電鍍廢水回用及零排放處理分析

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摘要：根據電鍍廢水的水質水量特點，設計采用“化學預處理+膜系統+蒸發結晶”工藝處理電鍍廢水。工程穩定運行后，預處理系統出水Cr6+的質量濃度可以低至0.13mg/L；每天產生的回用水約225t，電導率可達424μS/cm，水質達到HB5472－91C類水標準。水處理費用約為9.7元/t，經濟效益較好；系統運行穩定，自動化程度高，能真正實現電鍍廢水零排放。

關鍵詞：電鍍廢水；預處理；回用；零排放

電鍍利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其他金屬或合金，是金屬表面的美容師[1]。在各種污染源中，電鍍廢水以其毒性大、排放量大等特點成為環保行業關注的重點[2]。因此電鍍行業實行廢水“回用”及“零排放”已成為發展的趨勢。目前，電鍍廢水回用工藝大多是在采用物化法去除重金屬離子等污染因子后，通過膜處理工藝達標回用，而膜濃水經過處理后達標排放或是經過蒸發濃縮回到鍍槽。隨著環保要求的不斷提高，研究高效、經濟、節能、環保的回用技術是電鍍廢水處理工藝的發展方向[3]。對某公司的電鍍廢水采用“化學預處理+膜系統+蒸發結晶”組合工藝進行處理，以實現電鍍廢水回收及真正的廢水零排放。

1工藝設計

1.1設計條件。廢水種類、處理量及水質情況如表1。設計每天運行時間為6h。回用水水質要求達到HB5472－91的C類水標準[4]。由于不同廢水水質差異較大，因此對廢水進行分類預處理后，混合經過膜系統進行深度處理，膜產水達到排放標準回到電鍍生產線，膜濃水進行蒸發結晶處理，形成的晶體鹽密封外運處理。1.2預處理。1.2.1工藝說明。預處理工藝流程見圖1。1）含氰廢水。含氰廢水由調節池泵入2級破氰反應槽，2級分別投加氫氧化鈉和稀硫酸調節pH后，再投入次氯酸鈉進行氧化（一級破氰反應參數：pH=10～11，氧化還原電位ORP=0.30～0.35V；二級破氰反應參數：pH=7～8，ORP=0.60～0.65V），然后自流進入還原槽1，在此槽加入氫氧化鈉調節pH在8.5左右，并加入還原劑NaHSO3將多余的NaClO進行還原。待和酸堿廢水一起后續處理。2）地面沖洗廢水。地面沖洗水泵入破氰槽2，通過投加次氯酸鈉進行一級破氰反應（ORP=0.3V），而后廢水混合到含鉻調節池中，和含鉻廢水一起進行還原沉淀處理。3）含鉻廢水。混合地面沖洗水的含鉻廢水泵入還原槽2，先投加硫酸，調節pH在2.5～3.0；投加亞硫酸氫鈉，使Cr6+被還原為Cr3+（ORP=0.23～0.27V）。然后進入反應槽，待和酸堿廢水一起處理。4）綜合處理。酸堿廢水泵入反應槽，和經過前處理后的含氰、含鉻和地面沖洗廢水一起進行氫氧化物沉淀，通過投入氫氧化鈉調整pH在8～9。而和進入絮凝反應槽中，通過聚合氯化鋁（PAC）的吸附架橋作用，與生成的氫氧化物沉淀形成絮體，同時投加重金屬捕捉劑，進一步去除剩余的金屬離子，然后進入凝聚槽，加入PAM使絮體變大，通過斜管沉淀槽實現固液分離。上清液進入中間槽，然后進入砂濾罐，去除剩余的懸浮物，通過轉移池進入膜預處理系統。5）污泥處理。斜管沉淀池污泥排入污泥池，然后用污泥泵送入壓濾機脫水，形成可堆積泥餅，泥餅定期外運至環保指定地點。壓濾機濾出水、濾布清洗水等排入地面沖洗水調節池待處理，防止二次污染。1.2.2主要設備。各廢水調節池設計停留時間為8h，均為鋼筋混凝土結構。反應槽體詳細設計參數見表2。斜管沉淀槽設計水力表面負荷1.5m3/(m2•h)，材質為不銹鋼306L，砂濾罐設計處理量為44m3/h，尺寸為準2.2mm×3.5mm，材質為碳鋼襯膠。各提升泵按照設計流量和提升高度配置，過流材質為氟塑料或316L。1.3回用處理工藝。1.3.1工藝說明。回用處理工藝流程見圖2。預處理后的廢水經增壓后進入自清洗過濾器，去除原水中大顆粒或有棱角的雜質和懸浮物。經超濾進一步過濾，產水通過板式換熱器進入一級反滲透，濃水經過濃水反滲透膜進一步濃縮，一級和濃水反滲透膜的產水均進入回用水池，待回用到生產線。1.3.2主要設備配件。回用系統主要組件是超濾膜和反滲透膜。采用PVDF外壓式超濾膜組件28支。每支膜有效過濾面積為40m2，運行跨膜壓差為60～100kPa。一級RO膜采用BW30FR-400/34i聚酰胺卷式復合膜42支，設計出力44m3/h；濃水RO膜采用SW30HRLE-400聚酰胺卷式復合膜22支，設計出力11m3/h。1.4濃水處理工藝。1.4.1工藝說明。濃水池的濃水通過泵進入蒸發結晶系統的蒸發器，經過蒸發濃縮后進入結晶器，使濃液成為晶漿，再經過離心進行固液分離，母液回流至濃水池，晶體密封外運作固廢處理，最終達到廢水零排放的效果。1.4.2主要設備。此工程濃水處理工藝為MVR（機械再壓縮式）蒸發結晶。所采用的壓縮機蒸汽量設計為1.172t/h，功率為52kW；強制循環蒸發器的材質為TA2，蒸發量為1.172t/h，換熱面積為129m2；結晶分離器和板式換熱器均為TA2；所有配套泵根據水力平衡確定流量。

2運行效果

整套工藝系統大部分實現自動化運行，預處理系統、回用系統和濃水處理系統均發揮各自功能。每天8：00、10：00、13：30、15：30、17：00進行取樣檢測，連續1周的平均作為檢測結果。運行效果詳見表3和表4。設計以實現“廢水零排放”為原則，廢水處理后85%回用到生產工藝用水，經過工程實際運行，預處理后的水可以達到GB21900－2008要求[5]；且滿足中水回用系統進水水質要求，中水系統處理后回用水水質可以達到HB5472－91的C類水標準。工程運行費用主要包括人工費、動力費、藥劑費以及設備維保費（儀器儀表維護及反滲透膜折舊費等），合計約為9.7元/t，折合每天運行費用約為2550元。反滲透膜每天產淡水約225t，按自來水價3元/t計，每天節約水費約675元。

3結束語

通過“化學沉淀+一級反滲透+濃水反滲透”使電鍍廢水實現回收，同時利用“蒸發濃縮”工藝處理反滲透產生的濃縮液。反滲透回收率可達85%，所產生的濃縮液含鹽量高、含水率低，從而降低蒸發濃縮系統的負荷，節約運行成本，且最終實現電鍍廢水的零排放。整套工藝自動化程度高，可保證長期穩定運行。預處理系統出水Cr6+的質量濃度可以低至0.13mg/L，回用水系統電導率可以達到424μS/cm。運行費用較低，水處理費用約為9.7元/t，每天產生的回用水約225t。

參考文獻：

[1]姜玉娟,陳志強.電鍍廢水處理技術的研究進展[J].環境科學與管理,2015,40(3):45-48.

[2]李峰,吳欲,胡如南.我國電鍍廢水處理回用的現狀及探討[J].電鍍與精飾,2011,(10):17-20,30.

[3]邵曉明.電鍍廢水處理技術研究現狀及展望[J].基層建設,2017,18(2):36-38.

[4]金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質規范:HB5472－91[S].[5]電鍍污染物排放標準:GB21900－2008[S].

作者:張玉紅 陳志華 單位:湖南中車環境工程有限公司