某銅加工企業(yè)研磨廢水回用處理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

賈曉磊，張 婷

(1.中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039；2.洛陽北控水務(wù)集團(tuán)有限公司，河南 洛陽 471039)

銅合金板帶材作為銅加工材主要品種之一，是重要的基礎(chǔ)材料和功能材料，在建筑、交通運(yùn)輸、電力電氣、機(jī)械制造、電子通訊、日常消費(fèi)品等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用。銅板帶材加工生產(chǎn)過程中，表面清洗工序是去除材料表面的氧化物及其它工藝殘留物的一道工序[1]。研磨廢水主要是銅板帶生產(chǎn)過程中，表面清洗機(jī)組水洗及研磨洗銅帶表面殘留污染物產(chǎn)生的清洗廢水。銅帶表面殘留酸液及溶解銅離子進(jìn)入研磨廢水中。廢水具有排水量大、顯酸性且含有銅離子等特點(diǎn)[2]，如果處置不當(dāng)，不僅會造成環(huán)境污染，還會造成水資源的浪費(fèi)。

某銅加工企業(yè)車間內(nèi)設(shè)2臺厚帶表面清洗機(jī)及4臺薄帶表面清洗機(jī)，以上設(shè)備排水至廢水處理站，經(jīng)中和、混合反應(yīng)、沉淀、氣浮及過濾處理達(dá)標(biāo)后回用作以上設(shè)備的補(bǔ)充用水。研磨廢水循環(huán)回用過程中，表面清洗機(jī)組不斷有酸液進(jìn)入水中，導(dǎo)致研磨廢水電導(dǎo)率上升。廢水處理站凈水池內(nèi)設(shè)電導(dǎo)率監(jiān)測裝置，定期排放部分研磨廢水，并補(bǔ)充去離子水，降低回用水電導(dǎo)率，滿足設(shè)備用水水質(zhì)要求。

1 廢水量及廢水水質(zhì)

研磨廢水主要來自車間表面清洗機(jī)組等設(shè)備，經(jīng)管道匯集排至廢水處理站進(jìn)行處理。研磨廢水處理規(guī)模設(shè)計(jì)為100m3/h，其主要水質(zhì)指標(biāo)如下：pH=2～3、SS=80 mg/L、Cu2+=120mg/L。處理達(dá)標(biāo)后的研磨廢水回用作表面清洗機(jī)組的補(bǔ)充用水，回用水水質(zhì)指標(biāo)需達(dá)到以下要求：pH=7.0～7.5、SS=5mg/L～15mg/L、Cu2+=0.5mg/L、電導(dǎo)率=150μs/cm～500μs/cm。

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程介紹

研磨廢水經(jīng)收集后進(jìn)入濁水池，由泵提升至中和反應(yīng)槽，由于廢水呈微酸性，故在槽中投加NaOH，控制pH在7.0～7.5；中和反應(yīng)槽出水進(jìn)入混合反應(yīng)槽，通過向槽內(nèi)投加PAC、PAM，將大部分懸浮顆粒進(jìn)一步凝聚成為大顆粒；出水進(jìn)入斜板沉淀槽，大顆粒由于重力作用沉積至泥斗，并定期通過隔膜泵將沉泥打入污泥池，上清液進(jìn)入氣浮池中；上清液在接觸區(qū)與溶氣釋放器產(chǎn)生的微小氣泡發(fā)生吸附作用，通過氣泡的上升及聚合達(dá)到相互凝聚的效果，最終實(shí)現(xiàn)泥水分離。由于氣浮出水仍存在部分細(xì)微顆粒物，在后段設(shè)置石英砂過濾器及精密過濾器，砂濾罐中內(nèi)裝石英砂濾料，粒狀介質(zhì)通過篩濾作用、重力沉降作用和吸附凝聚作用，層層截留污染物，以去除細(xì)小的化學(xué)絮體，提高金屬離子、SS、CODcr的去除率。廢水經(jīng)配水系統(tǒng)流向?yàn)V料表面，隨著時(shí)間的延長，濾層內(nèi)的空隙由上至下逐漸縮小，出水量逐漸減少，濾料表面的吸附點(diǎn)逐漸被污染物所占，污水流速增大，對濾料表面造成越來越大的沖刷力，從而使濾料的納污能力降低。這時(shí)濾料需逆流反沖，使之恢復(fù)過濾能力。精密過濾器根據(jù)實(shí)際水質(zhì)情況，選用10μm～20μm的大通量濾芯，通過過濾作用更進(jìn)一步的去除廢水中的懸浮顆粒。

經(jīng)過濾后的凈水進(jìn)入凈水池，池內(nèi)設(shè)置電導(dǎo)率檢測儀器，通過設(shè)定一定數(shù)值提醒需要補(bǔ)充去離子水以保證循環(huán)用水的水質(zhì)，在研磨刷凈水池設(shè)置變頻恒壓供水裝置，將凈水送至各個(gè)用水點(diǎn)。沉淀槽及氣浮槽產(chǎn)生的污泥浮渣進(jìn)入污泥池，通過氣動隔膜泵定量打入污泥脫水裝置，經(jīng)脫水后的泥餅由運(yùn)泥車運(yùn)至環(huán)保部門定點(diǎn)單位處置。研磨廢水處理工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

2.2 主要水處理設(shè)備

⑴研磨廢水濁水池。地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，襯FRP防腐，有效容積300m3，1座。配套設(shè)備：①濁水池提升泵，Q=100m3/h、H=20m、P=11kW，2臺(1用1備)；②曝氣風(fēng)機(jī)，Q=1.1m3/min、H=3m、P=1.5kW，2臺(1用1備)。

⑵中和反應(yīng)槽。碳鋼襯FRP防腐，1.5m×2.4m×2.5m，1座。配套設(shè)備：①曝氣攪拌管線，DN50；②pH在線檢測儀；③配套曝氣攪拌系統(tǒng)，DN25；④加藥計(jì)量泵，Q=170L/h、P=0.37kW，2臺(1用1備)。

⑶混合反應(yīng)槽。碳鋼襯FRP防腐，1.5m×2.4m×2.5m，1座。配套設(shè)備：①曝氣攪拌管線，DN50；②配套曝氣攪拌系統(tǒng)，DN25；③加藥計(jì)量泵，Q=170L/h、P=0.37kW，2臺(1用1備)。

⑷斜板沉淀槽。碳鋼襯FRP防腐，6.0m×2.5m×3.8m，2座。

⑸氣浮槽。碳鋼襯FRP防腐，9.0m×2.4m×2.5m，1座。配套設(shè)備：①刮渣機(jī)，P=0.75kW；②溶氣罐，Φ800mm，碳鋼防腐；③溶氣水泵，Q=32.5m3/h、H=45.5m、 P=7.5kW，1臺；④釋放器；⑤中間水泵，Q=100m3/h、H=32m、P=15kW，2臺(1用1備)；⑥液位控制器等。

⑹石英砂過濾器。碳鋼防腐，Φ2600mm×4350mm，濾層厚1200mm，2臺(1用1備)。自動控制，差壓控制反洗。

⑺精密過濾器。SUS304不銹鋼立式圓形容器，內(nèi)外電拋光，Φ1000mm×2000mm，2臺(1用1備)。配套PP熔噴濾芯，Φ63mm×750mm，精度20μm。

⑻凈水池。地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積200m3，1座。配套設(shè)備：①變頻供水泵，Q=100m3/h、H=32m、P=15kW，2臺(1用1備)，含配套引水筒；②液位控制器；③電導(dǎo)率表，含配套聲光報(bào)警裝置，自動補(bǔ)水裝置。

⑼污泥池。地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積70m3，1座。配套設(shè)備：氣動隔膜泵，Q=18m3/h、H=50m、2臺(1用1備)。

⑽板框式壓濾機(jī)。F=20m2，P=2.2kW，1臺。

3 運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益

本工程研磨廢水處理規(guī)模為100m3/h，總投資為180萬元，處理費(fèi)用約1.5元/ m3。研磨廢水經(jīng)中和、混合反應(yīng)、沉淀、氣浮及過濾等處理后，出水主要水質(zhì)指標(biāo)如下：pH=7.0～7.5、SS=10mg/L、Cu2+=0.5mg/L、電導(dǎo)率≤500μs/cm。

結(jié)合研磨廢水處理系統(tǒng)處理水量及出水水質(zhì)分析：⑴節(jié)約新水用量72萬m3/a，節(jié)約新水使用費(fèi)約295萬元/a(新水價(jià)格按4.10元/m3計(jì))，年節(jié)約排污費(fèi)約100萬元/a(排污費(fèi)按1.40元/m3計(jì))；⑵每年可減少銅等重金屬排放量約86t，降低了重金屬的排放量，創(chuàng)造了良好的環(huán)境效益。

4 結(jié)論

⑴研磨廢水經(jīng)中和、混合反應(yīng)、沉淀、氣浮及過濾等處理后，水質(zhì)可滿足車間表面清洗線用水要求；⑵需定期補(bǔ)充去離子水以滿足表面清洗線對回用水電導(dǎo)率的要求；⑶建議研磨廢水處理流程中增設(shè)超濾、反滲透等處理工藝，使處理后的研磨廢水回用更為可靠。