電子工業(yè)重金屬?gòu)U水處理工藝設(shè)計(jì)實(shí)例

馬少華，張 斐

（北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所，北京 100176）

1 設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1 廢水的來源與特性

重金屬?gòu)U水是對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重和對(duì)人類危害最大的工業(yè)廢水之一。重金屬?gòu)U水常見于電鍍、電子工業(yè)和冶金工業(yè)，尤其是電鍍、電子工業(yè)廢水，它的成分非常復(fù)雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，根據(jù)重金屬?gòu)U水中所含重金屬元素進(jìn)行分類，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等[1]。

廢水中的重金屬不能被生物降解為無害物，而只能通過物理、化學(xué)方法轉(zhuǎn)移它們的存在位置和轉(zhuǎn)變它們的物化形態(tài)[2-4]。經(jīng)化學(xué)沉淀處理后，廢水中的重金屬?gòu)娜芙獾碾x子狀態(tài)轉(zhuǎn)變成難溶性化合物而沉淀下來，從水中轉(zhuǎn)移到污泥中。總之，重金屬?gòu)U水經(jīng)處理后形成兩種產(chǎn)物，一是基本上脫除了重金屬的處理水，一是重金屬的濃縮產(chǎn)物。重金屬濃度低于排放標(biāo)準(zhǔn)的處理水可以排放,重金屬濃縮物需要進(jìn)一步專門處理。

1.2 廢水的進(jìn)、出口水質(zhì)及水量

項(xiàng)目進(jìn)、出水污染物指標(biāo)見表1，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《電鍍污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）。

表1 廢水進(jìn)水水質(zhì)及水量

注：“L”表示該項(xiàng)指標(biāo)為最低檢出限值，“/”表示無相關(guān)數(shù)據(jù)。

2 工藝流程

①酸堿廢水：pH調(diào)整+絮凝沉淀+砂濾過濾+pH調(diào)整；②含鉻廢水：還原+pH調(diào)整+沉淀+砂濾過濾+pH調(diào)整；③化學(xué)鎳廢水：pH調(diào)整+氧化+加高效除鎳劑、絮凝劑沉淀+砂濾過濾+pH調(diào)整；④電鍍鎳廢水：電解+pH調(diào)整+絮凝沉淀+砂濾過濾+pH調(diào)整。

3 工藝設(shè)計(jì)

3.1 酸堿廢水處理工藝

酸堿廢水由廠區(qū)管網(wǎng)重力流入收集池中，通過自吸泵提升至酸堿廢水酸堿廢水處理池進(jìn)行處理，酸堿廢水處理池分為三部分：pH調(diào)整池、絮凝池、沉淀池。其中pH調(diào)整池投加堿液，對(duì)酸堿廢水中的進(jìn)行pH調(diào)整（pH調(diào)整池停留時(shí)間18min）。在絮凝池投加PAM，使酸堿廢水中的鐵等金屬離子進(jìn)行絮凝反應(yīng)（絮凝池停留時(shí)間18min）。水中的金屬離子鐵等同氫氧化物形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過污泥壓濾機(jī)處理后，暫存于危廢暫存間，定期委托有資質(zhì)的危廢處理公司處置。酸堿廢水處理設(shè)施出水進(jìn)入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達(dá)標(biāo)外排。

其反應(yīng)原理如下：

酸堿廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 酸堿廢水處理工藝流程圖

3.2 含鉻廢水處理工藝

含鉻廢水由廠區(qū)管網(wǎng)重力流入調(diào)節(jié)池中，通過自吸泵提升至含鉻廢水處理池進(jìn)行處理，含鉻廢水處理池分為三部分：還原池、pH調(diào)整池、沉淀池。其中還原池投加還原藥劑亞硫酸氫鈉，含鉻廢水經(jīng)過還原池（其還原池停留時(shí)間32min），六價(jià)鉻被還原為三價(jià)鉻，在pH調(diào)整池（停留時(shí)間32min）同氫氧根離子形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過板框壓濾機(jī)處理后，暫存于危廢在暫存間。含鉻廢水處理設(shè)施處理出水進(jìn)入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達(dá)標(biāo)外排。

其反應(yīng)原理如下：

其處理工藝流程見圖2。

圖2 含鉻廢水處理工藝流程圖

3.3 化學(xué)鍍鎳廢水處理工藝

化學(xué)鎳廢水由廠區(qū)管網(wǎng)重力流入調(diào)節(jié)池中，通過自吸泵提升至化學(xué)鎳廢水處理池進(jìn)行處理，化學(xué)鎳廢水處理池分為三部分：pH調(diào)整池、絮凝池、沉淀池。其中pH調(diào)整池投加氧化劑次氯酸鈉（pH調(diào)整池停留時(shí)間45min），對(duì)化學(xué)鎳廢水中的絡(luò)合物進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)破絡(luò)。在絮凝池投加絮凝劑及高效除鎳劑，使化學(xué)鎳廢水進(jìn)行絮凝反應(yīng)（絮凝池停留時(shí)間45min）。二價(jià)鎳同氫氧化物形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過板框壓濾機(jī)處理后，暫存于危廢在暫存間?；瘜W(xué)鎳廢水處理設(shè)施出水進(jìn)入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達(dá)標(biāo)外排。

其反應(yīng)原理如下：

其處理工藝流程見圖3。

圖3 化學(xué)鎳廢水處理工藝流程圖

3.4 電鍍鎳廢水處理工藝

電鍍鎳廢水首先經(jīng)車間內(nèi)電解裝置預(yù)處理后，初步去除鎳離子，然后由廠區(qū)管網(wǎng)重力流入調(diào)節(jié)池中，通過自吸泵提升至電鍍鎳廢水處理池進(jìn)行處理，電鍍鎳廢水處理池分為三部分：pH調(diào)整池、絮凝池、沉淀池。其中pH調(diào)整池投加堿液，對(duì)電鍍鎳廢水中的進(jìn)行pH調(diào)整（pH調(diào)整池停留時(shí)間30min）。在絮凝池投加絮凝劑及高效除鎳劑，使電鍍鎳廢水進(jìn)行絮凝反應(yīng)（絮凝池停留時(shí)間30min）。二價(jià)鎳同氫氧化物形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過板框壓濾機(jī)處理后，暫存于危廢在暫存間。電鍍鎳廢水處理出水進(jìn)入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達(dá)標(biāo)外排。

經(jīng)上述處理后的酸堿廢水、含鉻廢水、含鎳廢水進(jìn)入綜合處理池（采取砂濾+調(diào)pH工藝）進(jìn)一步去除重金屬等沉淀物，出水在總排口處與生活污水混合后達(dá)標(biāo)排入橋西污水處理廠。

其電解原理如下：

陽極發(fā)生OH-還原反應(yīng)：

2OH-=H2O+O+2e-；O原子生成O2，即O+O=O2；

陰極發(fā)生Ni2+氧化反應(yīng)：

生成鎳原子：Ni2++2e=Ni；

H+還原反應(yīng)：H++e=H；

H原子生成H2：H+H=H2

其處理工藝流程見圖4。

圖4 電鍍鎳廢水處理工藝流程圖

3.5 污泥處理工藝

項(xiàng)目中污泥含水率為80%左右，采用污泥濃縮機(jī)+板框壓濾機(jī)對(duì)污泥進(jìn)行脫水，脫水后含水率可到60%以下。脫水后的污泥屬于含重金屬的危廢，暫存于危廢暫存間，委托有資質(zhì)的危廢處理公司處置。

4 結(jié)論

本污水處理系統(tǒng)處理對(duì)象為重金屬?gòu)U水，重金屬?gòu)U水若不經(jīng)處理直接排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人畜健康將造成很大危害。本設(shè)計(jì)在分質(zhì)處理原則下，采用化學(xué)法工藝處理含酸堿廢水、含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水，工藝可靠穩(wěn)定，處理后的排放水能夠達(dá)到《電鍍污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900—2008）。