分質處理+生化組合工藝處理電鍍廢水

郝曉娟 臧慧慧 李 敏 王棗棗*

(1.南京大學環境規劃設計研究院集團股份公司，江蘇 南京 215000；2.江蘇潤環環境科技有限公司，江蘇 南京 210009)

隨著我國電鍍行業的發展，電鍍生產加工過程產生的含有大量重金屬、有機物等物質的產生的電鍍廢水，其成分復雜，可生化性差，重金屬毒性高[1-3]。如果不進行有效處理，排入環境會對水體、土壤甚至整個生態環境造成破壞[4-7]。針對工業生產中電鍍廢水水量大、水質成分復雜、污染物濃度高、去除難度大，常見的單一的處理方法(如吸附法[8，9]、離子交換法[10]和化學法[11，12])已經無法滿足電鍍行業產生電鍍廢水，從而更加加大了工業電鍍廢水處理的難度和處理的徹底性。

某金屬器材零配件企業，主要從事金屬紡織器材零配件、不銹鋼裝飾材料的生產和銷售，主要的金屬零部件需要電鍍，電鍍生產線產生的廢水主要為前處理廢水、綜合廢水、含鉻廢水、含鎳廢水、地面沖洗水等其他廢水，其廢水具有重金屬毒性高、生化性差、水質和水量變化大成分復雜等特點，較難處理。因此，采用分類收集、分質處理對含鎳廢水、含鉻廢水、含鋅廢水和綜合廢水進行預處理。并進行預處理+水解酸化+AO+PACT+臭氧+生物濾池等相結合的工藝進行處理，使處理后出水水質要求達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3標準、《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類標準。以實現電鍍廢水無害化處理及回收利用的效果。

1 工藝設計

1.1 設計條件

廢水種類、處理量、水質情況及排放標準如表1。

表1 各種電鍍廢水處理量及水質

由于不同廢水水質差異較大，因此對廢水進行分質預處理后，混合進過生化系統進行深度處理。要求本項目的工藝廢水經過預處理+生化處理后，出水水質達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3標準、《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類標準。

1.2 工藝說明

(1)前處理廢水處理系統

前處理廢水，將pH控制在7左右，投加PAC和PAM[13，14]攪拌后進入組合氣浮系統，氣浮處理后浮渣可直接委外處置，氣浮產水接入混合廢水收集池。前處理廢水預處理工藝流程見圖1。

圖1 前處理廢水預處理工藝流程圖

(2)含鎳廢水處理系統

含鎳廢水中鎳離子通常以離子態存在[15]，調整pH至9～9.5，投加PAC和PAM混凝沉淀后出水溢流入中間水箱以備深度處理，沉淀池污泥抽入污泥池經過壓濾機壓濾后干泥委外，壓濾液回流至混凝池。沉淀池出水將pH自動調回至7-8，經過砂炭濾系統和超濾系統降低濁度，再經過海水淡化膜系統，反滲透產水直接回用，反滲透濃水接入混合廢水收集池。含鎳廢水預處理工藝流程見圖2。

圖2 含鎳廢水預處理工藝流程圖

(3)含鉻廢水處理系統

含鉻工藝水先進行酸性還原將6價鉻還原為3價鉻(控制pH在2-4，投加還原劑)，再將pH調節至7左右投加PAC和PAM混凝沉淀后出水溢流入中間水箱以備深度處理。沉淀池污泥抽入污泥池經過壓濾機壓濾后干泥外運，壓濾液回流至混凝池。沉淀池出水經過砂炭濾系統和超濾系統降低濁度，再經過海水淡化膜系統，反滲透產水直接回用，反滲透濃水接入混合廢水收集池。含鉻廢水預處理工藝流程見圖3。

圖3 含鉻廢水預處理工藝流程圖

(4)綜合廢水(包括含鋅廢水)處理系統

綜合廢水主要來自酸活化、中和、酸銅清洗、鍍鋅清洗、酸洗、鍍前漂洗等生產工序的清洗水，綜合工藝水經過pH調節至8左右，投加PAC和PAM混凝沉淀后出水溢流入中間水箱以備深度處理。沉淀池污泥抽入污泥池經過壓濾機壓濾后干泥委外，壓濾液回流至中間水箱與綜合廢水混合處理。中間水箱的水經過砂炭濾系統和超濾系統降低濁度，再經過抗污染反滲透系統，反滲透產水直接回用，反滲透濃水接入混合廢水收集池。綜合廢水預處理工藝流程見圖4。

圖4 綜合廢水預處理工藝流程圖

(5)混合廢水處理系統

含鎳、含鉻、含鋅、綜合廢水在經過預處理系統之后與廠界其他廢水混合，混合廢水進入生化處理系統。生化處理系統采用水解酸化+AO+PACT+臭氧+生物濾池工藝，工藝通過缺氧、好氧交替變化的環境反應過程，利用活性炭與活性污泥法的協同作用[16]，強化COD、氨氮、總氮、磷的去除。考慮到電鍍廢水的特點，為保證中水回用系統的穩定進行，特將中水回用設置在生化處理之后。處理后的廢水進入中水回用膜系統，通過過濾、UF和RO等膜處理，使處理后的出水達到回用標準。同時膜系統產生的濃度較大廢水通過沉淀去除，出水在經過活性炭吸附和樹脂吸附后達標排放?；旌蠌U水預處理工藝流程見圖5。

圖5 混合廢水處理工藝流程圖

(6)污泥處理系統

各廢水處理系統沉淀池排放污泥進入相應的污泥池，然后進入污泥濃縮池進行濃縮，上清液回流至相應的調節池進行再處理，濃縮污泥由壓泥泵泵入板框壓濾機進行固液分離，濾液回流至相應的調節池進行再處理，固化污泥委外處理。

2 主要構筑物及工藝參數

該工藝主要構筑物以及主要工藝設備及其參數如表2和表3所示。

表2 主要構筑物匯總表

序號構筑物名稱規格(m)池體容積(m3)結構數量(座)46綜合事故池30.8*6.3*4.5873.18鋼砼/地下式1

表3 主要工藝設備匯總表

3 工藝調試運行情況

系統調試完成后投入運行，經當地環境保護監測站連續取樣測試，結果表明廢水經整套系統處理，采用預處理+水解酸化+AO+PACT+臭氧+生物濾池等相結合的工藝進行處理，將電鍍廢水中的重金屬離子以及有機物污染物去除，同時實現廢水的高效回用。其中，各類廢水經過預處理+生化處理之后(見表4)，廢水中的總鎳在預處理之后由79 mg/L下降到5.72 mg/L，去除率達到92.8%；廢水中的六價鉻由18 mg/L下降至2.5 mg/L，去除率達到96.1%，總鉻由18 mg/L下降至4.23 mg/L，去除率達到76.5%；廢水中的總鋅由221 mg/L下降至5.63 mg/L，去除率達到97.5%；其余污染物再經過生化處理之后，均能達標。因此對于各類含重金屬廢水的預處理工藝對成分復雜、質量分數較高的電鍍廢水處理效果較好，且是必需的處理步驟，為后期混合其他廢水進行后續處理起到決定性作用。在對各類重金屬含量高的廢水預處理后與其他廢水混合進入水解酸化、AO、PACT、臭氧、生物濾池等工藝的進一步處理后，其最終出水明顯優于《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3標準、《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類標準，達到當地廢水排放水質要求。

表4 各類廢水的處理情況一覽表

4 工程特點與總結

針對本項目中電鍍廢水水質復雜的特點，采取對廢水分流收集、分質處理的方式。對含鎳、含鉻、含鋅和綜合廢水分別進行預處理，再與其他低濃度廢水混合，經過水解酸化、AO、PACT、臭氧、生物濾池等生物化學處理，整個工藝運行穩定，效果良好。

(1)分流收集和分質預處理均能起到了均質、均量的作用。保證在一定的調節時間內能通過物化預處理降低其重金屬毒性和提高其可生化性。

(2)生化工藝通過缺氧、好氧交替變化的環境反應過程，利用活性炭與活性污泥法的協同作用，強化COD、氨氮、總氮、磷的去除保證生化處理效果。

(3)處理后的廢水進入中水回用膜系統，通過過濾、UF和RO等膜處理，使處理后的出水達到回用標準，能有效的減少尾水的排放，增加水資源回用效力。

5 結論

由于電鍍廢水中的重金屬離子濃度高，沖擊負荷大，色度高，可生化性差。因此，單一的生化處理很難達到排放要求，而分流收集、分質處理對高濃度重金屬廢水進行預處理，保證了后續生物處理以及深度處理的高效性。經過預處理工藝之后，出水的總鎳、六價鉻、總鉻和總鋅的去除率分別達到75%以上，水質分別為5.72 mg/L、2.5 mg/L、4.23 mg/L和5.63 mg/L。在綜合調節池混合其他低濃度廢水之后，經過水解酸化、AO、PACT、臭氧、生物濾池等生物處理以及深度處理工藝之后，其最終出水總鎳、六價鉻、總鉻和總鋅的去除率分別達到90%以上，水質分別為0.01 mg/L、0.09 mg/L、0.5 mg/L和0.65 mg/L。明顯優于《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3標準、《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)Ⅴ類標準，且出水穩定，處理效果良好。本處理工藝中利用分流收集、分質處理、預處理+生化處理相結合的方式，能夠全面的處理廠區內的高濃度重金屬廢水和其它濃度一般廢水，相較于以往的同類廢水處理的單一性和不穩定性，具有一定的優勢。