广东某电镀工业园线路板生产废水处理改扩建工程
摘要: 介绍了某电镀工业园电镀废水集中处理的工程实例, 废水的主要特点是含较高浓度的Cr6+、CN- 、Cu2+、Ni+、Zn2+ 等污染物质, 且分流不彻底, 存在一定程度混排情况。改、扩建工程中分析实际情况, 将各企业生产废水分为前处理废水、含氰废水、含铬废水、综合废水、混排废水5 种废水分别进行处理, 处理后废水的各项出水指标均达到广东省《水污染排放限值》(DB 44 /26- 2001) 一级标准。该工程的废水分类方法, 对同类工业园区废水集中处理的建设有一定借鉴意义。
关键词: 电镀废水, 含氰废水, 含铬废水,分类处理
某电镀工业园区有21 家线路板生产企业, 园区建有污水处理厂, 将各企业生产废水集中进行处理。废水处理系统一期已建成投入运行, 处理水量 5 000 m3 /d, 运行期间经常出现不能全因子达标情况, 且各企业生产线扩容, 排放废水量增加, 亟需进行改、扩建工作。电镀废水处理工艺较为成熟, 关键在于污水按水质严格分流。经过调研, 从运行稳定、经济合理两个方面考虑将生产废水分为5 类, 有针对性的分类处理, 以氧化还原、中和、混凝沉淀、石灰沉淀工艺为主, 经过运行监测, 处理后出水各项指标均能稳定达标( 广东省《水污染排放限值》(GB 44 /26- 2001) 一级标准) 。
1 设计水量及水质
电镀废水处理改扩建工程总设计水量为12 000 m3 /d, 主要分流为5 种性质的废水: ① 前处理废水, 来自工件除油、除锈、除腊等工序, 占总排水量的20%, 主要污染物为油类、表面活性剂, 特点是高COD; ② 含氰废水, 来自氰化镀锌、氰化镀铜、氰化镀隔等工序, 占总水量的15%, 主要污染物为CN- 、Zn2+、Cu2+ 等; ③ 含铬废水, 来自镀铬、钝化等工序, 占总水量的20%, 主要污染物为Cr6+、Cr3+ 等; ④ 综合废水, 来自酸性镀铜、镀镍、硫酸锌镀锌、铵盐镀锌等工序, 占总水量的 35%, 主要污染物为Zn2+、Cu2+、Ni2+ 等; ⑤ 混排废水, 来自各镀槽渗漏、镀件移挂滴漏以及操作不当的跑冒滴漏的镀液及冲洗水, 占总水量的10%, 主要污染物为CN-、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr6+ 等。
废水设计进出水质见表1。
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2 原废水处理工艺存在问题与改造方案
2.1 原废水处理工艺流程
一期废水处理系统中, 废水分为含氰废水、含铬废水、酸碱废水3 类进行处理。分类处理后3 股废水混合加药沉淀, 然后过滤排放。
① 含氰废水采用二阶段碱性氯化法处理:
一阶段CN- + OCl- + H2O → CNCl + 2 OH
CNCl + 2 OH- → CNO- + Cl- + H2O
二阶段2 CNO- + 3 Cl2 + 4 OH- → 2 CO2 + N2 + 6 Cl- + 2 H2O
② 含铬废水采用还原、沉淀法处理:
Cr2O7 2- + 3 HSO3 - + 5 H+ → 2 Cr3+ + 3 SO4 2- + 4 H2O
Cr3+ + 3 OH- = Cr(OH) 3↓
③ 酸碱废水调节至碱性, 使金属离子沉淀:
Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH) 2↓
Ni2+ + 2 OH- = Ni(OH) 2↓
原废水处理工艺流程如图1。
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2.2 存在问题
电镀废水处理工艺成熟, 单就此3 类废水来看, 处理方法合理, 但是实际操作中, 由于各厂生产管理水平有限, 存在大量的手动线、滚镀线, 移挂时镀液滴漏在所难免, 滴漏液成分复杂, 既含氰又含铬, 导致地面收集废水已是混排, 此外, 交接班时清洗缸废水混排情况严重, 导致一期废水处理系统无法达标排放。
2.3 废水收集系统改造方案
结合各生产厂实际情况, 将车间废水分为5 类。每家排污企业根据排水量大小设置集水井5 个, 分别用于收集5 类废水( 详见第1 节) , 泵送至污水处理厂相应调节池。每个集水井的容积确保停留时间30 min 以上。除地面混排废水, 其余4 类废水收集管直接与相应的清洗缸溢流口及排水底阀连接, 厂家不得随意更改, 若要变更工艺路线, 需先报请镇环保所同意。
2.4 废水处理系统改、扩建方案
已有处理设施处理水量5 000 m3 /d, 现需要改、扩建为12 000 m3 /d, 复核各池体池容, 以充分利用已有构筑物、设备为原则, 兼顾平面布置与高程布置, 减少新增建设用地、降低运行费用。改造利用情况见表2。
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3 改扩建工程工艺流程及主要构筑物
3.1 工艺流程简述
电镀废水处理改扩建工艺流程见图2 所示, 图中粗框表示新建构筑物。
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① 前处理废水: 废水首先经隔油调节后进入混凝反应池, 混凝反应池分为三级, 前级投加 FeSO4 进行混凝反应, 投加量为100 mg/L, 然后调整pH 值至8.5 ～9, 后级投加助凝剂PAM, 投加量为1 mg/L, 充分混合搅拌后进入初沉池, 然后进入接触氧化池生物处理, 出水经二沉池沉淀即可达标排放。
② 含氰废水: 进行二阶段碱性氯化法破氰处理[1] , 第一阶段控制pH 值10.5 ～11, ORP 值300 ～ 400 mV, 第二阶段控制pH 值6 ～7, ORP 值600 ～ 650 mV, 氧化剂采用NaClO, 调节pH 值采用 NaOH, 自控系统控制投加量, 处理后水排入综合废水调节池。
③ 混排废水: 反应池内先调节pH 值至碱性, 进行二阶段碱性氯化法破氰处理, 完全破氰后的废水进入含铬废水调节池, 与含铬废水一起处理。
④ 含铬废水: 调节pH 值为2 ～3, 在还原池内投加NaHSO3, 控制ORP 值在300 ～350 mV, 使废水中的Cr6+ 还原为Cr3+, 然后再进入综合废水调节池。
⑤ 综合废水: 调节池出水进入反应池, 投加 Ca(OH) 2, 控制pH 值为8.5 ～9.5, 生成Cr(OH) 3、 Cu(OH) 2、Ni(OH) 2、Zn(OH) 2 等沉淀, 经沉淀分离后, 出水再经快滤器过滤处理即可达标排放。处理系统尾端设置保安系统, 若出水中重金属离子 ( 如Cu2+) 超标, 过滤出水流入中间水池, 进行pH 控制, 之后由中间提升泵提升至阳离子交换塔, 去除废水中残留金属离子。
污泥经过压滤机处理后外运处置, 滤出液进入前处理废水混凝沉淀池再进行处理。
3.2 主要构筑物及设备简述
废水处理厂的设备主要选用国内产品, 仪表均选用进口高品质产品。主要构筑物尺寸、结构及设计参数如下( 注: 所有构筑物均做防腐) :
氧化池A( 混排废水) : 尺寸为5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 钢砼结构( 改建) , HRT 为1.4 h, 设 pH/ORP 计各1 套, 设空气搅拌、1 套加碱系统、 1 套加氧化剂系统, 控制pH 值为10.5 ～11, ORP 值为300 ～400 mV。
氧化池B( 混排废水) : 尺寸为5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 钢砼结构( 改建) , HRT 为1.4 h, 设 pH/ORP 计各1 套, 设空气搅拌、1 套加碱系统、 1 套加氧化剂系统, 控制pH 值为6 ～7, ORP 值为 600 ～650 mV。
氧化池C( 含氰废水) : 尺寸为5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 钢砼结构( 改建) , HRT 为1.12 h, 设 pH/ORP 计各1 套, 设空气搅拌、1 套加碱系统、 1 套加氧化剂系统, 控制pH 值为10.5 ～11, ORP 值为300 ～400 mV。
氧化池D( 含氰废水) : 尺寸为5.0 m ×5.0 m × 4.5 m, 1 座, 钢砼结构( 改建) , HRT 为1.12 h, 设 pH/ORP 计各1 套, 设空气搅拌、1 套加碱系统、 1 套加氧化剂系统, 控制pH 值为6 ～7, ORP 值为 600 ～650 mV。
调节池( 含铬废水) : 尺寸为24.0 m ×17.0 m × 5.0 m, 1 座, 钢砼结构( 新建) , HRT 为4.6 h。还原池( 含铬废水) : 尺寸为5.0 m×5.0 m×3.0 m, 1 座, 钢砼结构( 新建) , HRT 为0.5 h, 设pH/ ORP 计各1 套, NaHSO3 计量泵2 台( 1 用1 备) , 流量45 L/min; 设搅拌空气。
调节池( 综合废水) : 尺寸为24.0 m ×10.0 m × 5.0 m, 1 座, 钢砼结构( 新建) , HRT 为7.2 h。
反应池1( 综合废水) : 尺寸为10.0 m ×2.0 m × 5.0 m, 1 座, 钢砼结构( 新建) , HRT 为15 min, 设加碱系统1 套, 设pH 计1 套, 设空气搅拌。控制pH 值为8.5 ～9.5。
反应池2( 综合废水) : 尺寸为1.5 m ×1.5 m × 1.5 m, 1 座, 钢砼结构( 新建) , 仅起投加PAM及流量分配作用, 设加PAM系统1 套。
沉淀池( 综合废水) : 尺寸为Φ15.0 m ×5.0 m, 2 座, 钢砼结构( 新建) , 表面负荷q = 1.13 m3 /(m2· h) , 有效沉淀时间约2.5 h, 中心传动刮泥机。
混凝反应池( 前处理废水) : 尺寸为15.0 m × 2.0 m×4.5 m, 1 座, 钢砼结构( 改建) , HRT 为1.6 h, 前级混凝剂FeSO4 投加量100 mg/L, 然后调整 pH 值至8.5 ～9, 后级投加助凝剂PAM, 投加量为 1 mg/L。
接触氧化池( 前处理废水) : 尺寸为14.0 m × 14.0 m ×5.0 m, 1 座, 钢砼结构( 改建) , HRT 为 9.2 h, 微孔曝气器, 供气量1 ～3 m3 /h, 服务面积 0.5 m2, 氧转移效率≥ 25%, COD 容积负荷为1.6 kg/(m3·d) 。
快滤器: 尺寸为1.9 m ×1.9 m ×3.5 m, 8 台, 钢结构, 滤速为15 m/h, 反冲水泵3 台, 2 用1 备; 冲洗时间10 min, 冲洗强度15 L/(m2·s) 。阳离子树脂交换塔: 尺寸为Φ2.0 m ×3.5 m, 8 台, 钢结构, 滤速为18 m/h, 再生泵3 台, 2 用 1 备。
4 工程调试与运行
本工程于2004 年8 月完工调试, 调试后检测结果显示, CN- 、Cr6+、COD 等主要污染物的去除效果明显, 各项出水指标均达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44 /26- 2001) 一级标准( 见表3) 。
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5 技术经济分析
本改、扩建工程新增用地约3 000 m2, 中央控制室实现对电气设备以及各在线监测仪表的远程监控和操作, 管理简便。项目总投资约700 万元, 其中设备投资为510 万元; 土建尽量利用原有池体进行改造; 电费0.35 元/m3, 药剂费2.95 元/m3。
6 结语
线路板企业产生废水水量大、污染严重, 企业自建废水处理设施投资大、运行费用高, 环保部们监管难度大, 按产业类别建设工业园区, 将生产废水进行集中处理, 符合企业自身利益需求, 也便于政府部门监管, 是地方工业发展的一个趋势。各企业原料及生产线状况不尽相同, 废水集中处理会造成废水水质复杂, 从本工程设计及运行结果看, 细致调查各企业废水, 做好分类工作, 将不同性质的来水分别预处理后再进行混合处理, 具有良好的效果。通过采用化学氧化、还原、中和、混凝沉淀和生化处理工艺的组合, 可将主要控制指标CN- 、石油类、COD、Cr6+ 及其它金属离子处理至排放标准限值以下, 实现废水的达标排放。
参考文献:
[ 1] 北京水环境技术与设备研究中心, 北京市环境保护科学研究院, 国家城市环境污染控制工程技术研究中心. 三废处理工程技术手册·废水卷[M] .北京: 化学工业出版社, 2000.
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