分質(zhì)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(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份公司，江蘇 南京 215000；2.江蘇潤環(huán)環(huán)境科技有限公司，江蘇 南京 210009)

隨著我國電鍍行業(yè)的發(fā)展，電鍍生產(chǎn)加工過程產(chǎn)生的含有大量重金屬、有機(jī)物等物質(zhì)的產(chǎn)生的電鍍廢水，其成分復(fù)雜，可生化性差，重金屬毒性高[1-3]。如果不進(jìn)行有效處理，排入環(huán)境會(huì)對(duì)水體、土壤甚至整個(gè)生態(tài)環(huán)境造成破壞[4-7]。針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中電鍍廢水水量大、水質(zhì)成分復(fù)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(xué)法[11，12])已經(jīng)無法滿足電鍍行業(yè)產(chǎn)生電鍍廢水，從而更加加大了工業(yè)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(yè)，主要從事金屬紡織器材零配件、不銹鋼裝飾材料的生產(chǎn)和銷售，主要的金屬零部件需要電鍍，電鍍生產(chǎn)線產(chǎn)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(zhì)和水量變化大成分復(fù)雜等特點(diǎn)，較難處理。因此，采用分類收集、分質(zhì)處理對(duì)含鎳廢水、含鉻廢水、含鋅廢水和綜合廢水進(jìn)行預(yù)處理。并進(jìn)行預(yù)處理+水解酸化+AO+PACT+臭氧+生物濾池等相結(jié)合的工藝進(jìn)行處理，使處理后出水水質(zhì)要求達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3標(biāo)準(zhǔn)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。以實(shí)現(xiàn)電鍍廢水無害化處理及回收利用的效果。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)條件

廢水種類、處理量、水質(zhì)情況及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 各種電鍍廢水處理量及水質(zhì)

由于不同廢水水質(zhì)差異較大，因此對(duì)廢水進(jìn)行分質(zhì)預(yù)處理后，混合進(jìn)過生化系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。要求本項(xiàng)目的工藝廢水經(jīng)過預(yù)處理+生化處理后，出水水質(zhì)達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3標(biāo)準(zhǔn)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 工藝說明

(1)前處理廢水處理系統(tǒng)

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

圖1 前處理廢水預(yù)處理工藝流程圖

(2)含鎳廢水處理系統(tǒng)

含鎳廢水中鎳離子通常以離子態(tài)存在[15]，調(diào)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(jīng)過壓濾機(jī)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(dòng)調(diào)回至7-8，經(jīng)過砂炭濾系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)降低濁度，再經(jīng)過海水淡化膜系統(tǒng)，反滲透產(chǎn)水直接回用，反滲透濃水接入混合廢水收集池。含鎳廢水預(yù)處理工藝流程見圖2。

圖2 含鎳廢水預(yù)處理工藝流程圖

(3)含鉻廢水處理系統(tǒng)

含鉻工藝水先進(jìn)行酸性還原將6價(jià)鉻還原為3價(jià)鉻(控制pH在2-4，投加還原劑)，再將pH調(diào)節(jié)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(jīng)過壓濾機(jī)壓濾后干泥外運(yùn)，壓濾液回流至混凝池。沉淀池出水經(jīng)過砂炭濾系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)降低濁度，再經(jīng)過海水淡化膜系統(tǒng)，反滲透產(chǎn)水直接回用，反滲透濃水接入混合廢水收集池。含鉻廢水預(yù)處理工藝流程見圖3。

圖3 含鉻廢水預(yù)處理工藝流程圖

(4)綜合廢水(包括含鋅廢水)處理系統(tǒng)

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(chǎn)工序的清洗水，綜合工藝水經(jīng)過pH調(diào)節(jié)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(jīng)過壓濾機(jī)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(jīng)過砂炭濾系統(tǒng)和超濾系統(tǒng)降低濁度，再經(jīng)過抗污染反滲透系統(tǒng)，反滲透產(chǎn)水直接回用，反滲透濃水接入混合廢水收集池。綜合廢水預(yù)處理工藝流程見圖4。

圖4 綜合廢水預(yù)處理工藝流程圖

(5)混合廢水處理系統(tǒng)

含鎳、含鉻、含鋅、綜合廢水在經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)之后與廠界其他廢水混合，混合廢水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。生化處理系統(tǒng)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(huán)境反應(yīng)過程，利用活性炭與活性污泥法的協(xié)同作用[16]，強(qiáng)化COD、氨氮、總氮、磷的去除。考慮到電鍍廢水的特點(diǎn)，為保證中水回用系統(tǒng)的穩(wěn)定進(jìn)行，特將中水回用設(shè)置在生化處理之后。處理后的廢水進(jìn)入中水回用膜系統(tǒng)，通過過濾、UF和RO等膜處理，使處理后的出水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃度較大廢水通過沉淀去除，出水在經(jīng)過活性炭吸附和樹脂吸附后達(dá)標(biāo)排放?；旌蠌U水預(yù)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(tǒng)

各廢水處理系統(tǒng)沉淀池排放污泥進(jìn)入相應(yīng)的污泥池，然后進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，上清液回流至相應(yīng)的調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理，濃縮污泥由壓泥泵泵入板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，濾液回流至相應(yīng)的調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理，固化污泥委外處理。

2 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)

該工藝主要構(gòu)筑物以及主要工藝設(shè)備及其參數(shù)如表2和表3所示。

表2 主要構(gòu)筑物匯總表

序號(hào)構(gòu)筑物名稱規(guī)格(m)池體容積(m3)結(jié)構(gòu)數(shù)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(shè)備匯總表

3 工藝調(diào)試運(yùn)行情況

系統(tǒng)調(diào)試完成后投入運(yùn)行，經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)監(jiān)測站連續(xù)取樣測試，結(jié)果表明廢水經(jīng)整套系統(tǒng)處理，采用預(yù)處理+水解酸化+AO+PACT+臭氧+生物濾池等相結(jié)合的工藝進(jìn)行處理，將電鍍廢水中的重金屬離子以及有機(jī)物污染物去除，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水的高效回用。其中，各類廢水經(jīng)過預(yù)處理+生化處理之后(見表4)，廢水中的總鎳在預(yù)處理之后由79 mg/L下降到5.72 mg/L，去除率達(dá)到92.8%；廢水中的六價(jià)鉻由18 mg/L下降至2.5 mg/L，去除率達(dá)到96.1%，總鉻由18 mg/L下降至4.23 mg/L，去除率達(dá)到76.5%；廢水中的總鋅由221 mg/L下降至5.63 mg/L，去除率達(dá)到97.5%；其余污染物再經(jīng)過生化處理之后，均能達(dá)標(biāo)。因此對(duì)于各類含重金屬廢水的預(yù)處理工藝對(duì)成分復(fù)雜、質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jìn)行后續(xù)處理起到?jīng)Q定性作用。在對(duì)各類重金屬含量高的廢水預(yù)處理后與其他廢水混合進(jìn)入水解酸化、AO、PACT、臭氧、生物濾池等工藝的進(jìn)一步處理后，其最終出水明顯優(yōu)于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3標(biāo)準(zhǔn)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到當(dāng)?shù)貜U水排放水質(zhì)要求。

表4 各類廢水的處理情況一覽表

4 工程特點(diǎn)與總結(jié)

針對(duì)本項(xiàng)目中電鍍廢水水質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，采取對(duì)廢水分流收集、分質(zhì)處理的方式。對(duì)含鎳、含鉻、含鋅和綜合廢水分別進(jìn)行預(yù)處理，再與其他低濃度廢水混合，經(jīng)過水解酸化、AO、PACT、臭氧、生物濾池等生物化學(xué)處理，整個(gè)工藝運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。

(1)分流收集和分質(zhì)預(yù)處理均能起到了均質(zhì)、均量的作用。保證在一定的調(diào)節(jié)時(shí)間內(nèi)能通過物化預(yù)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(huán)境反應(yīng)過程，利用活性炭與活性污泥法的協(xié)同作用，強(qiáng)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(jìn)入中水回用膜系統(tǒng)，通過過濾、UF和RO等膜處理，使處理后的出水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，能有效的減少尾水的排放，增加水資源回用效力。

5 結(jié)論

由于電鍍廢水中的重金屬離子濃度高，沖擊負(fù)荷大，色度高，可生化性差。因此，單一的生化處理很難達(dá)到排放要求，而分流收集、分質(zhì)處理對(duì)高濃度重金屬廢水進(jìn)行預(yù)處理，保證了后續(xù)生物處理以及深度處理的高效性。經(jīng)過預(yù)處理工藝之后，出水的總鎳、六價(jià)鉻、總鉻和總鋅的去除率分別達(dá)到75%以上，水質(zhì)分別為5.72 mg/L、2.5 mg/L、4.23 mg/L和5.63 mg/L。在綜合調(diào)節(jié)池混合其他低濃度廢水之后，經(jīng)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(jià)鉻、總鉻和總鋅的去除率分別達(dá)到90%以上，水質(zhì)分別為0.01 mg/L、0.09 mg/L、0.5 mg/L和0.65 mg/L。明顯優(yōu)于《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3標(biāo)準(zhǔn)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，且出水穩(wěn)定，處理效果良好。本處理工藝中利用分流收集、分質(zhì)處理、預(yù)處理+生化處理相結(jié)合的方式，能夠全面的處理廠區(qū)內(nèi)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(wěn)定性，具有一定的優(yōu)勢。