摘要：本文通過(guò)分析企業(yè)廢水來(lái)源和廢水含量，應(yīng)用化學(xué)法處理含鉻、含鎳、含氰等多類型廢水，利用膜分離技術(shù)進(jìn)行回水再利用，設(shè)計(jì)建立了廢水處理中心系統(tǒng)。該系統(tǒng)由pH和ORP控制儀控制各處理單元自動(dòng)加藥，過(guò)程穩(wěn)定可控，結(jié)果可數(shù)據(jù)化且可實(shí)時(shí)傳遞至環(huán)保管理部門，達(dá)到清潔生產(chǎn)Ⅱ級(jí)要求，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排的目的。

關(guān)鍵詞：電鍍廢水；化學(xué)法處理；膜分離技術(shù)；水回用；節(jié)能減排

桂林航天電子有限公司是航天機(jī)電元器（組）件的高科技企業(yè)，主要研制生產(chǎn)軍用繼電器、連接器、特種開(kāi)關(guān)和小型儀器設(shè)備等產(chǎn)品，表面處理工藝主要有鍍金、鍍銀、鍍銅、鍍鎳等。為進(jìn)一步改善廢水排放指標(biāo)，按照“十二五”基礎(chǔ)設(shè)施改造和節(jié)能減排固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目的要求對(duì)電鍍廢水進(jìn)行綜合處理及回水利用。廢水來(lái)源及其水質(zhì)

1.1 廢水來(lái)源及其分類

電鍍廢水來(lái)源及其水質(zhì)分析是廢水處理工藝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，各企業(yè)因生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)產(chǎn)品不同而致使廢水各不相同，需全面分析。

1.1.1 前處理廢水

表面前處理由鍍件除油和去除氧化膜兩個(gè)主要工序組成。工件通常采用表面活性劑乳化方式除油，此部分廢水化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen De?mand，簡(jiǎn)稱 COD）較高。氧化膜去除工藝的選擇與基體材料密切相關(guān)，通常處理溶液由各類酸組成，此部分廢水含基體材料金屬離子?？偟膩?lái)說(shuō)，前處理工序以酸性和堿性廢水為主，含 Ni2+、Cu2+、Ag+、Fe2+、Fe3+、COD等污染物。

1.1.2 電鍍廢水

根據(jù)生產(chǎn)工藝，電鍍廢水主要分為以下三類：

1）含鉻廢水：含鉻廢水主要來(lái)自于銀合金的鉻酐酸洗、銅合金的鉻酐鈍化以及銀鍍層的出光等工序，廢水中主要含有 Cr6+以及極少量的 Cu2+、Ag+等金屬離子。

2）含鎳廢水：含鎳廢水主要有兩個(gè)來(lái)源：電鍍鎳和化學(xué)鍍鎳。其中電鍍鎳廢水主要來(lái)自酸性鍍鎳生產(chǎn)線的漂洗水，廢水中主要含有NiSO4、NiCl2 等。化學(xué)鍍鎳廢水組成較為復(fù)雜，通常含有絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、pH 值緩沖劑等。

3）含氰廢水：含氰廢水由氰化鍍銅、氰化鍍銀及鍍金產(chǎn)生，廢水中含有CN-、Cu2+、Ag+等污染物，鍍金廢水回收后再排入含氰廢水中。

1.1.3 廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤?/p>

由于鍍液到達(dá)使用壽命、鍍槽處理以及退鍍零件等原因會(huì)產(chǎn)生廢棄鍍液和退鍍?nèi)芤?，該類廢液通常濃度較高、成分較復(fù)雜，可以單獨(dú)收集、預(yù)處理后緩慢投加至相應(yīng)廢水中進(jìn)行處理，也可以單獨(dú)收集，委托外部資質(zhì)單位進(jìn)行處理。

1.2 進(jìn)水水量和水質(zhì)

分質(zhì)分流是做好廢水處理的前提，因此需要明確每個(gè)鍍槽排出廢水的類別，計(jì)量每種廢水的排放量并控制地面排水的流向。

前處理廢水歸屬于酸堿廢水；含氰鍍液廢水歸屬于含氰廢水；含鉻酐鍍液廢水歸屬于含鉻廢水；

化學(xué)鍍鎳廢水經(jīng)初步處理后與鍍鎳廢水一起歸屬于含鎳廢水；沖洗鍍槽以及車間地面的廢水按類別歸入相應(yīng)的廢水。項(xiàng)目廢水的平均排放量約為120 m3/d，按有關(guān)要求，廢水處理設(shè)施設(shè)計(jì)處理能力144 m3/d，每天按 8 h 運(yùn)行，各類廢水設(shè)計(jì)處理水量和水質(zhì)如表1所示。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

排放水質(zhì)滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （GB21900—2008）中的表2要求。電鍍用水重復(fù)利用率達(dá)到2015年環(huán)境保護(hù)部等三部委25號(hào)公告中附件 2《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系》Ⅱ級(jí)要求，回水利用率≥40%，回用水質(zhì)優(yōu)于《金屬鍍覆和化學(xué)覆蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》（HB5472—1991）B類水標(biāo)準(zhǔn)，回用水電導(dǎo)率≤100 μS/cm。安全防范達(dá)到《國(guó)防科技工業(yè)安全防范系統(tǒng)技術(shù)要求》的二級(jí)。

3 工藝設(shè)計(jì)

電鍍廢水處理工藝主要有化學(xué)法、電解法、吸附法、反滲透等，而目前處理效果穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、處理成本低、管理簡(jiǎn)便的處理工藝仍是化學(xué)法，加入堿性溶劑使廢水中金屬離子形成氫氧化物絮體，然后沉淀分離去除。

本項(xiàng)目的目標(biāo)是要提高位于中心市區(qū)企業(yè)的電鍍污水排放的可控性，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定和達(dá)標(biāo)排放。因此本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)上采用了措施減小對(duì)周圍環(huán)境的影響，合理的將廢水進(jìn)行濃縮分離、回收水資源；合理控制噪聲、氣味；妥善處理、處置固體廢棄物，避免二次污染。同時(shí)充分考慮操作自動(dòng)化，減少勞動(dòng)強(qiáng)度；處理站內(nèi)設(shè)置必要的監(jiān)控儀表，提高管理水平。與企業(yè)原有電鍍廢水處理系統(tǒng)相比，操作全自動(dòng)化、過(guò)程可控，結(jié)果數(shù)據(jù)化且實(shí)時(shí)傳遞至環(huán)保管理部門，體現(xiàn)了企業(yè)對(duì)社會(huì)負(fù)責(zé)的作業(yè)方式。項(xiàng)目電鍍廢水處理工藝流程如圖1所示。

3.1 含鉻廢水系統(tǒng)

電鍍廢水中的鉻主要以 Cr6+離子存在，加入還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+，沉淀后進(jìn)入酸堿廢水系統(tǒng)。

選擇焦亞硫酸鈉作為還原劑[3]，設(shè)定pH為2.5~ 3，氧化還原電位（Oxidation-Reduction Potential 簡(jiǎn)稱ORP）190~240 mV，在攪拌狀態(tài)下自動(dòng)加入硫酸和焦亞硫酸鈉溶液，反應(yīng)時(shí)間 30~45 min。反應(yīng)方程式如式（1）所示。

2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4→2Cr（2 SO4）3+ 3Na2SO4+5H2O （1）

還原反應(yīng)完成后，用 NaOH 調(diào)節(jié) pH 至 7.8~8.5，進(jìn)行中和反應(yīng)，投加聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride，簡(jiǎn)稱 PAC）混凝，投加聚丙烯酰胺（Poly?acrylae，簡(jiǎn)稱 PAM）絮凝，再進(jìn)入含鉻廢水沉淀系統(tǒng)進(jìn)行泥水分離，反應(yīng)方程式如式（2）所示。

Cr3++3OH-→Cr（OH）3↓ （2）

泥水分離后污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)，溶液進(jìn)入酸堿廢水系統(tǒng)。

3.2 含鎳廢水系統(tǒng)

化學(xué)鍍鎳廢水采用 H2O2破絡(luò)，設(shè)定 pH 為 2~ 3，反應(yīng)停留時(shí)間3~5 h，破絡(luò)完的廢水采用NaOH調(diào)pH 至 10.5~11.0，進(jìn)行中和反應(yīng)，投加 PAC 混凝、PAM 絮凝，沉淀后清水與電鍍鎳廢水混合，污泥排至綜合污泥池。

含鎳廢水用 NaOH 調(diào)節(jié) pH 至 9.6~11.0，進(jìn)行中和反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間15~20 min。投加PAC混凝、PAM絮凝，再進(jìn)入含鎳廢水沉淀系統(tǒng)進(jìn)行泥水分離。

3.3 含氰廢水系統(tǒng)

含氰廢水采用 NaClO作為還原劑，堿性氯化法二階段破氰。

第一階段為不完全氧化階段，將氰氧化成氰酸鹽。一級(jí)破氰的 pH 控制在 11.0~11.5，ORP 值為330~350 mV，反應(yīng)時(shí)間為30 min。反應(yīng)方程式如式（3）和式（4）所示。

CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH- （3）

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O （4）

第二階段為完全氧化階段，將氰酸鹽進(jìn)一步氧化分解成二氧化碳和氮?dú)?。二?jí)破氰的pH控制在8~8.5，ORP 值為 600~650 mV，反應(yīng)時(shí)間為 30 min。反應(yīng)方程式如式（5）所示。

2CNO-+3ClO-+H2O→2CO2↑+3Cl-+ N2↑+2OH- （5）

破氰后的廢水進(jìn)入酸堿廢水收集池，由下一道工序繼續(xù)處理。

3.4 酸堿廢水系統(tǒng)

調(diào)節(jié)酸堿廢水pH至8.5~9.0，反應(yīng)時(shí)間30 min，投加PAC混凝、PAM絮凝，進(jìn)入沉淀池沉淀[6]；上清液經(jīng)多介質(zhì)過(guò)濾器處理，去除懸浮物后，進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)進(jìn)行回用處理。

3.5 中水回用及濃水處理系統(tǒng)

中水回用工藝流程如圖 2所示，中間水槽收集各類廢水，調(diào)整pH后進(jìn)入膜回用水系統(tǒng)[7]。柱式連續(xù)膜過(guò)濾（Cylindrical Continuous Membrane Filtra?tion，簡(jiǎn)稱 CCMF）裝置作為回用系統(tǒng)的前置，采用20 μm 袋式過(guò)濾，由 9支單段式反滲透（Reverse Os?mosis Membrane，簡(jiǎn)稱RO膜）膜組件構(gòu)成，設(shè)計(jì)通量為 45~60 L/（m2·h），設(shè)備產(chǎn)水能力 6 m3/h，配備反洗系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自我再生。采取逐級(jí)過(guò)濾的方式，確保系統(tǒng)出水水質(zhì)符合濃水系統(tǒng)進(jìn)水要求。CCMF連續(xù)超濾濃水及反洗水由于含有懸浮物及微量膠體，將其回流至酸堿水池再經(jīng)沉淀處理。

中水經(jīng)過(guò)反滲透處理后產(chǎn)生一定量的濃水，存在離子濃度和 COD 超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。濃水處理工藝流程如圖 3 所示，先將濃水 pH 調(diào)節(jié)為 3 左右，加入 H2O2 及FeSO4氧化廢水中難降解物質(zhì)，加入混凝劑，然后調(diào)節(jié) pH 為 9左右進(jìn)行混凝反應(yīng)，廢水進(jìn)入 60°斜板固液分離，設(shè)計(jì)最大表面負(fù)荷為1.0 m2·h，上層清液進(jìn)入回收水池，污泥進(jìn)入綜合污泥池。原水經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器，濾料設(shè)計(jì)吸附值≥1000 mg/ g，粒徑0.44~3 mm，比表面積 700～1400 ㎡/g，確保出水污染指數(shù)（Silting Density Index，簡(jiǎn)稱 SDI）≤5，去除有機(jī)物和余氯，降低色度、濁度，延長(zhǎng)膜系統(tǒng)的使用壽命[8-9]。

3.6 污泥處理系統(tǒng)

各類廢水經(jīng)固液分離，沉淀污泥由斜板沉淀池收集，經(jīng)氣動(dòng)泵輸送至板框壓濾機(jī)壓干，壓濾機(jī)出水排至濃水收集池。

3.7 土建和安防系統(tǒng)

本項(xiàng)目新增216 ㎡使用面積，土地進(jìn)行硬化防腐處理，彩鋼瓦覆蓋。依據(jù)《國(guó)防科技工業(yè)安全防范系統(tǒng)技術(shù)要求》的二級(jí)防范要求，周界設(shè)置高度2.4 m的金屬柵欄，豎桿間距150 mm，配備4臺(tái)高清攝像頭，視頻圖像記錄像素大于704×576（4CIF），記錄幀率大于25幀/秒，圖像信息保存時(shí)間大于30 d。設(shè)計(jì)門禁系統(tǒng)，新建應(yīng)急處理池，安裝水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)施并與環(huán)保局聯(lián)網(wǎng)。

4 處理效果

工程已建成投入使用，運(yùn)行情況良好。加藥單元采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)備開(kāi)?，F(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)和程序自動(dòng)控制，中央監(jiān)控室設(shè)監(jiān)控屏顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。處理后出水達(dá)到設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)及電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB21900—2008），經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門驗(yàn)收合格。回用水可滿足工件清洗質(zhì)量及不影響后工序鍍槽鍍液質(zhì)量，水重復(fù)利用率達(dá)40%。

5 效益分析

本套電鍍廢水處理設(shè)施以節(jié)能和自動(dòng)化為依據(jù)，在配電設(shè)計(jì)、化學(xué)藥劑的選用和自動(dòng)化程度上進(jìn)行優(yōu)化篩選以達(dá)到節(jié)約成本的目的。工藝技術(shù)人員由電鍍工藝員兼職，配備污水處理操作人員 1 人，八小時(shí)工作制。日常運(yùn)行費(fèi)用主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)及人工費(fèi)用等，以含鉻廢水處理回用系統(tǒng)為例，其處理成本主要包括耗電費(fèi)和藥劑費(fèi)兩項(xiàng)，具體核算數(shù)據(jù)如表 2所示，其它廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行成本參考表 2 核算數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，具體見(jiàn)表 3。按照每天 120 m3/d的廢水處理量計(jì)算，廢水的平均處理成本為9.6 元/m3，工程運(yùn)行費(fèi)用較低。

6 結(jié)論與展望

本文在分析企業(yè)廢水來(lái)源、廢水含量的前提下，做好分質(zhì)分流，應(yīng)用化學(xué)法處理含鉻廢水、含鎳廢水、含氰廢水和酸堿廢水，技術(shù)成熟、效果穩(wěn)定，對(duì)重金屬污染物去除適應(yīng)性強(qiáng)；由 pH 和 ORP 控制儀控制各處理單元自動(dòng)加藥，操作簡(jiǎn)便。

應(yīng)用膜分離技術(shù)進(jìn)行回水再利用，達(dá)到了清潔生產(chǎn)Ⅱ級(jí)要求，減少了污染物排放，且可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展。安防、防腐、應(yīng)急設(shè)備設(shè)施均滿足要求。