縮池主要用于濃縮物化剩余污泥。采用磚混結(jié)構(gòu)，池底設(shè)泥斗，有效容積為立方米，接納2座沉淀池排出的物化污泥。濃縮污泥由1B40型螺桿泵提升至壓濾機(jī)脫水。壓濾機(jī)型號為BMAS40/450U，污泥上清液及污泥壓濾液排入貯水池。
3.工程投資及運行結(jié)果
投資17.68萬元，包括土建工程，設(shè)備及材料購置，軟件購置及調(diào)試，設(shè)備安裝調(diào)試費和工程設(shè)計費。處理成本為0.96元/噸水，一次投資和運行費用較低。該工程2005年8月竣工并調(diào)試，出水一直很好。驗收的監(jiān)測數(shù)據(jù)如下：出水pH值為7.2~8.5，SS質(zhì)量濃度為6570mg/L，CN-質(zhì)量濃度為0.29~0.40mg/L，Ni+質(zhì)量濃度為0.75~0.83mg/L，Cu2+質(zhì)量濃度為0.44~0.50mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB89781996)一級標(biāo)準(zhǔn)。
4.小結(jié)
本工程實例顯示，采用先分質(zhì)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(zhì)指標(biāo)均低于國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法處理的廢水不但出水水質(zhì)好，具有良好的環(huán)境效益，而且占地小，投資少，也具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時運行效果穩(wěn)定可靠，操作簡單，有很高的推廣價值。