行业专项 实践:电镀园区污水厂设计及运行 [复制链接]

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京东
随着社会的进步,电镀废水的排放标准越来越严格,同时伴随着大量电镀企业入园的发展趋势,电镀工业园区的电镀废水处理厂也将面对废水量更多、水质更杂、污染物浓度更高、更难去除等问题。针对电镀行业遇到的种种困难和挑战,对现有的电镀废水处理厂进行提标改造是解决上述问题最经济有效,也是最具有意义的方法。# S& A5 |3 z- |7 O; t) x

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江苏省某电镀工业园区入园企业日益增加,原有的污水处理系统难以使废水达标排放,为此在原有含铬废水的基础上新建含氰废水、含镍废水、酸碱废水和脱脂废水4套预处理系统。采用“预处理+pH调节+Fenton+脱气+混凝沉淀+A2O+混凝沉淀+转盘滤池+臭氧催化氧化+UF系统+RO系统”处理工艺对综合废水进行回用处理。其中820 t/d的淡水满足《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923—2005)回用标准,作为回用水用于车间设备清洗。780 t/d的浓水通过“pH调节+Fenton+脱气+混凝沉淀+活性炭吸附+离子交换”工艺进行深度处理,处理后的出水满足《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中的表1标准后排入长江。
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1 废水特征: M5 u1 T1 r0 c- x8 a5 ?. u
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江苏省某电镀工业园区废水处理厂主要接纳的废水种类有5种,本次提标改造新建的预处理系统有4种,依据该污水处理厂的实际运行情况,5种预处理系统的设计进水水量和水质如表 2所示。2 W1 s& W! y5 S1 b: Z9 o
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, b# `" E7 ^2 ?" G2 工程设计1 b5 N) ^& j! ]- t0 ~8 @/ [
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电镀废水处理厂的综合废水回用系统处理规模为1 600 m3/d,其中新增的处理规模为1 340 m3/d。2 z1 }! P1 a: F7 q" x! V; x9 z8 Y
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该电镀废水处理厂的酸碱废水和含镍废水中,含有较高浓度的铜、锌、镍等重金属;含氰废水中的含氰化合物是一种致命的剧毒物;脱脂废水中的有机物、总磷和油脂含量较高,处理难度较大。' o( C( ?6 V' z" n

5 w6 T: d" C  x: w: E: x: t为此,针对各类电镀废水先进行单独的预处理,当预处理出水满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)中的表 1标准后,再统一汇入综合调节池进行回用处理。9 O0 h$ m- Z! z- F& c/ f" l7 O+ Z
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2.1 现有含铬废水处理$ C! D1 ^" W; f  Z* n6 a# v

$ x" T3 G7 `8 @; U6 o5 g电镀废水处理厂原有的含铬废水预处理工艺如图 1所示。
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( A$ D# b0 ]: ~4 \2.2 含氰废水处理
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, l+ J% w) t' e(1)处理工艺流程
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& m; h  N0 o3 F; H' n) C5 W含氰废水的处理采用“碱性次氯酸钠+酸性次氯酸钠+混凝沉淀”工艺,工艺流程如图 2所示。9 k% i+ _$ A' `* o7 v

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; `+ A  K. }: Z0 H含氰废水进入调节池,先进行一级破氰反应,通过pH控制系统,用NaOH溶液调整pH到10~11左右,再通过ORP控制系统控制NaClO溶液的投加量,使废水中的ORP在300~350 mV,搅拌反应30 min。
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一级破氰反应为:NaCN+NaClO+H2O=CNCl+2NaOH,CNCl+2NaOH=NaCNO+H2O+NaCl,二级破氰反应用稀硫酸调整pH到7~8,投加NaClO溶液使ORP保持在600~700 mV,搅拌反应30 min。二级破氰反应为:2NaCNO+3NaClO+H2O=3NaCl+2NaOH +N2↑+2CO2↑。
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通过两级破氰处理将废水中的CN-转化为N2和CO2,从而将CN-去除。6 f, m( d( B, J- N2 k$ Q' l8 x; ?
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(2)构筑物设计4 b% I1 P" l$ K( b7 I( ]/ r

6 i% T+ A  r( z" j1#、2#、3#pH调节池。尺寸1.0 m×1.0 m×5.5 m,有效容积5.0 m3,停留时间1 h。配套设备:曝气搅拌系统1套,pH在线检测仪1台,氢氧化钠加药系统2套,硫酸加药系统1套。
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8 h5 L* ~; m, i1#、2#破氰池。尺寸1.0 m×1.0 m×5.5 m,有效容积5.0 m3,停留时间1 h。配套设备:曝气搅拌系统1套,ORP在线检测仪1台,次氯酸钠加药系统1套。0 R5 _! a6 X; r$ P+ }4 I/ T$ [
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1#混凝、絮凝池。尺寸1.0 m×1.0 m×5.5 m,有效容积5.0 m3,停留时间1 h。配套设备:折桨混合搅拌机1台,PAC、PAM加药系统各1套。. l/ y& a* z- }* @7 v% E+ w

) }, {1 d( K; Y4 P* W2.3 含镍废水处理2 w7 s7 |( r- [( J; q* R

- I$ m* E/ `- ~2 \* B& e(1)处理工艺流程
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含镍废水的处理,采用“Fenton+脱气+混凝沉淀+石英砂过滤+离子交换”工艺,工艺流程如图 3所示。' `  [( w% \; Z0 O4 H) u! u7 a
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- \" ?+ `$ }9 s/ y含镍废水主要来源于镀镍、化学镀镍等生产工序产生的漂洗水,其中化学镍漂洗水中的金属离子镍为络合态,需要通过Fenton高级氧化法进行破络,再进行混凝沉淀,沉淀池出水再经过离子交换,进一步去除废水中金属离子。: s- d+ @0 V' b8 W  N' V: a

2 J+ \, _/ V" w* @0 b  ]8 c(2)构筑物设计
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4#pH调节池/1#Fenton池/1#脱气池。尺寸3.0 m×3.0 m×5.5 m,分4格,有效容积45 m3,停留时间5.6 h,处理规模7.5 m3/h。配套设备:曝气搅拌系统4套,pH、ORP在线检测仪各1台,硫酸、双氧水、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠加药系统各1套。
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1#石英砂过滤器。尺寸D=1.2 m、H=1.4 m,进水量7.5 m3/h,滤速5~8 m/h,冲洗时间4~6 min,材质碳钢+FRP。配套设备:反冲洗泵2台,多路阀门1套。
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1#树脂离子交换塔。尺寸D=1.0 m、H=2.0 m,进水量7.5 m3/h,滤速10~15 m/h,材质碳钢+FRP。配套设备:杜笙离子交换树脂1 000 L,树脂再生设备1套,再生废液桶1个。
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3 j: \; o  T0 e5 J2.4 酸碱废水处理) k7 g1 w2 s) ~' j8 D

  e2 i+ a) T1 h' d(1)处理工艺流程9 i! r6 E  o/ u8 J

% ?  T; T2 x$ K$ L5 J酸碱废水的处理采用“混凝沉淀+Fenton+脱气+混凝沉淀”工艺,工艺流程如图 4所示。% A" b2 A/ V9 N. o! S
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' ^2 X$ V( y  a2 }# N1 q1 ?/ m! Q4 }% j酸碱废水提升至pH调节池,控制pH在7.5~8,进行混凝沉淀。上清液回调pH至3左右,再进行Fenton高级氧化。之后回调pH至8.5左右进行沉淀,上清液进行二次混凝沉淀并在絮凝池中投加重捕剂深度去除重金属。
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) U  B; k( x0 D" K. s* c(2)构筑物设计
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5#、6#pH调节池。尺寸3.0 m×2.0 m×5.5 m,有效容积30 m3,停留时间0.75 h,处理规模40.5 m3/h。配套设备:曝气搅拌系统1套,pH在线检测仪1台,硫酸加药系统1套,氢氧化钠加药系统2套。
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2#混凝、絮凝池。尺寸2.0 m×2.0 m×5.5 m,有效容积20 m3,停留时间0.5 h,处理规模40.5 m3/h。配套设备:折桨混合搅拌机1台,PAC、PAM加药系统1套。
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7#pH调节池/2#Fenton池/2#脱气池。尺寸7.0 m×4.0 m×5.5 m,有效深度5.0 m,分6格,有效容积140 m3,停留时间4.25 h(pH调整0.75 h、Fenton氧化2.25 h、脱气1.25 h),处理规模40.5 m3/h。配套设备:曝气搅拌系统6套,pH、ORP在线检测仪各1台,硫酸、双氧水、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠加药系统各1套。
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2.5 脱脂废水处理7 L9 K/ l5 j7 ?* y  [

. l# ]' f! ~0 n4 M: s& l' Y(1)处理工艺流程2 \8 }+ c' V0 s0 X2 K* J, k; W
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脱脂废水的处理采用“破乳+混凝沉淀+Fenton+脱气+混凝沉淀”工艺,工艺流程如图 5所示。, k+ v# M, p' r* V. W! ~0 V1 [
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4 M% W, ?1 x' X' F脱脂废水中有机物、油脂及总磷含量过高,首先调整废水的pH至酸性,使后续投加的破乳剂能发挥最大效应,油水分离后,自流进入混凝反应池,充分混合反应。沉淀后的清水进行Fenton高级氧化,之后回调pH至8.5后,再次进行混凝沉淀。
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(2)构筑物设计
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8#pH调节池/1#破乳池。尺寸3.0 m×1.5 m×5.5 m,分两格,有效容积22.5 m3,停留时间2.7 h,处理规模8.3 m3/h。配套设备:曝气搅拌系统1套,pH在线检测仪1台,硫酸、破乳剂加药系统各1套。7 e- ?4 p) [* t4 L8 e1 A
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9#、10#pH调节池/3#混凝、絮凝池。尺寸1.5 m× 1.5 m×5.5 m,有效容积11.25 m3,停留时间1.35 h,处理规模8.3 m3/h。配套设备:折桨混合搅拌机1台,pH在线检测仪1台,氢氧化钠、PAC、PAM加药系统1套。
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11#pH调节池/3#Fenton池/3#脱气池。尺寸3.0 m×3.0 m×5.5 m,分4格,有效容积45 m3,停留时间5.4 h(pH调整1.35 h、Fenton氧化4.0 h、脱气1.35 h),处理规模8.3 m3/h,结构钢砼半地上建造。配套设备:曝气搅拌系统4套,pH、ORP在线检测仪各1台,硫酸、双氧水、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠加药系统各1套。
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2.6 综合废水处理3 k  u/ Q& G) f$ {
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(1)处理工艺流程$ m- H! Q$ n( n" F) n+ b0 W- y6 p

, w4 I6 v7 K: B* d综合废水的处理,采用“pH调节+Fenton+脱气+混凝沉淀+A2O+混凝沉淀+转盘滤池+臭氧催化氧化+UF+RO”工艺。其中产生的浓水采用“pH调节+ Fenton+脱气+混凝沉淀+活性炭吸附+离子交换”的工艺进行深度处理,综合废水的工艺流程如图 6所示。4 I; z2 c" U8 B2 d

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考虑到电镀园电镀废水的水质特性,特将中水回用系统设置在生化处理工段之后,保证中水回用系统的稳定运行。各类废水经过预处理之后,汇入综合废水调节池,调节pH后进行Fenton氧化去除废水中较难降解的有机物,对Fenton氧化后上清液进行混凝沉淀降低其浊度和色度,沉淀后的上清液通过A2O工艺,以去除废水中的有机物、氮、磷等。
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而后在进入转盘滤池前再次进行混凝沉淀,纤维转盘滤池对SS和重金属有较好的去除效果,随后进行臭氧催化氧化进一步去除废水中的氰化物和金属离子。处理后的废水进入中水回用膜系统,通过精密过滤、UF、RO等膜处理,使处理的出水达到回用标准。同时膜系统产生的浓水通过Fenton和混凝将废水中的难降解物质进行分解并絮凝沉淀去除,出水再经过活性炭吸附和树脂吸附后达到排放标准,排入长江。4 h0 `( {! v* K& w6 t, U3 l5 `
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(2)构筑物设计
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4#Fenton池/4#脱气池。尺寸10.0 m×6.0 m×5.5 m,分6格,有效容积300 m3,停留时间4.5 h(Fenton氧化3.0 h、脱气1.5 h),处理规模66 m3/h。配套设备:曝气搅拌系统7套,ORP在线检测仪各1台,硫酸、双氧水、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠加药系统各1套。
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12#pH调节池/4#混凝、絮凝池。尺寸3.0 m×3.0 m×5.5 m,有效容积45 m3,停留时间0.7 h,处理规模66 m3/h。配套设备:折桨混合搅拌机1台,pH在线检测仪1台,氢氧化钠、PAC、PAM加药系统1套。
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4 S, y2 B5 d. p. A1#厌氧水解池。尺寸18.0 m×9.0 m×5.0 m,分2格,有效容积729 m3,停留时间11 h,处理规模66 m3/h。配套设备:水下搅拌机4台,ORP在线测定仪2台,醋酸钠加药系统1套。
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, Q4 {2 h3 O7 j( A, H3 P, w, M1#A/O池。尺寸45.0 m×9.0 m×5.0 m,分5格,有效容积1 822 m3,停留时间27 h(缺氧5.5 h、好氧21.5 h),回流比2.5,处理规模66 m3/h。配套设备:水下搅拌机2台,甲醇投加系统1套,罗茨风机2台(1用1备),DN 215微孔曝气头720个,溶氧在线测定仪2台,硝化液回流泵3台(2用1备)。+ `, [7 j- G. `5 ~9 ~3 ~, M: `4 v
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1#纤维转盘滤池。尺寸4.0 m×6.0 m×5.0 m,有效深度4.5 m,处理规模66 m3/h。配套设备:纤维转盘1套。- @7 d+ N5 B& B- j% l+ M' e( V- ~
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1#臭氧催化氧化池。尺寸4.0 m×6.0 m×8.0 m,有效容积144 m3,停留时间2.2 h,回流比8:1,处理规模66 m3/h。配套设备:板式臭氧发生器1台,屹桐牌Ⅰ型臭氧催化填料36 m3,屹桐牌Ⅱ型臭氧催化填料36 m3,D=215 mm钛合金曝气盘96个,循环泵3台(2用1备),尾气破坏装置1套。: Q/ A; B+ [% d5 I( L6 M+ b: D
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中水回用系统。处理规模34 m3/h。配套设备:预处理系统1套,包括砂滤罐2只,尺寸D 2 000 mm× 3 000 mm,碳滤罐2只,尺寸D 2 000 mm×3 000 mm,精密过滤器2只,尺寸D 600 mm×1 300 mm;超滤膜系统1套,包括超滤膜AQU200-H-100K,36支;反渗透系统1套,包括高压泵4台(2用2备),Q=33 m3/h,H=160 m,N=30 kW,反渗透膜BW30-8040,60支(2组并联),膜清洗系统1套。! w: m8 x- A# F6 T! w! A
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浓水深度处理系统。1#回用浓水水池/13#pH调节池。尺寸8.0 m×7.0 m×5.5 m,其中pH调节池尺寸8.0 m×2.0 m×5.5 m,分4格,总有效容积280 m3,停留时间7.0 h(pH调节时间1.2 h),处理规模40 m3/h。配套设备:曝气搅拌系统5套,差分式pH在线检测仪2台,硫酸加药系统2套。来源:工业水处理  作者:丁聪等: |, p( l% d2 m, A# {  m) `4 s) [
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