電鍍園區(qū)廢水提標(biāo)改造工程實(shí)例介紹

侯愛國(guó)

（靖江市華晟重金屬防控有限公司，江蘇 靖江 214500）

在如今重金屬污染綜合防治的形勢(shì)下，發(fā)展電鍍工業(yè)園區(qū)建設(shè)，將區(qū)域內(nèi)分散的電鍍企業(yè)集中起來進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、集中治理已成為電鍍行業(yè)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的必然趨勢(shì)［1］。因此電鍍園區(qū)廢水的提標(biāo)改造及達(dá)標(biāo)排放是有效控制重金屬污染的有效途徑，對(duì)解決區(qū)域水環(huán)境具有較大的意義［2］。以靖江市電鍍園區(qū)廢水提標(biāo)改造工程為例，在原有處理工藝基礎(chǔ)上，采用高級(jí)氧化（芬頓、電化學(xué)、微電解及臭氧氧化）和生化（厭氧水解-兩級(jí)A/O+PACT-MBR 工藝）工藝組合能夠強(qiáng)化去除廢水中絡(luò)合物及難降解有機(jī)物，提高可生化性，實(shí)現(xiàn)重金屬、COD、氮磷等指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）表3規(guī)定的特別排放限值。

1 工程概況

靖江市電鍍園區(qū)規(guī)劃建設(shè)主要內(nèi)容為：4 幢電鍍車間、1幢綜合服務(wù)樓、設(shè)計(jì)日處理能力6000噸污水處理中心及配套供水、供電、供汽、廢水收集管網(wǎng)等設(shè)施，涉及電鍍種類包括鋅、銅、鎳、鉻、金、銀等。電鍍企業(yè)排放的廢水主要來自于鍍件前處理和各電鍍工段后的清洗工序，根據(jù)其產(chǎn)生來源，園區(qū)內(nèi)廢水分為以下六股：

（1）含鉻廢水：主要來自鍍鉻生產(chǎn)線及所有鈍化工序產(chǎn)生的清洗水，主要污染物為六價(jià)鉻、三價(jià)鉻等；

（2）含鎳廢水：主要來自電鍍鎳、化學(xué)鍍鎳等不同形式的鍍鎳工序產(chǎn)生的鍍后清洗水，主要污染物為氯化鎳、硫酸鎳及部分絡(luò)合態(tài)鎳、次磷亞磷等；

（3）綜合清洗水：主要來自酸洗、酸活化、中和、鍍鋅、酸性鍍銅及少量焦磷酸鹽鍍銅工序的清洗水，主要污染物為酸及鐵、鋅、銅等金屬及總磷，成分相對(duì)簡(jiǎn)單；

（4）含氰廢水：主要來自氰化鍍銀、氰化鍍銅等升產(chǎn)線產(chǎn)生的鍍后清洗水，主要污染物為氰化物、銀銅等各類重金屬；

（5）前處理有機(jī)廢水：主要來自前處理工序除油廢水，含油量大、廢水COD濃度較高；

（6）混排廢水：主要來自車間沖洗地坪及生產(chǎn)線跑冒滴漏等，水量少但廢水成分較復(fù)雜。

根據(jù)《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）要求，六價(jià)鉻、總鉻及總鎳等一類污染物須滿足在相應(yīng)處理設(shè)施排放口達(dá)標(biāo)，所有廢水經(jīng)預(yù)處理混合后，其余指標(biāo)在企業(yè)廢水總排放口達(dá)標(biāo)。原有處理工藝進(jìn)水為園區(qū)內(nèi)電鍍企業(yè)生產(chǎn)排水，排水執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）中表2 排放限值，具體進(jìn)出水水質(zhì)如下表1；考慮原有處理工藝出現(xiàn)異常后可能引起的水質(zhì)波動(dòng)，提標(biāo)改造工程將原有處理工藝中出水水質(zhì)適當(dāng)放大作為進(jìn)水，最終排水執(zhí)行《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）表3特別排放限值，具體進(jìn)出水水質(zhì)如下表2。

表1 原有處理工藝進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Quality of influent water and discharge standard of original treatment process

表2 提標(biāo)改造工程進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Quality of influent water and discharge standard of standard upgrading and reconstruction project

2 廢水處理工藝

電鍍廢水主要污染物是重金屬、有機(jī)物及部分絡(luò)合物等，由于電鍍園區(qū)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)線眾多，排放廢水呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

（1）各股廢水間歇排放，來水水質(zhì)和水量變化快，水質(zhì)波動(dòng)大，沖擊負(fù)荷較高；

（2）電鍍生產(chǎn)線難以做到徹底的分類、分質(zhì)排放，不可避免廢水存在混排現(xiàn)象，導(dǎo)致水質(zhì)狀況復(fù)雜；

（3）綜合廢水和前處理廢水有機(jī)物濃度高，生化系統(tǒng)影響因素多；

（4）各股廢水普遍無機(jī)鹽濃度高，可生化性偏低，生化處理負(fù)荷低；

（5）廢水金屬離子濃度高，并且存在一定量的絡(luò)合物，廢水處理系統(tǒng)污泥量大。

針對(duì)上述廢水特點(diǎn)，提標(biāo)改造工程項(xiàng)目首先在各股廢水分類收集的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化每股廢水的預(yù)處理工藝，降低主要重金屬污染物濃度的同時(shí)提高廢水可生化性，再依靠生化系統(tǒng)微生物的吸附降解、吸收、絮凝等作用機(jī)制進(jìn)一步去除殘余的有機(jī)污染物及重金屬，這種工藝組合在廢水處理量較大的情況下是相對(duì)高效且經(jīng)濟(jì)的［3］，提標(biāo)改造后整體工藝流程如圖1所示。

圖1 提標(biāo)改造后整體工藝流程圖Fig.1 The flow chart of overall process after standard upgrading and reconstruction

2.1 含鉻廢水預(yù)處理

原有處理工藝采用焦亞硫酸鈉還原六價(jià)鉻，工藝成熟可靠，過程控制pH 在2～3 之間，控制ORP 在250～300 mV 之間，還原反應(yīng)完成后，加堿提高廢水pH至8.0～8.5，Cr3+即生成Cr（OH）3沉淀，進(jìn)入混凝沉淀池，進(jìn)行固液分離。

由于GB21900—2008 表3 排放標(biāo)準(zhǔn)極為嚴(yán)格，提標(biāo)改造工程中含鉻廢水經(jīng)一級(jí)焦亞還原沉淀后的出水，二級(jí)采用微電解工藝，利用鐵碳的高電位差，形成無數(shù)的原電池，繼續(xù)對(duì)廢水進(jìn)行破絡(luò)和氧化還原處理［4］，再加堿中和，利用鐵鹽二級(jí)混凝沉淀。最終出水采用預(yù)留浸沒式平板超濾膜去除總鉻，確保總鉻指標(biāo)在鉻排口達(dá)標(biāo)。

2.2 含鎳廢水預(yù)處理

化學(xué)鎳廢水主要含有次亞磷及絡(luò)合態(tài)鎳，一般須單獨(dú)收集。原有處理工藝中預(yù)處理采用芬頓氧化破絡(luò)，加堿混凝經(jīng)壓濾去除大部分總磷及部分總鎳后匯入含鎳廢水系統(tǒng)。后續(xù)用次鈉氧化破絡(luò)，再加混凝劑和堿控制廢水pH 大于10，通過混凝沉淀去除大部分總鎳以及其它重金屬。

由于含鎳廢水絡(luò)合物的存在，提標(biāo)改造工程中采用電化學(xué)工藝是一種快速、經(jīng)濟(jì)的去除廢水中金屬和絡(luò)合物的方法［5］。一級(jí)反應(yīng)采用酸性條件下芬頓氧化后中和混凝沉淀工藝，二級(jí)反應(yīng)繼續(xù)通過電化學(xué)高級(jí)氧化工藝進(jìn)一步去除絡(luò)合物。最終出水由預(yù)留鎳樹脂吸附保障系統(tǒng)把關(guān)，確保總鎳指標(biāo)在鎳排口達(dá)標(biāo)。

2.3 混排廢水預(yù)處理

混排廢水中含有銅、鎳、鉻、鋅、氰化物等，廢水成份復(fù)雜。提標(biāo)改造工程中增加獨(dú)立的混排廢水處理系統(tǒng)，首先采用二段堿性次鈉氧化法破氰、破絡(luò)，經(jīng)沉淀去除銅、鎳、鉻、鋅等重金屬，后續(xù)進(jìn)行二級(jí)反應(yīng)，采用微電解、焦亞硫酸鈉還原后混凝沉淀工藝，繼續(xù)去除殘余銅、鎳、鉻、鋅等金屬，然后排入后續(xù)生化系統(tǒng)處理，去除有機(jī)物、氮磷等。

2.4 生化處理工藝

電鍍廢水整體含有的有機(jī)物濃度雖不高，但仍屬于難降解的有機(jī)廢水，提標(biāo)改造工程生化主體工藝采用“厭氧水解—兩級(jí)A/O 工藝（PACT）-MBR 工藝”，通過強(qiáng)化前端物化預(yù)處理和厭氧水解盡可能地提高廢水的可生化性，降低廢水有機(jī)物濃度，使后續(xù)的好氧生物處理運(yùn)行穩(wěn)定，降低生化指標(biāo)實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。

在好氧系統(tǒng)中投加粉末活性炭（PACT 工藝），可以有效提高廢水中難降解物質(zhì)的去除效果，研究證明，投加粉末活性炭（100 mg/L），可以提升廢水A/O 系統(tǒng)10% 的COD 去除率和15% 的色度去除率［6］。

兩級(jí)A/O工藝通過缺氧→好氧→缺氧→好氧的布局設(shè)置及污泥回流，能夠大大強(qiáng)化系統(tǒng)脫氮效率。

由于電鍍廢水中硝化細(xì)菌增殖緩慢，在A/O 系統(tǒng)后增設(shè)有MBR膜系統(tǒng)，保證了固液分離效果并延長(zhǎng)了污泥停留時(shí)間，強(qiáng)化對(duì)有機(jī)物及氨氮的去除。

2.5 終端保障系統(tǒng)及工藝

臭氧氧化法具有經(jīng)濟(jì)性好、處理效率高、可明顯降低重金屬含量等優(yōu)點(diǎn)［7］。為確保外排廢水達(dá)標(biāo)，廢水經(jīng)生化系統(tǒng)處理后，采用臭氧催化、芬頓等高級(jí)氧化工藝進(jìn)一步破除絡(luò)合物，降解有機(jī)物；然后采用澄清池去除總磷、殘余重金屬，并預(yù)留砂碳濾及離子交換樹脂作為保障系統(tǒng)把關(guān)措施，當(dāng)重金屬或者COD超標(biāo)時(shí)啟用，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2.6 應(yīng)急處理系統(tǒng)及工藝

含鉻、含鎳、混排廢水專門設(shè)置專用應(yīng)急池，其它事故廢水設(shè)置兩大類收集應(yīng)急池，并在進(jìn)入生化處理系統(tǒng)前設(shè)置應(yīng)急處理設(shè)施，應(yīng)急處理主要分為加藥反應(yīng)氣浮（降低進(jìn)入生化的油類、懸浮物含量）及應(yīng)急反應(yīng)沉淀（采用芬頓氧化進(jìn)一步去除重金屬含量及懸浮物，同時(shí)提高廢水可生化性），確保經(jīng)應(yīng)急處理后符合生化系統(tǒng)進(jìn)水條件。

2.7 污泥處理工藝

污泥類別為含鉻污泥和含鎳物泥、綜合污泥（含銅、含鋅、生化剩余污泥及少量氣浮浮渣），均采用污泥池濃縮+隔膜板框壓濾，后續(xù)再分別采用空心槳葉干燥機(jī)進(jìn)一步脫水后，暫存委托有相應(yīng)資質(zhì)單位集中處置。

3 提標(biāo)改造主要裝置及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 含鎳廢水系統(tǒng)

（1）收集池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，5 布7 油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸11.0 m×9.2 m×4.7 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間20.2 h。

（2）一、二級(jí)反應(yīng)池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，5布7油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸均為2.7 m×2.2 m×7.0 m（3座），1.625 m×1.500 m×2.500 m（4座）。

（3）電化學(xué)設(shè)備。對(duì)廢水進(jìn)行氧化破絡(luò)合，去除廢水中各種重金屬，處理能力20 m3/h。

（4）一、二級(jí)沉淀池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，2布3油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸7.0 m×7.0 m×7.0 m，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷0.58 m3/（m2·h）。

（5）鎳樹脂保障系統(tǒng)。采用砂碳濾罐+樹脂罐組合設(shè)備1套，裝填螯合型鎳離子交換樹脂。

（6）監(jiān)控水池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸7.00 m×3.45 m×7.00 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間7.2 h。

3.2 含鉻廢水系統(tǒng)

（1）收集池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，5 布7 油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸11.0 m×9.2 m×4.7 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間13.5 h。

（2）一、二級(jí)反應(yīng)池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，5布7油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸均為2.7 m×2.2 m×7.0 m（3座），1.625 m×1.500 m×2.500 m（4座）。

（3）一、二級(jí)沉淀池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，2布3油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸均為7.0 m×7.0 m×7.0m，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷0.85 m3/（m2·h）。

（4）旋轉(zhuǎn)超濾膜分離設(shè)備。采用膜孔徑為0.1 μm 的PTFE 超濾膜片，設(shè)計(jì)膜通量35 L/（m2·h），單臺(tái)處理量15 m3/h，共2套。

（5）監(jiān)控水池

采用鋼砼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸7.0 m×3.45 m×7.0 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間7.2 h。

3.3 混排廢水系統(tǒng)

（1）收集池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，5 布7 油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸11.0 m×9.2 m×4.7 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間13.5 h。

（2）一、二級(jí)反應(yīng)池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，5布7油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸均為2.7 m×2.2 m×7.0 m（3座），1.625 m×1.500 m×2.500 m（4座）。

（3）一、二級(jí)沉淀池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，2布3油環(huán)氧樹脂防腐，規(guī)格尺寸均為7.0 m×7.0 m×7.0 m，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷0.85 m3/（m2·h）。

3.4 生化系統(tǒng)

（1）調(diào)節(jié)池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸10.8 m×10 m×7.0 m（2 座），配備進(jìn)水蒸汽換熱裝置1 套，設(shè)計(jì)停留時(shí)間11.2 h。

（2）厭氧水解池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸10.0 m×7.25 m×9.5 m（4 座），配備脈沖布水器4 套，設(shè)計(jì)停留時(shí)間20.8 h。

（3）缺氧池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸10.0 m×4.5 m×7.0 m（2 座），配備潛水?dāng)嚢铏C(jī)2 套，設(shè)計(jì)停留時(shí)間4.68 h。

（4）好氧池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸10.0 m×4.5 m×7.0 m（6 座），配備鼓風(fēng)機(jī)3 臺(tái)、硝化液回流泵4臺(tái)，設(shè)計(jì)停留時(shí)間14 h。

（5）二沉池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸10.0 m×10.0 m×7.0 m，配備中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1 套、污泥泵2臺(tái)，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷1.25 m3/（m2·h）。

（6）MBR 池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸10.0 m×3.1 m×7.0 m，配備浸沒式中空纖維超濾膜組件共計(jì)9600 m2。

3.5 終端保障系統(tǒng)

（1）臭氧催化氧化塔。采用SUS316L 材質(zhì)，設(shè)計(jì)停留時(shí)間0.5 h，配備臭氧發(fā)生器2臺(tái)，單臺(tái)產(chǎn)氣量5 kg/h。

（2）終端反應(yīng)池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸11.0 m×3.3 m×7.0 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間1.88 h。

（3）澄清池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸12.0 m×12 m×7.0 m，配備中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1套，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷1.05 m3/（m2·h）。

（4）終端保障系統(tǒng)。配備多介質(zhì)過濾罐、重金屬保障罐各4套。

3.6 應(yīng)急處理系統(tǒng)

（1）應(yīng)急水池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格尺寸11.5 m×13.8 m×4.7 m（2座）。

（2）溶氣氣浮設(shè)備。成套渦凹?xì)飧≡O(shè)備，處理能力100 m3/h，池體碳鋼，涂三布五油玻璃鋼防腐。

（3）應(yīng)急反應(yīng)池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸11.0 m×3.3 m×7.0 m，設(shè)計(jì)停留時(shí)間1.88 h。

（4）應(yīng)急沉淀池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸12.0 m×12 m×7.0 m，配備中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1套，設(shè)計(jì)表面水力負(fù)荷1.05 m3/（m2·h）。

3.7 污泥系統(tǒng)

（1）綜合污泥濃縮池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸6.0 m×6.0 m×7.0 m，配備300 m2隔膜壓濾機(jī)2臺(tái)、污泥泵4臺(tái)。

（2）鎳污泥濃縮池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸6.0 m×2.7 m×7.0 m，配備150 m2隔膜壓濾機(jī)1臺(tái)、污泥泵2臺(tái)。

（3）鉻污泥濃縮池。采用鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐，規(guī)格尺寸6.0 m×2.7 m×7.0 m，配備150 m2隔膜壓濾機(jī)1臺(tái)、污泥泵2臺(tái)。

3.8 加藥系統(tǒng)

加藥系統(tǒng)設(shè)置有固體藥劑溶解、投加區(qū)域及液體藥劑儲(chǔ)罐區(qū)域，對(duì)具有自動(dòng)儀表控制加藥的酸、堿、焦亞硫酸鈉、次氯酸鈉等藥劑采用氣動(dòng)泵點(diǎn)對(duì)多的加藥方式，亞鐵、雙氧水、PAC、PAM 等需要定量投加的藥劑采用計(jì)量泵點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加藥方式。

4 工程分析

4．1 運(yùn)行效果

該電鍍廢水提標(biāo)改造工程2019年8月竣工投入試生產(chǎn)，并于2020 年7 月通過自主環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收。該系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試穩(wěn)定以來，運(yùn)行效果良好。處理后一類污染物總鎳、總鉻在相應(yīng)處理設(shè)施排口達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）表3 標(biāo)準(zhǔn)，其余控制指標(biāo)在總排口達(dá)標(biāo)。

4.2 運(yùn)行成本

以平均排放水量1200 t/d 計(jì)，電費(fèi)6 元/m3，人工費(fèi)3 元/m3，藥劑費(fèi)35 元/m3，污泥烘干及處置費(fèi)12元/m3，不計(jì)設(shè)備折舊維修費(fèi)用，廢水的綜合處理成本約56元/m3。

4.3 工程技術(shù)特點(diǎn)

（1）通過對(duì)電鍍企業(yè)實(shí)施源頭控制，對(duì)廢水收集分質(zhì)分流，分類處理等綜合措施，構(gòu)建了一套電鍍園區(qū)廢水集中處理的先進(jìn)模式。

（2）控制系統(tǒng)采用中控室集中控制、PLC自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)操作箱手動(dòng)控制等多種控制方式，操作方便。處理系統(tǒng)采用PLC 全自動(dòng)控制系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)精確投藥效果的前提下極大地降低了操作強(qiáng)度，并保證了系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（3）充分考慮了入駐企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)雜性，提標(biāo)改造設(shè)計(jì)設(shè)置了多種強(qiáng)化預(yù)處理及終端保障工藝，降低了廢水混排帶來的不利影響，加強(qiáng)了廢水處理的應(yīng)急能力。

（4）提標(biāo)改造工程廢水處理工藝設(shè)備可靠，運(yùn)行穩(wěn)定，出水指標(biāo)達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）表3標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié) 語

電鍍園區(qū)的廢水量大、成分復(fù)雜，極大增加了廢水處理工藝設(shè)計(jì)及日常運(yùn)維的難度。廢水集中處置過程中除了積極研究和采用可靠實(shí)用的廢水處理技術(shù)，更需要重點(diǎn)加強(qiáng)源頭水管理的基礎(chǔ)工作，做好企業(yè)生產(chǎn)排水檢測(cè)及生產(chǎn)產(chǎn)線排水管路巡檢，保證園區(qū)廢水處理站穩(wěn)定正常運(yùn)行［8］，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)電鍍行業(yè)向前發(fā)展。