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。
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* b" z: ?' @6 o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。( X) p/ F7 G' ~; N9 [& z O# P
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$ D( ~% ~5 V/ c3 L/ x( O: z1 废水特征( F. u+ c# d1 J' D V+ R) M7 s
: z0 \) j) Y& u: n1 y( W2 y7 Q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。# J- K3 G7 T7 ?. z/ H( Y; y% Y
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2 工程设计( A" F5 Z4 i8 S
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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。0 {( A* x: h: G4 @! R
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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。& F8 h) @- E, q
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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。 E2 { J. x/ `2 @2 j2 s7 j. N& t
6 e5 h* v# q) {+ Z$ J% F2.1 现有含铬废水处理% |9 @$ F F; J* H9 C j+ e6 V' Q
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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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2 a% f( j& }( {6 H; U2 z2.2 含氰废水处理1 u _7 }; c" A' ~
/ m/ {3 B5 k+ E% F+ M(1)处理工艺流程% A3 I" ~' d: S* e6 p) e2 y
) i+ ]3 [4 N6 }: y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。2 k6 |, G' H: B7 {) @ J9 I
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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。0 \; k: n {# R; u" Y4 h4 j, I
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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↑。2 F$ ^) R# L7 e" X, D
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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。
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(2)构筑物设计6 W' |4 B. C- Q. o
+ {$ n; w6 e, `5 ?3 r! r- M3 p1#、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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1#、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。8 o0 t3 a4 b' q, o" @
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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。
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$ p4 Z1 ]5 L! @$ j2 P4 `5 c5 }2.3 含镍废水处理
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(1)处理工艺流程
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2 ?+ g3 E& @6 s0 i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。
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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。
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(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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4 I. R$ q/ `- \9 r* G1#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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" w8 _! S, \: o! X# c* |0 o5 K+ r2.4 酸碱废水处理* L {! z1 m% p t0 O" c2 ?6 L
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(1)处理工艺流程, e+ \! p0 E Z1 S7 R2 K
) K5 H v0 L, H3 M. I% k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。
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+ v4 |" S+ U5 L' O" o1 t7 Y$ ?4 H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。3 |' d* S8 G5 i0 K
& C4 H' h& i- ^: L) k2 Z x c& f) q 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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/ _% h4 S3 [1 n+ U$ M; F7#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。7 o& N0 w5 w" W
3 y3 D+ j7 V3 ?8 a) z/ T$ R& u2.5 脱脂废水处理' r/ X' C r! J3 `
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(1)处理工艺流程) t& H/ ^) C8 c& Q
% i& t4 Q* w; n7 k& Z1 n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。
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# x* r7 I3 x! A+ N; T- W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3 W& N* q4 Q) U2 W- c
5 W& A" M6 v/ d- k8#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。2 j* V( l% o. z6 O) @3 O
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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% v; }9 o7 Z5 G9 R( n! k6 K2 x. l9 H
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(1)处理工艺流程. }5 Q8 N0 x& Y! b6 w& S
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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。$ ^5 j3 b3 \4 a2 ?9 j; |; A
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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。! ~5 F5 l3 T# Q
6 d" V+ I4 l5 a, {, b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。( V% j6 c U5 d* u! `4 o9 G) E
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(2)构筑物设计
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, j* `" e6 [& j/ V2 q7 u" [ Q4#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。+ `% R$ a2 H8 W4 _. L; a
- J, I! q( m* `) S8 H2 t g12#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。) l9 O1 a" I. x; E" x
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1#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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# M/ N% e6 d: V1#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)。
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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。
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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。7 S/ s) u' Z3 l3 Q3 S- W( y
. H0 G9 s" f' D# }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。
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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5 V4 K' `; t2 r+ y. q+ N7 r6 e- K
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