含鎳電鍍廢水處理設備的設計與調試

王熙雛,　范　宏

(1.蘇州工業職業技術學院，江蘇 蘇州　215104； 2.上海電力學院 電氣工程學院，上海　200090)

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含鎳電鍍廢水處理設備的設計與調試

王熙雛1,范宏2

(1.蘇州工業職業技術學院，江蘇 蘇州215104； 2.上海電力學院 電氣工程學院，上海200090)

摘要：針對電鍍含鎳廢水特點與企業回用要求，設計了一種自動化含鎳廢水處理設備，推出其結構圖。并著重介紹廢水處理設備的安裝調試過程，對調試過程中的常見故障進行了分析和解決。該設備投入使用后，運行可靠，適用性強，經濟效益高。

關鍵詞:電鍍廢水處理； 鎳； 設計； 安裝； 調試； 故障

Design and Debugging of Nickelcontaining

Wastewater Treatment Equipment

WANG Xichu1, FAN Hong2

(1.Suzhou Institute of Industrial Technology,Suzhou 215104,China;2.Shanghai University of Electric Power,College of Electrical Engineering,Shanghai 200090,China)

Abstract:In view of the characteristics and reutilization requirements of the nickel containing wastewater treatment, a kind of automatic nickel-containing wastewater treatment equipment was designed, and its structure was introduced. The installation and debugging process of the wastewater treatment equipment were emphatically introduced, and the common faults in the process of debugging were analyzed and solved. After the equipment was put into service, the operation is reliable with strong applicability, and the economic benefit was high.

Keyword: wastewater treatment;nickel;design;installation;debugging;fault

引言

隨著工業生產規模的擴大，環境污染越來越嚴重，尤其是水污染，這將帶來一系列生態問題。因此，國家對環保越來越重視，廢水處理設備成為了工業化生產企業中常見的設備，尤其是電鍍行業。電鍍廢水處理包括含鎳廢水、含氰廢水及綜合廢水處理等[1]。本文針對某汽車配件企業的電鍍車間所產生的含鎳廢水，根據技術成熟、經濟合理的原則，對廢水處理設施進行優化組合，設計了一種自動化控制的含鎳廢水處理設備，并對其調試運行，根據運行結果，此設備適用性強，達到了環保、清潔生產的要求。

1廢水處理設備的設計

本設計以含鎳廢水處理為主要研究目標，廢水處理過程包括從車間產出的原廢水經過預處理后到含鎳中間水池，經過濾器過濾，再進入RO(反滲透)裝置，達到淡水回用，濃水循環處理的目的。設計的廢水處理設備包括pH儀表、氧化還原電位自控儀(ORP)、反應槽及投藥組件等[2]。

1.1廢水處理設備結構

含鎳廢水處理設備的主要結構如圖1所示。

圖1　含鎳廢水處理設備結構示意圖

含鎳廢水從原水池中通過進水泵進入反應器，加藥槽向反應器中加入酸堿，通過風機加速反應過程，使藥劑與廢水充分反應，達到酸堿中和，通過混凝劑(PAC)、絮凝劑(PAM)混凝絮凝作用，使其沉淀。預處理后的水進入中間水池，通過袋式過濾器、砂濾器、碳濾器、精密過濾器及超濾(UF)過濾器過濾，再經RO裝置處理后進入中間水箱，最后流入回用水箱。

反應器中的pH探頭1所對應的pH儀表與控制器相連，控制加藥槽的加酸量或加堿量，使pH達到預設的范圍。電導率(CM)探頭所對應的3個CM儀表與控制器相連，當其中任意一個值超出預定值時，控制器上的報警器會響，工作人員要對設備進行檢查與維修。另外控制器還與浮球液位器相連，用液位器判斷液位是否到達預設值，通過連接的模擬開關控制對應泵的開閉[3]。

1.2廢水處理設備的預期參數

在設計廢水處理設備時，需對其理想狀態進行預測，主要考慮的參數有：pH、水壓、進水量與產水量及水質要求。通過調節以上幾個參數達到理想的預期效果，如表1所示。

表1預期效果及參數

參 數預期效果及調節方式pH1.加酸或加堿使廢水的pH為7~8;2.pH探頭將pH反映到與控制器相連的pH顯示儀表上,通過設定pH儀表的參數自動控制加藥泵的開啟,當pH>8時,啟動加酸泵,當pH<7時,啟動加堿泵。水壓1.幾種部件的正常水壓為:袋式過濾器0.3MPa,精密過濾器0.15MPa,UF過濾器濃水壓力0.25MPa,RO裝置11MPa;2.采用能承受1.6MPa的加厚管道,在泵上安裝壓差開關,防止在泵的壓力過大或閥門未開的情況下,水壓過大而打爆水管的情況發生。當壓力大于設定值時,壓力開關有信號,會斷開電源;3.通過水管和過濾器上安裝的壓力表調節水壓達到正常值。進水量與產水量1.根據企業對回用水與廢水產量的要求,以及膜的淡水與濃水的產水比例,計算所需的膜個數,本設計采用了4個UF過濾器與8個RO膜;2.根據流量計的示值調節閥門,控制濃水產量,提高淡水產量;3.淡水與濃水的產量之和與進膜的水量相等。水質要求1.根據排放標準以及企業對回用水產量的需求,通過CM儀表來觀測水質是否達標;2.注意連接管路不能漏水以及美觀等細節。

1.3廢水處理設備特點

本設計具備以下特點：

1)其他廢水處理設備在使用時，加藥過程中往往會出現一次性酸、堿加多的情況，故在設計設備時，在中間水箱和回用水箱中安裝pH探頭實現終端pH檢測，從而控制酸堿的調整；

2)RO裝置主要包括：一級RO高壓泵、一級RO膜組、水箱；二級RO高壓泵、二級RO膜組、清洗裝置，能夠去除水中的陽離子和陰離子，保證生產用水。清洗裝置具有自動沖洗功能，從而保護反滲透膜；

3)浮球液位器將檢測的液位信號傳遞給控制器，控制器通過模擬開關自動控制泵的開閉，提高了工作效率；

4)在泵上安裝壓差開關來控制泵的開閉，防止水壓過高打爆水管的現象發生。

2廢水處理設備的安裝調試過程分析

廢水處理設備的安裝調試過程分為兩部分，一是自動化控制方面的電箱部分，二是管路的水壓水質部分。在調試過程中要嚴格按照規程去操作。如不可在關閉閥門下打開高壓泵，否則會引起水壓過高而打爆管道；加酸加堿時，要佩戴防護用具、穿耐酸堿服等。

2.1設備安裝

設備安裝要符合布局合理、設計美觀及經濟合理的原則，根據車間的實際場地，安排現有的部件，還要考慮盡可能地節約管件。布局之后先安裝大件的裝置(如RO裝置、UF超濾、水箱等)，再安裝小物件(如水泵等)，將各部件安裝好后再連接管件，實現各部件之間的連接(包括安裝閥門、活接、三通及彎頭等)，布線后要安裝線管，搭橋接應使其美觀。

設備安裝時要注意管道的橫平豎直，精確測量管道，防止管道傾斜；膠水粘貼前要擦拭管件，防止漏水；安裝一些易碎的精密儀表(如壓力表)時要小心謹慎；安裝時要注意人身安全，尤其是高空作業時；注意一些電器元件的接線(如常開常閉的接線)；做好防水設施，防止漏水，噴水而導致水碰到電源線或者各種電器元件的接線部分。

2.2線路檢查

首先檢查電路的連接是否正確，然后關閉主回路的斷路器，逐個點動面板上的開關，試著拉起浮球開關和壓力開關來檢測交流接觸器是否吸合，若能吸合表明此回路沒有問題；針對pH儀表的檢測，先插上一個pH探頭并調節pH的測量范圍，以實現模擬測試。

2.3設備調試

線路檢查無誤后，再檢查管路的閥門是否有效。然后進行沖洗，首先對砂濾器和碳濾器進行沖洗。因為這兩個部件里的石英砂和活性碳本身比較臟，打開排放閥，以袋式過濾器的最大壓力進行沖洗，沖洗有三種狀態，包括正洗、反洗和運行狀態。調整正洗和反洗狀態進行清洗，同時關閉精密過濾器前面的閥門，不能讓臟水流進精密過濾器，當罐中的雜質過多而產生堵塞時，管道內壓力變大，此時要更換狀態。沖洗5h后，雜質被沖洗干凈。然后關閉排放閥，打開UF過濾器的排放閥，關閉RO裝置前的閥門，防止臟水進入RO裝置。將碳濾器和砂濾器的閥頭調到運行狀態，沖洗UF過濾器1h，關閉排放閥，打開進入RO裝置前的通向廢水池的閥門。

調節含鎳中水泵的旁通閥門，使袋式過濾器水壓在0.25MPa左右，進入砂濾器和碳濾器查看精密過濾器的壓力。若水壓在0.1～0.2MPa之間，則不需調節閥門，若不在此范圍則慢慢調節；進入超濾器，要打開濃水的產水閥門，使濃水壓力在0.2～0.3MPa之間，不能超過0.4MPa。否則壓力過高，損壞UF超濾膜。調節水壓正常后，打開進入RO裝置的閥門，關閉進入廢水池的閥門。打開兩個RO高壓泵，打開RO裝置出水通向廢水池的閥門，調節高壓泵的旁通閥門使水壓為10～12MPa之間，調節濃水出水閥門，使淡水出水產量達到企業需要的標準。

關閉排放閥，讓水通過RO裝置進入中間水箱，RO裝置分為一級RO和二級RO，一級RO產生的淡水會進入一級淡水箱，用此淡水通入二級RO的膜，出來的濃水進入污泥池，用壓濾機壓縮處理，排出的淡水流入中間水箱，最后到回用水箱；壓縮后含鎳的污泥集中處置。

沖洗30h后，相當于進入了正式運行狀態，期間要觀察系統有無漏水、水壓有無變化和淡水產量有變化等現象發生。同時觀察CM儀表的示值是否達到水質標準。若示值無變化，首先要校準儀表。若儀表無問題，則需重新檢查管路。若管路正常，那可能是膜被堵塞了，需對膜進行反洗(用pH為2.5的酸液在沖洗水箱中沖洗2h后用pH為7左右的水沖洗0.5h)，再正常沖洗。若pH為正常值，則關閉回用水箱的的排放閥，將回用水箱內的水送至車間生產線回用[4]。

2.4設備開機前注意事項

開機運行時，往往會產生許多問題，如噴水、面板閃爍或泵反復開閉等，開機前需要注意的事項，如表2所示。

表2開機前注意事項

注意點注意內容控制配電箱的電源1.確保電源電壓為380V,并有接地線。水箱及水池中的液位1.開機前要查看各水箱及水池的水位;2.采用壓差開關保護和浮球液位器,實現自動控制,保證水箱在無水情況下不能出水,滿水情況下不能進水。管路閥門的開閉情況1.開機前保證管路的通暢;2.閥門較多,開機前需檢查閥門開閉情況,雖然壓力開關保護會迅速地開關機器,但會造成泵快速地反復開閉,指示燈閃爍不停,同時會損壞泵。活接的松緊情況1.開機前務必擰緊每一個活接,避免開機后出現漏水、噴水或爆水等現象。

2.5常見故障分析

從理論上看，設計能夠達標，但是在設備的實際調試過程中會因為一些因素出現以下常見問題。

1)設備啟動問題。設備無法啟動，首先檢查配電箱是否通電；若正常，檢查中間水池是否無水從而導致浮球液位器斷開，使得中水泵無法工作；檢查中水泵中有無空氣，若有，灌水排出空氣。

2)儀表顯示問題。pH儀表、CM儀表及壓力表顯示值偏大的情況時有發生，首先校準儀表；若儀表正常，則考慮其他原因。如CM儀表示值錯誤，可能是管路問題或RO膜被堵塞，需要沖洗管道或膜。

3)泵的問題。若泵反轉，要及時調整相位；若泵無法抽水，應考慮泵內含有空氣，應停機旋轉泵上面的放氣螺栓，排凈空氣。

4)產水問題。若產水量不達標，可以調節中水泵增大流量，調節濃水出水閥門減少RO濃水的排放量，使得淡水出水產量達標；若產水水質不達標，需要不斷地沖洗管路及濾膜1～2d[5]。

3運行效果及成本

含鎳廢水處理設備經過反復調試與3個月的試運行后，運行平穩。目前已投入使用1年，各項指標均達到設計要求。原水為電鍍車間產生的磷化清洗廢水，鎳質量濃度為8mg/L，pH為3~4，經過反應器預處理后，鎳質量濃度為2mg/L左右；通過多種過濾裝置與反滲透裝置處理后的淡水產量為80%，鎳質量濃度為0.1mg/L以下，電導率在15ms/m以下，pH穩定在7~8，淡水流入回用水箱，返用到生產線，濃水則流入沉淀池進行沉淀與結晶，水排放到緩沖池待后續處理，污泥經壓濾機壓濾后外運，由此形成了循環用水系統，達到了清潔生產的目的，符合排放要求[6]。

車間廢水日常處理水量為16m3/d，淡水產量為12.8m3/d，按處理速率為2m3/h計算，工作t為8h。本設備采用自動化控制，只要記錄儀表示值即可，操作人員可由其他崗位人員兼職，免去了人工費，電費為27元/d，藥劑費用為8.8元/d，設備折舊費為27.4元/d，廢水處理成本約為3.95元/m3，具有較好的經濟效益、環境效益和社會效益。

4結束語

本含鎳廢水處理設備通過對各種高效處理設施的優化組合，達到了性價比的最優化，降低了系統造價與運行成本，經投入使用后，運行穩定，操作管理簡單，適用性強，對電鍍行業的可持續發展具有重要意義。

參考文獻

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[3]梁森,王侃夫,黃杭美.自動檢測與轉換技術[M].第3版.北京:機械工業出版社,2013:89-92.

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[5]王剛.廣東省電鍍廢水處理技術現狀與達標分析[J].電鍍與涂飾,2014,(20)：891-895.

[6]楊偉志.自動化電鍍廢水綜合處理與回用工程設計[J].環境工程,2013,(01)：15-18.

基金項目：國家自然科學基金資助(51307104)

收稿日期：2015-09-20修回日期： 2015-10-20

中圖分類號：X781.1；TQ11

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.02.008