一體化設(shè)備在電鍍廢水處理中的工程應(yīng)用
張彥海1, 周昊峰2, 劉 君3
(1.中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院,陜西西安710008;2.陜西智遠(yuǎn)環(huán)保工程有限公司,陜西西安710021;3.山東泰開高壓開關(guān)廠電鍍車間,山東泰安216000)
摘要:結(jié)合工程實(shí)例,討論了電鍍廢水的綜合處理方法和原理。結(jié)合山東泰開高壓開關(guān)廠電鍍廢水處理項(xiàng)目,設(shè)計(jì)了一套處理電鍍廢水的一體化設(shè)備,鉻、氰分別用化學(xué)還原法與雙氧水氧化法進(jìn)行預(yù)處理,后續(xù)流程用堿性沉淀法處理酸堿重金屬。該工藝設(shè)備少、造價(jià)低、效果穩(wěn)定,耐水質(zhì)水量沖擊能力強(qiáng),出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
關(guān)鍵詞:一體化設(shè)備;電鍍廢水;含氰廢水;含鉻廢水
中圖分類號(hào):X 703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-4742(2013)06-0033-03
0·前言
電鍍廢水是我國(guó)三大工業(yè)廢水之一,該廢水成分復(fù)雜、水量大。目前,國(guó)內(nèi)外治理電鍍廢水的方法有物理法、化學(xué)法、生物法等[1-3]。由于這些方法的成本高,中小企業(yè)難以承受,而使部分電鍍廢水未經(jīng)處理就直接排入水體,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。考慮到人類的身體健康及企業(yè)的社會(huì)效益,電鍍廢水必須處理達(dá)標(biāo)后才能排入水體。本文所介紹的一體化設(shè)備的工程造價(jià)低、操作靈活簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠,在中小企業(yè)的電鍍廢水處理中有較好的推廣前景。
1·工程背景
山東泰開高壓開關(guān)廠的生產(chǎn)工藝主要以鍍鋅、鍍銀、鍍鎳、鍍鉻為主。該廠的電鍍廢水主要來(lái)源于前處理、鍍件漂洗、后處理、電鍍、退鍍等工序,分別為:(1)酸堿綜合廢水;(2)含氰廢水;(3)含鉻廢水及生產(chǎn)中使用的酸堿槽液、含氰槽液、含鉻槽液。其中:含氰廢水來(lái)自鍍銀線的漂洗廢水、含氰廢氣吸收塔的冷凝水和氰化電鍍地面水等,主要含有Ag+,CN-等;酸堿綜合廢水來(lái)自各種酸堿清洗廢水、酸堿廢氣吸收塔廢水和含氰廢水與含鉻廢水預(yù)處理出水,呈酸性,且含大量重金屬。該廠電鍍廢水的主要污染物指標(biāo)為Cr(VI),CN-和pH值等。根據(jù)該廠的生產(chǎn)規(guī)模、用水量、生產(chǎn)時(shí)間和管理水平進(jìn)行生產(chǎn)用水物衡推算,通過(guò)實(shí)際調(diào)查并參考一般電鍍廠的廢水產(chǎn)生情況,估算出電鍍廢水的水量水質(zhì)情況,見表1。其中“√”表示含有此類污染物,但具體的質(zhì)量濃度無(wú)法確定。
2 工藝流程簡(jiǎn)介
2.1 流程選定
根據(jù)該廠廢水的水質(zhì)情況,我院決定采取先分類收集,分別預(yù)處理后,再綜合處理的策略。采用雙氧水(H2O2)氧化氰、焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)還原鉻的經(jīng)典化學(xué)法,配置pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)藥劑的自動(dòng)投加,具體工藝流程見圖1。
2.2 流程說(shuō)明
本工藝根據(jù)廢水中污染物的化學(xué)性質(zhì),通過(guò)投加相應(yīng)的藥劑,使其與污染物相互反應(yīng)生成沉淀去除。依據(jù)不同重金屬形成沉淀的pH值不同,采用兩級(jí)沉淀-氣浮工藝對(duì)重金屬進(jìn)行處理。用H2O2破氰,可使破氰更徹底,而不增加廢水中的化學(xué)成分,減少后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)。各種槽液根據(jù)少量多次的原則,分別送入相應(yīng)的廢水調(diào)節(jié)池后進(jìn)行處理。
(1)含鉻廢水處理
廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池,經(jīng)預(yù)處理后,控制pH值在2.0~3.0。由泵提升至鉻反應(yīng)箱處理后,進(jìn)入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池,反應(yīng)箱內(nèi)ORP控制在230mV左右,Cr(VI)還原成Cr(III),出水匯入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池。
含鉻廢水中的六價(jià)鉻主要以Cr2O2-7,CrO2-4,HCrO-4三種形式存在,在酸性條件下主要以Cr2O2-7的形式存在。本工藝采用焦亞硫酸鈉還原法,具體操作為:pH值控制在2.0~3.0,ORP控制在230mV的條件下,Cr(VI)還原成Cr(III),然后加堿調(diào)節(jié)pH值至7~8,Cr(III)形成氫氧化鉻沉淀去除。焦亞硫酸鈉還原Cr2O2-7的化學(xué)方程式為:
2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4=
2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+5H2O(1)
產(chǎn)生的Cr(III)在pH值為7~8的條件下生成沉淀,化學(xué)方程式為:
Cr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3+3Na2SO4(2)
(2)含氰廢水處理
廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池,進(jìn)行均質(zhì)均量。由泵提升至破氰池,通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)加堿,控制池內(nèi)的pH值為8~9,ORP為400mV。加雙氧水進(jìn)行曝氣處理,出水由泵提升至含氰廢水反應(yīng)箱,經(jīng)沉淀-氣浮后,匯入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池。產(chǎn)生的污泥經(jīng)專用壓濾機(jī)處理后回收。化學(xué)方程式為:
H2O2+CN-=CNO-+H2O(3)
Ag++OH-=AgOH(4)
(3)酸堿綜合廢水處理
廢水進(jìn)入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池,由泵提升至反應(yīng)箱,經(jīng)中和、沉淀、氣浮、過(guò)濾等工藝處理。含重金屬的酸堿綜合廢水的pH值經(jīng)酸堿中和,重金屬離子采用氫氧化物沉淀法去除。但各種金屬離子形成氫氧化物的pH值有所不同,很難一次性去除,故采用兩級(jí)沉淀-氣浮處理工藝使出水達(dá)標(biāo)。一級(jí)沉淀處理是在一體化設(shè)備內(nèi)通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)加堿調(diào)節(jié)pH值在8.5~9.5,加絮凝劑、助凝劑等藥物去除銅、鋅離子;二級(jí)沉淀處理通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)加酸控制pH值在7~8,加絮凝劑、助凝劑等藥物去除鐵離子、鉻等。化學(xué)方程式為:
M2++2OH-=M(OH)2(5)
M3++3OH-=M(OH)3(6)
3 工程運(yùn)行情況
3.1 工程調(diào)試
該公司主要有三類廢水,每類廢水均有專門的預(yù)處理方式,給調(diào)試工作帶來(lái)方便。調(diào)試步驟為:
(1)開啟控制柜的電源總開關(guān),開啟空壓機(jī)使各反應(yīng)池的曝氣系統(tǒng)運(yùn)行,開啟加藥柜中的攪拌機(jī)使藥物均勻;(2)設(shè)置pH/ORP的控制參數(shù),破氰反應(yīng)池的ORP設(shè)定為400mV、pH值為8,鉻還原池的ORP為230mV、pH值為2.5左右,開啟各加藥泵,使各反應(yīng)系統(tǒng)處于在線自動(dòng)控制狀態(tài),通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)保證各反應(yīng)池及時(shí)投加藥物,使反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行;(3)氧化還原后各廢水流入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池,進(jìn)行綜合處理。各反應(yīng)池和沉淀池排放污泥,定期將污泥泵入壓濾機(jī)脫水,污泥交給有相關(guān)資質(zhì)的單位回收。
3.2 處理效果
該公司廢水處理站于2011年9月1日竣工后,經(jīng)7個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行正常,每天運(yùn)行10h,出水水質(zhì)穩(wěn)定,由當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗(yàn)收合格,出水各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步考察該廢水處理站運(yùn)行的穩(wěn)定性,我院組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè),結(jié)果見表2。
由表2可知:該公司的廢水經(jīng)處理后水質(zhì)完全符合GB?。玻保梗埃啊玻埃埃概欧艠?biāo)準(zhǔn),同時(shí)也符合設(shè)計(jì)要求。
4 結(jié)論
(1)針對(duì)該廠電鍍廢水成分復(fù)雜、水量大、難處理的特點(diǎn),本工程實(shí)行清污分流,根據(jù)各類廢水先預(yù)處理再綜合處理的原則,采用經(jīng)典化學(xué)法結(jié)合pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行處理。該技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定可靠,能承受大水量和高濃度負(fù)荷的沖擊。
(2)該處理工藝具有技術(shù)合理、可操作性好、自動(dòng)化程度高、投資少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用中等、處理效率高、出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等特點(diǎn)。主要污染物的去除效率達(dá)到98%以上,處理后的水質(zhì)穩(wěn)定,均達(dá)到GB21900—2008排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝處理類似電鍍廢水值得推廣應(yīng)用。
(3)該工藝的運(yùn)行費(fèi)用低,直接運(yùn)行費(fèi)用約為1.58元/t,且占地面積小、污泥產(chǎn)生量少、回收價(jià)值高,可為類似水質(zhì)的污水處理提供參考。
參考文獻(xiàn):
[1]朱耀華.電鍍廢水治理技術(shù)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1992.
[2]馬洪芳,劉志寶.用鋁鹽絮凝劑處理含鉻廢水的研究[J].材料保護(hù),2003,36(3):53-54.
[3]楊明平,傅勇堅(jiān),李國(guó)斌.用鈦白生產(chǎn)副產(chǎn)物綠礬處理含鉻廢水[J].材料保護(hù),2005,38(6):53-54.
張彥海1, 周昊峰2, 劉 君3
(1.中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院,陜西西安710008;2.陜西智遠(yuǎn)環(huán)保工程有限公司,陜西西安710021;3.山東泰開高壓開關(guān)廠電鍍車間,山東泰安216000)
摘要:結(jié)合工程實(shí)例,討論了電鍍廢水的綜合處理方法和原理。結(jié)合山東泰開高壓開關(guān)廠電鍍廢水處理項(xiàng)目,設(shè)計(jì)了一套處理電鍍廢水的一體化設(shè)備,鉻、氰分別用化學(xué)還原法與雙氧水氧化法進(jìn)行預(yù)處理,后續(xù)流程用堿性沉淀法處理酸堿重金屬。該工藝設(shè)備少、造價(jià)低、效果穩(wěn)定,耐水質(zhì)水量沖擊能力強(qiáng),出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。
關(guān)鍵詞:一體化設(shè)備;電鍍廢水;含氰廢水;含鉻廢水
中圖分類號(hào):X 703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-4742(2013)06-0033-03
0·前言
電鍍廢水是我國(guó)三大工業(yè)廢水之一,該廢水成分復(fù)雜、水量大。目前,國(guó)內(nèi)外治理電鍍廢水的方法有物理法、化學(xué)法、生物法等[1-3]。由于這些方法的成本高,中小企業(yè)難以承受,而使部分電鍍廢水未經(jīng)處理就直接排入水體,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。考慮到人類的身體健康及企業(yè)的社會(huì)效益,電鍍廢水必須處理達(dá)標(biāo)后才能排入水體。本文所介紹的一體化設(shè)備的工程造價(jià)低、操作靈活簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠,在中小企業(yè)的電鍍廢水處理中有較好的推廣前景。
1·工程背景
山東泰開高壓開關(guān)廠的生產(chǎn)工藝主要以鍍鋅、鍍銀、鍍鎳、鍍鉻為主。該廠的電鍍廢水主要來(lái)源于前處理、鍍件漂洗、后處理、電鍍、退鍍等工序,分別為:(1)酸堿綜合廢水;(2)含氰廢水;(3)含鉻廢水及生產(chǎn)中使用的酸堿槽液、含氰槽液、含鉻槽液。其中:含氰廢水來(lái)自鍍銀線的漂洗廢水、含氰廢氣吸收塔的冷凝水和氰化電鍍地面水等,主要含有Ag+,CN-等;酸堿綜合廢水來(lái)自各種酸堿清洗廢水、酸堿廢氣吸收塔廢水和含氰廢水與含鉻廢水預(yù)處理出水,呈酸性,且含大量重金屬。該廠電鍍廢水的主要污染物指標(biāo)為Cr(VI),CN-和pH值等。根據(jù)該廠的生產(chǎn)規(guī)模、用水量、生產(chǎn)時(shí)間和管理水平進(jìn)行生產(chǎn)用水物衡推算,通過(guò)實(shí)際調(diào)查并參考一般電鍍廠的廢水產(chǎn)生情況,估算出電鍍廢水的水量水質(zhì)情況,見表1。其中“√”表示含有此類污染物,但具體的質(zhì)量濃度無(wú)法確定。
2 工藝流程簡(jiǎn)介
2.1 流程選定
根據(jù)該廠廢水的水質(zhì)情況,我院決定采取先分類收集,分別預(yù)處理后,再綜合處理的策略。采用雙氧水(H2O2)氧化氰、焦亞硫酸鈉(Na2S2O5)還原鉻的經(jīng)典化學(xué)法,配置pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)藥劑的自動(dòng)投加,具體工藝流程見圖1。
2.2 流程說(shuō)明
本工藝根據(jù)廢水中污染物的化學(xué)性質(zhì),通過(guò)投加相應(yīng)的藥劑,使其與污染物相互反應(yīng)生成沉淀去除。依據(jù)不同重金屬形成沉淀的pH值不同,采用兩級(jí)沉淀-氣浮工藝對(duì)重金屬進(jìn)行處理。用H2O2破氰,可使破氰更徹底,而不增加廢水中的化學(xué)成分,減少后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)。各種槽液根據(jù)少量多次的原則,分別送入相應(yīng)的廢水調(diào)節(jié)池后進(jìn)行處理。
(1)含鉻廢水處理
廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池,經(jīng)預(yù)處理后,控制pH值在2.0~3.0。由泵提升至鉻反應(yīng)箱處理后,進(jìn)入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池,反應(yīng)箱內(nèi)ORP控制在230mV左右,Cr(VI)還原成Cr(III),出水匯入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池。
含鉻廢水中的六價(jià)鉻主要以Cr2O2-7,CrO2-4,HCrO-4三種形式存在,在酸性條件下主要以Cr2O2-7的形式存在。本工藝采用焦亞硫酸鈉還原法,具體操作為:pH值控制在2.0~3.0,ORP控制在230mV的條件下,Cr(VI)還原成Cr(III),然后加堿調(diào)節(jié)pH值至7~8,Cr(III)形成氫氧化鉻沉淀去除。焦亞硫酸鈉還原Cr2O2-7的化學(xué)方程式為:
2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4=
2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+5H2O(1)
產(chǎn)生的Cr(III)在pH值為7~8的條件下生成沉淀,化學(xué)方程式為:
Cr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3+3Na2SO4(2)
(2)含氰廢水處理
廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池,進(jìn)行均質(zhì)均量。由泵提升至破氰池,通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)加堿,控制池內(nèi)的pH值為8~9,ORP為400mV。加雙氧水進(jìn)行曝氣處理,出水由泵提升至含氰廢水反應(yīng)箱,經(jīng)沉淀-氣浮后,匯入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池。產(chǎn)生的污泥經(jīng)專用壓濾機(jī)處理后回收。化學(xué)方程式為:
H2O2+CN-=CNO-+H2O(3)
Ag++OH-=AgOH(4)
(3)酸堿綜合廢水處理
廢水進(jìn)入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池,由泵提升至反應(yīng)箱,經(jīng)中和、沉淀、氣浮、過(guò)濾等工藝處理。含重金屬的酸堿綜合廢水的pH值經(jīng)酸堿中和,重金屬離子采用氫氧化物沉淀法去除。但各種金屬離子形成氫氧化物的pH值有所不同,很難一次性去除,故采用兩級(jí)沉淀-氣浮處理工藝使出水達(dá)標(biāo)。一級(jí)沉淀處理是在一體化設(shè)備內(nèi)通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)加堿調(diào)節(jié)pH值在8.5~9.5,加絮凝劑、助凝劑等藥物去除銅、鋅離子;二級(jí)沉淀處理通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)加酸控制pH值在7~8,加絮凝劑、助凝劑等藥物去除鐵離子、鉻等。化學(xué)方程式為:
M2++2OH-=M(OH)2(5)
M3++3OH-=M(OH)3(6)
3 工程運(yùn)行情況
3.1 工程調(diào)試
該公司主要有三類廢水,每類廢水均有專門的預(yù)處理方式,給調(diào)試工作帶來(lái)方便。調(diào)試步驟為:
(1)開啟控制柜的電源總開關(guān),開啟空壓機(jī)使各反應(yīng)池的曝氣系統(tǒng)運(yùn)行,開啟加藥柜中的攪拌機(jī)使藥物均勻;(2)設(shè)置pH/ORP的控制參數(shù),破氰反應(yīng)池的ORP設(shè)定為400mV、pH值為8,鉻還原池的ORP為230mV、pH值為2.5左右,開啟各加藥泵,使各反應(yīng)系統(tǒng)處于在線自動(dòng)控制狀態(tài),通過(guò)pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)保證各反應(yīng)池及時(shí)投加藥物,使反應(yīng)穩(wěn)定進(jìn)行;(3)氧化還原后各廢水流入酸堿綜合廢水調(diào)節(jié)池,進(jìn)行綜合處理。各反應(yīng)池和沉淀池排放污泥,定期將污泥泵入壓濾機(jī)脫水,污泥交給有相關(guān)資質(zhì)的單位回收。
3.2 處理效果
該公司廢水處理站于2011年9月1日竣工后,經(jīng)7個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行正常,每天運(yùn)行10h,出水水質(zhì)穩(wěn)定,由當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗(yàn)收合格,出水各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為進(jìn)一步考察該廢水處理站運(yùn)行的穩(wěn)定性,我院組織專業(yè)技術(shù)人員對(duì)水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè),結(jié)果見表2。
由表2可知:該公司的廢水經(jīng)處理后水質(zhì)完全符合GB?。玻保梗埃啊玻埃埃概欧艠?biāo)準(zhǔn),同時(shí)也符合設(shè)計(jì)要求。
4 結(jié)論
(1)針對(duì)該廠電鍍廢水成分復(fù)雜、水量大、難處理的特點(diǎn),本工程實(shí)行清污分流,根據(jù)各類廢水先預(yù)處理再綜合處理的原則,采用經(jīng)典化學(xué)法結(jié)合pH/ORP自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行處理。該技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定可靠,能承受大水量和高濃度負(fù)荷的沖擊。
(2)該處理工藝具有技術(shù)合理、可操作性好、自動(dòng)化程度高、投資少、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用中等、處理效率高、出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)等特點(diǎn)。主要污染物的去除效率達(dá)到98%以上,處理后的水質(zhì)穩(wěn)定,均達(dá)到GB21900—2008排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝處理類似電鍍廢水值得推廣應(yīng)用。
(3)該工藝的運(yùn)行費(fèi)用低,直接運(yùn)行費(fèi)用約為1.58元/t,且占地面積小、污泥產(chǎn)生量少、回收價(jià)值高,可為類似水質(zhì)的污水處理提供參考。
參考文獻(xiàn):
[1]朱耀華.電鍍廢水治理技術(shù)[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1992.
[2]馬洪芳,劉志寶.用鋁鹽絮凝劑處理含鉻廢水的研究[J].材料保護(hù),2003,36(3):53-54.
[3]楊明平,傅勇堅(jiān),李國(guó)斌.用鈦白生產(chǎn)副產(chǎn)物綠礬處理含鉻廢水[J].材料保護(hù),2005,38(6):53-54.