探究廢水處理中的問(wèn)題及措施
——以電鍍行業(yè)為例

江蘇興盛環(huán)境科學(xué)研究院有限公司 胡正雪

某廠房?jī)?nèi)的生產(chǎn)線包括銅合金電鍍鎳鉻自動(dòng)線、雜色電鍍線、厚酸銅電鍍自動(dòng)線、鋅合金電鍍銅鎳鉻自動(dòng)線、ABS電鍍銅鎳鉻自動(dòng)線、鋁合金氧化自動(dòng)線和酸洗除油線，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的電鍍廢水。

為保護(hù)周邊環(huán)境，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)與環(huán)境持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展，該公司計(jì)劃新建一座廢水處理站。

一、廢水水質(zhì)水量及產(chǎn)水要求

（一）進(jìn)水水質(zhì)水量

根據(jù)該項(xiàng)目環(huán)評(píng)所述，廢水處理總規(guī)模為3000m3/d。根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)劃需求，生產(chǎn)研發(fā)廠房分三期建設(shè)。其中，一期廢水處理規(guī)模為800m3/d，各股分水設(shè)計(jì)水質(zhì)水量如表1所示。

表1 廢水處理廠一期進(jìn)水指標(biāo)

（二）產(chǎn)水水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)環(huán)評(píng)要求，廢水經(jīng)處理后可達(dá)到零排放，產(chǎn)水全部回用，作為電鍍槽補(bǔ)充水或電鍍清洗水。根據(jù)相關(guān)要求，回用水達(dá)到表2標(biāo)準(zhǔn)。

表2 回用水水質(zhì)指標(biāo)

二、工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明

（一）工藝選擇思路

整體設(shè)計(jì)思路以零排放為核心。零排放，就其內(nèi)容而言，一是要控制生產(chǎn)過(guò)程中不得已產(chǎn)生的能源和資源排放，將其盡可能減少到零；二是將那些不得已排放出的能源、資源充分地回收利用。該工藝設(shè)計(jì)將廢水處理后全部回用，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用。

按照每段工藝的功能不同，整套零排放處理工藝分為四段，各類水分為預(yù)處理工藝段、混合廢水生化處理工藝段、膜法廢水濃縮及回收工藝段和MVR廢水結(jié)晶蒸干工藝段。

一是根據(jù)性質(zhì)不同，廢水被分為7類。各類廢水進(jìn)入各自預(yù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行物化反應(yīng)后，重金屬、氰化物等污染物以污泥的形式離開(kāi)廢水系統(tǒng)。其中，含一類污染物(鎳、鉻)的廢水物化出水經(jīng)過(guò)砂濾與離子交換樹脂，利用離子交換樹脂對(duì)重金屬離子的吸附能力進(jìn)行處理，保證重金屬處理達(dá)標(biāo)。

二是混合廢水統(tǒng)一進(jìn)入AAOMBR生化處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，采用AAOMBR膜法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活性污泥法或接觸氧化法，提高污泥濃度和延長(zhǎng)泥齡，使CODCr、氨氮的去除率得到有效提高，保證系統(tǒng)出水穩(wěn)定優(yōu)良，出水CODCr降至50mg/L，為膜濃縮系統(tǒng)提供有效保障。

三是生化出水泵入膜濃縮系統(tǒng)，膜濃縮系統(tǒng)的核心是反滲透處理單元，該單元的處理原理是在壓力的驅(qū)動(dòng)下，使廢水中的水從反滲透膜中透過(guò)成為可回用的水，而不能透過(guò)的鹽分及少量的有機(jī)物將保留在濃縮液中。該項(xiàng)目為保證蒸發(fā)水量最小化，降低項(xiàng)目投資與運(yùn)行成本，一級(jí)反滲透設(shè)計(jì)三段膜濃縮水中的鹽分與污染物。

四是MVR是目前世界上處理高鹽分廢水最可靠、最有效的技術(shù)解決方案。MVR技術(shù)處理廢水時(shí)，蒸發(fā)廢水所需的熱能主要由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時(shí)釋放或交換的熱能提供。運(yùn)行過(guò)程沒(méi)有潛熱的流失。運(yùn)行過(guò)程中所消耗的僅是驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器內(nèi)廢水、蒸汽和冷凝水循環(huán)和流動(dòng)的水泵、蒸汽壓縮機(jī)與控制系統(tǒng)所消耗的電能。相比傳統(tǒng)的蒸發(fā)器，MVR高效蒸發(fā)器運(yùn)行成本較低，控制方式穩(wěn)定，其在RO濃水蒸發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)優(yōu)異。

（二）工藝流程圖

廢水處理工藝流程如圖1所示。

（三）各單元設(shè)計(jì)參數(shù)

1.調(diào)節(jié)池

停留時(shí)間為12h。每個(gè)調(diào)節(jié)池配套兩臺(tái)提升泵，一用一備。流量按照物化系統(tǒng)20h運(yùn)行選擇。

2.物化反應(yīng)池

還原池、氧化池、破氰池和芬頓池停留時(shí)間為1h，pH調(diào)節(jié)池、混凝池、絮凝池停留時(shí)間為0.5h。各配套一臺(tái)攪拌機(jī)，材質(zhì)為水下碳鋼襯塑。

3.沉淀池

沉淀池表面負(fù)荷為0.5m3/(m2·h)，配套斜管填料。

4.中間池

含鎳、含鉻廢水設(shè)計(jì)中間池，停留時(shí)間為1h?？傊虚g池停留時(shí)間為5.5h。每個(gè)中間池配套兩臺(tái)提升泵，一用一備。流量按照物化系統(tǒng)20h運(yùn)行選擇。

5.生化調(diào)節(jié)池

停留時(shí)間為3.5h。配套兩臺(tái)提升泵，一用一備。流量按照生化系統(tǒng)24h運(yùn)行選擇。厭氧池停留時(shí)間為8.2h。

6.缺氧池

停留時(shí)間為6.7h。配套兩臺(tái)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，攪拌機(jī)參數(shù)為：葉輪直徑320mm，葉輪轉(zhuǎn)速740r/min，功率2.2kW。

7.好氧池

停留時(shí)間為11.4h。配套兩臺(tái)混合液回流泵，流量為43.3m3/h，揚(yáng)程為24m，功率為5.5kW。

8.MBR池

停留時(shí)間為2.9h。配套MBR膜272簾，規(guī)格為16m2/簾，膜通量為10L/(m2·h)。MBR抽吸泵有兩臺(tái)，一用一備，流量為45m3/h，揚(yáng)程為20m，功率為5.5kW。

9.膜濃縮車間

一級(jí)一段RO提升泵有兩臺(tái)，一用一備，流量為50m3/h，揚(yáng)程為35m，功率為7.5kW。一級(jí)一段RO膜高壓泵有一臺(tái)，流量為50m3/h，揚(yáng)程為168m，功率為37kW。一級(jí)一段RO膜系統(tǒng)進(jìn)水量為51m3/h，回收率為76%。一級(jí)二段RO膜高壓泵有一臺(tái)，流量為12m3/h，揚(yáng)程為230m，功率為18.5kW。一級(jí)二段RO膜系統(tǒng)進(jìn)水量為11m3/h，回收率為65%。一級(jí)三段RO膜高壓泵有一臺(tái)，流量為6.8m3/h，揚(yáng)程為600m，功率為15kW。一級(jí)三段RO膜系統(tǒng)進(jìn)水量為5.85m3/h，回收率為44%。二級(jí)一段RO膜增壓給水泵有一臺(tái)，流量為45m3/h，揚(yáng)程為30m，功率為5.5kW。二級(jí)一段RO膜高壓泵有一臺(tái)，流量為45m3/h，揚(yáng)程為88m，功率為18.5kW。二級(jí)一段RO膜系統(tǒng)進(jìn)水量為43.5m3/h，回收率為87%。

10.蒸發(fā)車間

濃水泵有兩臺(tái)，一用一備，流量為6.3m3/h，揚(yáng)程為32m，功率為3kW。MVR裝置有一套，處理量為3m3/h。

（四）調(diào)試與運(yùn)行

竣工驗(yàn)收后，該項(xiàng)目進(jìn)入調(diào)試流程，其間投入其他電鍍項(xiàng)目的污泥作為菌種進(jìn)行培養(yǎng)。首先培養(yǎng)好氧池污泥，每天投入適量碳源，悶曝兩周后，污泥逐漸呈現(xiàn)黃褐色。廢水經(jīng)過(guò)物化預(yù)處理后開(kāi)始小量連續(xù)泵入生化池，再經(jīng)過(guò)兩周，好氧池已出現(xiàn)較多黃褐色污泥。利用污泥回流泵把好氧池污泥泵送至厭氧池與缺氧池，繼續(xù)以小水量連續(xù)運(yùn)行。約兩個(gè)半月后，厭氧池形成較多黑色絮狀污泥。逐漸增加廢水流量，再過(guò)一個(gè)月，出水能達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900—2008)中的標(biāo)準(zhǔn)。膜濃縮系統(tǒng)與蒸發(fā)系統(tǒng)在MBR出水達(dá)標(biāo)后開(kāi)始進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，調(diào)試后RO產(chǎn)水電導(dǎo)率達(dá)到45μS/cm，蒸發(fā)系統(tǒng)成功出鹽。至此，該零排放項(xiàng)目正常穩(wěn)定運(yùn)行，所有產(chǎn)水皆達(dá)標(biāo)回用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

三、結(jié)論

該項(xiàng)目首先通過(guò)物化預(yù)處理系統(tǒng)去除廢水中的重金屬、總磷和SS等，降低生化系統(tǒng)的處理負(fù)荷，再通過(guò)生化系統(tǒng)去除COD、總氮和氨氮等，最后通過(guò)膜濃縮系統(tǒng)得到達(dá)標(biāo)的回用水供給生產(chǎn)使用，濃水進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)蒸干出鹽，最終實(shí)現(xiàn)電鍍廢水零排放。自調(diào)試期完成后，該項(xiàng)目至今一直穩(wěn)定運(yùn)行，回用率超過(guò)98%。因此，在技術(shù)上，生產(chǎn)廢水經(jīng)處理全部回用，實(shí)現(xiàn)零排放是可行的。廢水零排放技術(shù)在電鍍行業(yè)中的應(yīng)用能有效去除生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物，并且大大降低生產(chǎn)用水量，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，是電鍍行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的最佳方案。