【经管类】某电镀厂电镀废水深度处理、中水回用项目设计方案(docp38)

【经管类】某电镀厂电镀废水深度处理、中水回用项目设计方案(docp38)内容摘要：

改革和综合利用，并着手处理镉和其他金属。 第三阶段从 70 年代起，开始研究从根本上控制污染的技术，以防为主，改革电镀工艺，研究废水的闭路循环。 在工艺改革上用低浓度工艺代替高浓度工艺（如低铬代替高铬镀铬），用无毒或低毒材料的电镀工艺代替有毒材料的工艺（如以无 氰工艺代替有氰工艺）。 目前一般用下述方法处理电镀废水： ⑴化学法 向废水中投加药剂，使其中的有毒物质转化成为无毒物质或毒性大为降低的沉淀物。 化学法包括： 中和沉淀法 如酸性废水用碱性废水或投加碱性物质进行中和，形成沉淀物。 中和混凝沉淀法 例如在离子交换法除铬工艺中，阳离子交换柱再生废液是含有重金属离子 (Zn2+、 Cr3+、 Fe3+等 )的强酸性废液，可用去除酸根后阴离子交换柱的再生废碱液或加碱中和，使之以氢氧化物形式沉淀。 如投加高分子絮凝剂可改变这种沉淀物的沉降性能和分离性能。 氧化法 如处理含氰废水时，常用次氯酸盐在碱性条件下氧化其中的氰离子 ,使之分解成低毒的氰酸盐 ,然后再进一步降解为无毒的二氧化碳和氮。 还原法 如含铬废水用亚硫酸氢钠或硫酸亚铁加石灰处理 ,使 Cr6+还原成毒性低的 6 Cr3+，并形成氢氧化铬沉淀。 钡盐法 如含铬废水用钡盐处理，使铬酸根成为铬酸钡沉淀。 铁氧体法 电镀废水经过处理产生氢氧化铁或其他重金属氢氧化物沉淀，通过氧化反应使重金属转入强磁性的铁氧体结晶中。 此法可用于含铬废水的处理。 化学法设备简单，投资较少，应用较广。 但常留下污泥需要进一步处理，而且电镀废水分散，污泥不易集中处理和利用。 ⑵物理化学法 主要包括电解法、离子交换法和膜分离法。 电解法 以处理含铬废水为例，利用可溶性铁阳极，在直流电场作用下，产生亚铁离子，在酸性条件下使废水中以 CrO 厈和 Cr2O 崼存在的 Cr6+离子还原成为 Cr3+离子，随着电解过程中废水 pH 值升高 ,形成 Cr(OH)3 沉淀。 采用不同材料的阳极可处理含有其他各种金属离子的废水。 电解法操作管理简单，除能够处理镀铬漂洗水外，还可以处理钝化、阳极化、磷化等漂洗水，并有成套设备；但消耗 钢材、电能较多，对产生的污泥还没有妥善的处理方法。 离子交换法 利用离子交换树脂活性基团上的可交换离子 (H+、 Na+、 OH等 ),去除废水中的阳、阴离子。 此法处理电镀废水不仅可回用水，还可回收金属离子溶液。 这种方法已用于处理含有金、镍、铜、镉、铬等废水。 近年来人工合成的专门用于处理电镀废水的弱酸、弱碱大孔树脂，可分别用于去除铬、镍和铜，以及一些金属的氰化络合阴离子（见 废水离子交换处理法 ）。 一般说来，离子交换法初次投资较大，操作管理水平要求较高，但处理效果稳定，由于能回用金属和水，是当前电镀废水实现闭路循环的主要治理方法之一。 存在的主要问题是再生废液会有钠、铁、氯根等杂质离子不能直接回用于镀槽中，排入环境会造成污染。 膜分离法 利用半透膜或离子交换膜等膜材料，在外加推动力下，使废水中的溶解物和水分 离浓缩，以净化废水。 在膜分离法中，反渗透法用于含镍、含镉废水的浓缩处理已应用于生产。 隔膜电解法 用于再生镀铬废液。 扩散渗析 法可用于酸液回收。 膜分离方法成本较高。 蒸发浓缩法 利用热源和蒸发器在常压或负压下直接浓缩废水。 用这种方法处理高浓度废水比较经济，常同三级逆流漂洗、气－水喷淋，或同离子交换法联合使用。 目前生产中广泛采用钛管薄膜蒸发器和蒸发釜来浓缩含铬废水、含氰废水等，也是闭路循环的主要处理流程之一。 展望电镀废水处理技术的发展前景，首先是压缩水量，普遍推广逆流漂洗和喷淋技 7 术；其次，对化学法产生的污泥和离子交换再生废液进行综合利用，以及研制适用于处理电镀废水的各种优质 树脂和膜，以及进一步研究和完善闭路循环系统，以实现资源的充分利用。 传统的电镀废水处理工艺如下所示： 含铬废水： 含氰废水： 综合废水： ⑶生物法处理： 生物法去除有机物工艺是利用污水中微生物的新陈代谢作用来实现对水中有机物和重金属离子的去除。 该工艺被广泛应用于污水处理的各个领域。 常见的工艺有活性污泥法、生物膜法、生态法等。 又根据微生物对氧的需求分为好氧生物处理工艺和厌氧生物处理工艺。 典型的工艺活性污泥法有：曝气池工艺（好氧）、SBR 工艺（好氧）、 BAF 工艺（好氧）、生物接触氧化工艺（好氧）、 UASB 工艺（厌氧）、 A/O（厌氧 +好氧）等。 生物法工艺具有运行成本低，出水水质好等优点而广泛使用，但是生物法也存在着对水质要求高、出水水质不稳定等缺点。 如果与物化方法搭配使用，那么生物方法将是一个比较经济的处理工艺。 、水质分析及现有工艺概述 该企业采用传统的电镀生产工艺，废水中氰离子、六价铬离子、铜离子、锌离子等含量较高，另外由于生产中使用大量的抛光剂导致废水中 COD 在 1500 以上。 现在的水处理工艺采用混凝沉淀的传统物化工艺，该工艺对六价 铬离子和氰离子去除效果较好，但是对铜离子、锌离子、铁离子等去除效果不佳。 并且该工艺对 COD去除效果有限，特别是新的排放标准出台以后，出现了 COD 和部分金属离子超标的情况。 、工艺确定 电镀废水水量、水质波动大、无机盐含量高、重金属含量高、有机物含量高且分为可生化部分和难以生化部分，因此为保证金属离子和 COD 稳定达标。 为降低处理成本，提高处理的稳定性，方案决定对该电镀废水分开进行预处理。 分为如下四股： 还原池 混凝池 沉淀池 达标排放 含铬废水 硫代硫酸钠 含氰废水 一级破氰 NaOH+NaClO3 二级破氰 混凝池 H2SO4 沉淀池 达标排放 综合废水 中和池 沉淀池 达标排放 8 错误 !未找到引用源。 酸碱废水：是镀前金属表面处理时产生的大量含铁离子、铜离子、锌离子、酸 碱、表面活性剂、油类等污染的废水。 该类型废水是电镀废水 COD的主要来源。 水量占总水量的 2/3 左右。 对该类型的废水决定采用平流隔油 +高级氧化工艺 +混凝沉淀 +水解酸化 +曝气池的预处理工艺。 错误 !未 找到引用源。 含铬废水：是指在镀中铬酸钝化时产生的废水，这部分废水依靠系统原有工艺，把六价铬还原后混凝沉淀。 错误 !未找到引用源。 综合废水：指镀中产生的含有各种金属离子和少量表面活性剂的废水。 这部分废水中六价铬含量极少，可直接进入混凝沉淀池进行混凝去除其他金属离子。 错误 !未找到引用源。 含氰废水：氰化过程中产生的含有氰化物的废水，该股废水利用原有的处理工艺，把氰离子氧化后进入混凝沉淀池混凝去除。 错误 !未找到引用源。 四股废水最后汇集进入斜管沉淀池沉淀，然后进入活性炭过滤器和离子交换装置进行深度处理。 本方案利用的主要工艺简介 : 错误 !未找到引用源。 高级氧化工艺：电镀废水中的有机物主要是镀前表面处理加入的抛光剂，这些抛光剂属有机大分子，可生化性很差。 故采用 Fenton 试剂 对废水中的有机物进行氧化去除。 过氧化氢与催化剂 Fe2+构成的氧化体系通常称为 Fenton 试剂。 在 Fenton 体系中， H2O2 在 Fe2+的催化剂作用下产生两种活泼的氢氧自由基 (HO2和 OH)，其中 OH的氧化能力高达 V，仅次于氟，而 OH 自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力高达 kJ，具有很强的加成反应特性，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。 因此， Fenton 试剂可以氧化水中的大多数有机物，适合处理难生物降解和一般物理化学方法难以处理的废水；而对于一般的试剂难以氧化持久性有机物，特别是芳香类化合物及一些杂环类化合物， Fenton 试剂对其中的绝大部分都可以无选择地氧化降解。 Fenton 试剂一般在 pH= 下进行，在该 pH 值时基自由基生成速率最大。 反应机理如下所示： H2O2+Fe2+ → OH +OH +Fe3+ →Fe(OH)3↓ 错误 !未找到引用源。 水解酸化工艺 水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。 微生物通过释 9 放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。 酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。 从机理上讲，水解和酸化是 厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。 水解酸化 好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。 考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。 混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。 而两项厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。 影响水解酸化过程的重要因素： pH 值：水解酸化微生物对 pH 值变化的适应性较强，水解酸化过程可在 pH 值 的范围内进行，但最佳的 pH 是 水温：研究表明，水温在 1020 摄氏度之间变化时，对水解反应速度影响不大，说明参与水解的微生物对低温变化的适应性强。 底物的种类和形态：底物的种类和形态对水解酸化过程的速度有很大影响。 对同类有机物来说，分子量越大，水解越困难，相应的水解速度就越小。 颗粒状有机物，粒径越大，单位重量有机物的比表面积就越小，水解速度也越小。 污泥生物固体停留时间：在常规的厌氧条件下，混合厌氧消化系统中，水解酸化微生物的比增值速度高于甲烷菌，因此，当系统的生物固体停留时间较小时，甲烷菌的数量将逐渐减少，直至完全淘汰。 为了保持水解微生物的活性，水解池内水解微生物浓度应该保持一个合适的浓度。 这都是靠控制水解池的生物固体停留时间来完成的。 水利停留时间：对水解酸化反应器来说，水利停留时间越长，底物与水解微生物的接触时间也越长，相应的水解效率就高。 水解酸化过程的判断指标： 一个水解反应池是否发生了水解，以及水解 过程进行的程度，单从出水的水质 COD、BOD 等的去除率来判断是不全面的。 判断指标为： BOD/COD 比值的变化：废水可生化性的一个重要指标。 溶解性有机物的比例变化：水解处理后，溶解性有机物比例显著增加。 有机酸（ VAF)的变化：进出水 VAF 的相差越大，说明水解酸化的程度越好。 pH 值得变化：水解酸化后，会引起 PH 值得下降，但当进水中含有大量的缓冲物质 10 时，可能变化不大。 挥发性悬浮固体 (VSS)变化：颗粒状有机物质转变为溶解性有机物，引起 VSS 得变小。 耗氧速度的变化：水解酸化后，废水的耗氧速度明显的提高，特别是初期的耗氧速度增大的显著。 错误 !未找到引用源。 活性污泥法 活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。 活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。 其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。 activated sludge process 污水生物处理的一种方法。 该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活 性污泥。 利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。 然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。 影响活性污泥过程工作效率 (处理效率和经济效益 )的主要因素是处理方法的选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。 流程和原理 典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。 污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。 从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污 水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形悬浮状态。 溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。 第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏性物质。 同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。 第二阶段，微生物在氧气充。