电镀废水处理工程设计

　　鞍山某机械加工企业,近年来随着电镀车间扩建,全厂排放污水总量达到近30ｔ/ｄ,ＣＮ-质量浓度为20ｍｇ/Ｌ。为改变此状况,决定淘汰年久失修的设备,改用新的处理工艺,对电镀废水中有毒有害污染物加以控制。处理后出水达到《污水综合排放标准》(ＧＢ8978 1996)一级标准。
    1　废水组成及水质
    该厂废水主要包括:氰化电镀的镀件清洗废水,其中含有剧毒的游离氰化物、铜氰、银氰、锌氰等络合离子;其他电镀镀件清洗废水(主要是含铜镍废水);镀液过滤和废镀液;电镀预处理时少量酸碱废水;渗漏及车间地坪冲洗废水,其中镀件清洗水占80%以上。　　
    排水水质指标为含氰废水ＣＮ-质量浓度为20ｍｇ/Ｌ,ｐＨ值为9,重金属离子废水指标为Ｃｕ2+15ｍｇ/Ｌ,Ｎｉ+15ｍｇ/Ｌ,ｐＨ值为3。
    2　工艺的选择与设计
    2.1　工艺的选择
    目前,国内外电镀废水处理的方法主要有:离子交换法,化学法,铁氧体法,生物法等[1 3],而国内多采用化学法,该法技术成熟,效果稳定可靠,较适合小型电镀厂的废水处理,本工程也采用化学法。含氰废水和重金属废水的处理工艺种类较多,有的将这几种废水分别处理,但工艺复杂,且造价高;也有的将这几种废水先混合再进行综合处理,但控制工艺较复杂,目前应用也很少。而采用先将含氰废水进行分质处理再进行混合处理的方法,不但工艺流程简单,操作方便,而且占地小,投资少,处理后水质好。 
　　本工程中含氰废水与重金属废水混排,将影响后期混合废水处理系统的效果。在这里采取含氰废水分质处理的方法,达到预期目的后,进入混合处理系统,同时重金属废水也进入混合处理系统。该系统处理工艺采取二级物化法,使在不同的处理条件下,各项考察指标均达到国家排放标准。
    (1)含氰废水处理方法。为了使处理后含氰废水与其他重金属废水的混合处理效果更佳,采用碱性氯化法处理含氰废水,以次氯酸钠为氧化剂,在碱性条件下,经过2个氧化阶段,将氰化物氧化为二氧化碳和氮气,这种处理方法彻底解决了氰化物的污染问题,而且不会带来其他污染。
    (2)混合重金属废水处理方法。采用化学中和凝聚沉淀处理法,使废水中的酸碱中和,同时使重金属离子形成氢氧化物沉淀,再将固液分离,以去除沉淀物。通过以上分析,综合考虑废水的集中处理方法,设计采用的处理基本流程见图1。

 含氰废水首先进入贮水池,在耐腐蚀离心泵抽取时,加入ＮａＣｌＯ和ＮａＯＨ溶液,在一级反应池中发生不完全氧化反应,进入二级反应池,再加入ＮａＣｌＯ和Ｈ2ＳＯ4溶液,混合液继续完全氧化反应。采用快速定性监测法测定破氰结果,处理后的合格含氰废水(不合格的含氰废水被送回贮水池,进行再处理)和其他重金属废水,分别由泵提升进入混合废水调节池,混合均质以保证后续物化处理的连续性和稳定性,然后泵入混合反应池。该池主要利用重金属离子和碱液反应,生成重金属氢氧化物而去除。在沉淀池前投加凝聚剂,增强絮凝效果。污染物在沉淀池中继续进行絮凝反应,以达到进一步去除的目的。沉淀后污泥排入污泥浓缩池,处理出水经流量计计量后排放。污泥浓缩池接纳混合反应池、沉淀池排出的物化污泥,部分污泥回流到一沉池,剩余的污泥经浓缩压滤脱水后外运处置。

2.3　单元设计
    2.3.1　分质处理系统
    分质处理系统主要是含氰废水两级反应池,是将氰氧化成二氧化碳和氮气的场所。生产中的含氰废水首先进入贮存池,其容积按废水流量4ｈ计算,采用间歇处理方式,可适当减少贮存池容积,取5ｍ3,设计外形尺寸为2ｍ×2ｍ×1.3ｍ,2座合建,采用砖混结构。贮存池中的废水经由泵抽吸,同时定量投加ＮａＯＨ溶液,调节ｐＨ值≥10,及氧化剂ＮａＣｌＯ,加入速度约为0.05ｃｍ2/ｓ,使在一级反应池中发生不完全氧化反应。其反应原理[4]为:
               ＣＮ-+ＯＣｌ-+Ｈ2Ｏ→ＣＮＣｌ+2Ｈ-
              ＣＮＣｌ+2ＯＨ^-→ＣＮＯ-+Ｃｌ-+Ｈ2Ｏ
    未完全氧化的废水进入二级反应池进行完全氧化反应。该池中需定量投加Ｈ2ＳＯ4溶液,调节水中ｐＨ值为8 9,再加入ＮａＣｌＯ溶液。其反应原理为:
    2ＣＮＯ-+3ＯＣｌ-+Ｈ2Ｏ→3Ｃｌ-+2ＯＨ-+2ＣＯ2↑+Ｎ2↑
    此阶段的氰酸盐被分解成ＣＯ2和Ｎ2,含氰废水被完全氧化分解。
    反应池分两级,有效容积约1.25ｍ3/级,设计外形尺寸为1ｍ×1ｍ×1.2ｍ。反应池配套使用耐腐蚀泵1台,用于将废水压入混合废水调节池,更换镀液时的废液回收到安装在含氰废水反应池顶的塑料桶装置内,并与其他含氰废水同时进行破氰处理。加药装置由贮药桶及塑料管阀组成,氧化剂与液碱各1套。
    2.3.2　多种金属离子混合废水综合处理系统
    该系统主要包括混合废水调节池,混合反应池,沉淀池。
    混合废水调节池接纳破氰后的含氰废水以及其他重金属废水,是水质水量综合调节的场所,以保证物化系统进水水质水量稳定,避免负荷冲击。调节池有效容积约10ｍ3,外形尺寸为2.1ｍ×2.1ｍ×2.4ｍ,2座合建,采用砖混结构,其中1池接纳废水,1池调节ｐＨ值,轮流操作,池内壁采用三脂二布玻璃钢防腐处理,并用机械搅拌,加速反应过程。调节池配套污水泵1台,调节进入混合反应池的流量,多余流量回流入调节池。
    混合反应池主要是重金属离子和碱液发生絮凝沉淀反应的场所。其有效容积约为10ｍ3,外形尺寸为2.1ｍ×2.1ｍ×2.4ｍ,分2格,轮流操作,反应池位于地面,池内壁采用三脂二布玻璃钢防腐处理,并用机械搅拌,废水在池内设计停留时间为25ｍｉｎ。
    沉淀池可进一步去除悬浮物、重金属沉淀物与ＣＯＤ等污染物,达到固液分离,使出水各项考察指标均达到排放标准。配套选用ＪＸＣ 2Ａ型组合化设备1台,处理能力4ｍ3/ｈ。配备凝聚剂投加装置1套,由低位配药桶、塑料泵、高位投加桶组成。ＣＥ-9628系列电脑超声波污水流量计1套。

 2.3.3　污泥系统
    污泥系统包括污泥浓缩池和板框压滤机。污泥浓缩池主要用于浓缩物化剩余污泥。采用砖混结构,池底设泥斗,有效容积为6ｍ3,接纳2座沉淀池排出的物化污泥。浓缩污泥由Ｉ 1Ｂ40型螺杆泵提升至压滤机脱水。压滤机型号为ＢＭＡＳ40/450Ｕ,污泥上清液及污泥压滤液排入贮水池。
    3　工程投资及运行结果
    投资17.68万元,包括土建工程,设备及材料购置,软件购置及调试,设备安装调试费和工程设计费。处理成本为0.96元/ｔ水,一次投资和运行费用较低。
    该工程2005年8月竣工并调试,出水一直很好。验收的监测数据如下:出水ｐＨ值为7.2 8.5,ＳＳ质量浓度为65 70ｍｇ/Ｌ,ＣＮ-质量浓度为0.29 0.40ｍｇ/Ｌ,Ｎｉ+质量浓度为0.75 0.83ｍｇ/Ｌ,Ｃｕ2+质量浓度为0.44 0.50ｍｇ/Ｌ,达到《污水综合排放标准》(ＧＢ8978 1996)一级标准。
    4　小结
    本工程实例显示,采用先分质处理再混合处理的方法处理含氰及多种重金属的电镀废水是可行的,出水水质指标均低于国家污水排放标准。该方法处理的废水不但出水水质好,具有良好的环境效益,而且占地小,投资少,也具有较好的经济效益,同时运行效果稳定可靠,操作简单,有很高的推广价值。
    参考文献
    [1]孟祥和,胡国飞.重金属废水处理.北京:化学工业出版社,2000.
    [2]涂锦葆.电镀废水治理手册.北京:机械工业出版社,1989.
    [3]张自杰.环境工程(水污染防治卷手册).北京:高等教育出版社,1996.
    [4]贾金平,谢少艾.电镀废水处理技术及工程实例.北京:化学工业出版社,2003.
    作者简介　赵娜,1982年生,女,在读研究生。李亚峰,1960年生,男,教授,博士,辽宁省优秀青年骨干教师,沈阳建筑大学学术带头人,系主任。现主要从事水污染控制技术教学和科研工作,承担完成了20多项科研项目,获省、部及市级科技进步奖10项,出版著作17部,公开发表论文80余篇。