電鍍廢水處理及回用工程實例

摘要: 采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應器（MBR）+過濾+反滲透（RO）組合工藝，對某電鍍企業生產廢水進行深度處理和回用。首先通過混凝沉淀、生化和過濾去除重金屬、有機物和懸浮物，然后利用RO系統去除剩余的有機物和鹽分。實際運行結果表明，RO淡水水質可滿足企業生產工藝用水水質要求，RO濃水水質達到了《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）表 2中的新建企業水污染物排放限值。

電鍍行業是當今全球三大污染行業之一。據不完全統計，我國電鍍廠家如今已發展到1萬余家，每年排放電鍍廢水約40億t。由于電鍍廢水中含有重金屬，不能被其他任何手段所分解和破壞，無法改變其物理和化學形態，因此電鍍廢水中的重金屬為“永久性污染物”，加上電鍍工藝中加入各種化工原材料，電鍍廢水給周圍環境帶來了嚴重污染。

本項目采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應器（MBR）+過濾+反滲透（RO）組合工藝，對某電鍍企業生產廢水進行深度處理和回用，RO淡水水質可滿足企業生產工藝用水水質要求，RO濃水水質達到了《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）表 2中的新建企業水污染物排放限值。

1 工程概況

某汽車標準件生產企業主要生產汽車高強度螺栓等。本項目電鍍廢水來自其生產車間排出的脫脂廢水、酸堿綜合廢水、含磷廢水和清洗廢水等，廢水排放量為200 t/d，主要包括鋅、鎳、鉻、磷、陰離子表面活性劑（LAS）、油脂等污染物，該廢水具有重金屬含量高、成分復雜、可生化性差等特點。項目設計進、出水水質指標見表 1。

經過處理后的回用水要求達到COD≤30 mg/L、電導率≤40μS/cm、硬度≤10 mg/L、pH 6～9的指標。該項目2014年7月份開始設計、施工和調試，歷時6個月，直至2015年1月份完成環保驗收，筆者作為項目主要參與人員，負責工藝設計和系統調試。

2 廢水處理工藝流程

電鍍廢水具有水質成分復雜、重金屬濃度高、毒性大、可生化性差等特點。目前，國內外對此類廢水的主要處理及回用方法有：物化法、生物法、化學氧化和膜法等。

工程采用圖 1所示工藝流程。

該電鍍廢水污染物種類主要包括重金屬、懸浮物、有機物，因此考慮將該廢水收集后經pH調整后混凝沉淀，出水入水解酸化池提高廢水的可生化性，然后通過膜生物反應器（MBR），利用生物代謝作用去除其中的有機物，出水經砂濾器、炭濾器、螯合樹脂、保安過濾器和RO系統進一步深度處理后回用，為確?；赜盟|達到回用要求，RO系統部分淡水返回到前面以稀釋RO進水，RO系統淡水直接回用于生產，RO系統濃水達標排放。

3 主要處理構筑物與設備

（1）調節池。在該池設置液位控制器3套，設提升泵2臺，1用1備；通過液位控制提升泵，高位啟動，低位停止，超低位報警。設水力攪拌系統，進一步進行廢水的均質均量。該池為鋼砼結構，內襯FRP，工藝尺寸6 000 mm×4 000 mm×5 000 mm，有效容積108 m³，有效停留時間13.0 h。

（2）pH調整池。在該池加入堿調節pH到適合混凝沉淀的范圍內，該池設攪拌機設施1套，藥劑投加裝置1套，pH控制器1套。堿加藥量受pH控制，由pH控制器自動實現。該池采用鋼砼結構，內做FRP防腐。工藝尺寸1 700 mm×1 700 mm×3 500 mm，有效容積8.7 m³，有效停留時間1.0 h。

（3）混凝反應池。投加重金屬捕捉劑二硫代胺基甲酸鹽類衍生物（DTC類）和助凝劑聚丙烯酰胺（PAM）并機械攪拌。重金屬捕捉劑是一種能與重金屬離子強力螯合的化工藥劑，其在常溫和很寬的pH條件范圍內均能與廢水中的Ni²⁺、Zn²⁺、Cr³⁺等各種重金屬離子進行化學反應，并在短時間內迅速生成不溶性、低含水量、容易沉淀去除的絮狀物質；PAM則通過吸附架橋作用將前面生成的小顆粒沉淀物凝結形成大顆粒絮體，以增強絮體的沉降性能。該池采用鋼砼結構，內做FRP防腐。設攪拌機設施1套，藥劑投加裝置2套。工藝尺寸1 700 mm×1 700 mm×3 500 mm，有效容積8.7 m³，有效停留時間1.0 h。

（4）沉淀池。采用斜板沉淀池，該池處理能力大，處理效率高，停留時間短，占地面積小。經過混凝反應的廢水進入該池，在重力作用下進行固液分離，上清液進入下一道工序，沉淀的泥渣進入污泥池做進一步處理。該池為鋼砼結構，內襯FRP防腐，工藝尺寸1 700 mm×3 400 mm×4 000 mm，表面負荷為1.4 m³/（m²·h），有效容積16.8 m³，有效停留時間2.0 h。

（5）水解酸化池。池內設有2臺1.5 kW的潛水攪拌機，令活性污泥與廢水充分混合。為了增加污泥與廢水的接觸面積，提高酸化效果，在水解池放置軟性填料，水解酸化池的溶解氧維持在0.5 mg/L。該池采用鋼砼結構，工藝尺寸4 000 mm×8 000 mm×4 500 mm，有效容積128 m³，有效停留時間15.4 h。

（6）膜生物反應器。經過水解酸化處理后的廢水進入好氧池，好氧工藝采用膜生物反應器，該處理單元主要由膜組件、膜架、膜出水泵和鼓風機以及相應清洗系統組成。MBR膜組件材質為偏氟乙烯材質的中空纖維膜，型號FP-AII15，膜孔徑為0.25~0.35μm，每片面積20 m2，設計膜通量為10 L/（m2·h），共42片；膜架為不銹鋼材質。設計處理規模為8.3 m³/h，24 h連續運行。該池為鋼砼結構，工藝尺寸4 000 mm×6 000 mm×4 500 mm，有效容積96 m³，有效停留時間11.5 h。

（7）中間水箱。經過前道處理后的廢水排放到中間水箱儲存，中間水箱設有一個20 m³的PE桶，設提升泵2臺，1用1備。通過液位控制提升泵，高位啟動，低位停止，超低位報警。

（8）砂濾器。廢水中粒徑較小的顆粒物等在砂濾器內通過過濾去除，以保證后續處理工藝的正常運行。由于過濾器的濾料工作一段時間后會產生污染物的積聚，因此需要定期對濾料進行反沖洗，保證其工作質量。而反沖洗水將回到一級沉淀池進行重新處理。砂濾器自動反沖洗，每套設氣動閥6個。砂濾器凈空尺寸D 1 200 mm×1 500 mm，過濾速度7.4 m/h，每天1次反沖洗，反沖洗歷時8 min，濾層分兩層，共1.2 m高，下層放高0.1 m、粒徑1.72~4.75 mm的精制石英砂，上層放高1.1 m、粒徑0.19～0.36 mm的精制石英砂。

（9）炭濾器?；钚蕴窟^濾器主要是利用含碳量高、分子質量大、比表面積大的活性炭顆粒對水中雜質進行物理吸附以達到水質要求。當水流通過活性炭的孔隙時，各種懸浮顆粒、有機物、重金屬等污染物在范德華力的作用下被吸附在活性炭孔隙中；同時，吸附于活性炭表面的氯（次氯酸）在炭表面發生化學反應，被還原成氯離子，從而有效地去除了氯，確保出水余氯小于0.1 mg/L，滿足反滲透膜的運行條件。炭濾器凈空尺寸D 1 200 mm×1 500 mm，過濾速度7.4 m/h，濾層高度1.2 m，投放1.2 t果殼活性炭。

（10）螯合樹脂塔。廢水中的鋅、鎳、鉻等重金屬離子經過上述混凝沉淀、砂濾器、炭濾器處理后，絕大多數都已得到有效去除，為保證這些重金屬離子濃度降到較低濃度，本工程設置了螯合樹脂塔吸附殘留的重金屬離子。樹脂塔凈空尺寸D 1 000 mm×1 500 mm，樹脂層高度1.2 m，投放英國漂萊特S930螯合樹脂1.2 t，設計再生周期為3～5 d，設樹脂再生系統1套。

（11）保安過濾器。保安過濾器以去除濁度1度以上的細小微粒來滿足后續工序對進水的要求；本方案中設有5μm過濾器截留上述過濾器的穿透物來保護RO膜。保安過濾器規格10芯×1 000 mm，材質為304不銹鋼。濾芯規格5μm×1 000 mm（10芯）。

（12）RO系統。主要由RO膜元件、高壓泵、加藥系統、PLC自控系統等組成。RO膜元件為聚酰胺抗污染反滲透膜，型號BW30-365-FR，共9支。設計處理規模為8.3 m³/h，24 h連續運行，產水率為60%。設阻垢劑加藥系統和反滲透清洗裝置1套。RO系統的進水條件是反滲透膜SDI小于5。

4 工程應用情況

該廢水處理及回用設備自2014年12月正式投入實際應用以來，各處理工藝段運行情況如表 2所示

由表 2可以看出，RO系統出水水質完全可以達到生產工藝用水水質要求，RO系統產水率為60%，剩余30%的RO濃水達標排放，該企業每天節省了120 t新鮮自來水，節能減排效果明顯。

5 處理成本分析

該工程實際運行一年多來，處理水量為200 t/d，處理成本主要包括：電費2.36元/t，藥劑費2.25元/t，人工費1.43元/t，共計成本為6.04元/t。

6 結論

（1）采用混凝沉淀+水解酸化+膜生物反應器（MBR）+過濾+反滲透（RO）組合工藝進行電鍍廢水深度處理及回用，RO系統出水水質可以達到生產工藝用水水質要求，RO濃水經收集后達到《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）表 2中的新建企業水污染物排放限值。

（2）組合工藝系統對廢水中的污染物具有較高的去除率，產水率為60%，當進水COD 1 596～1 872 mg/L時，出水COD 7～9 mg/L，對有機物的去除率達到99.4%～99.6%，脫鹽率為99.2%～99.4%，對重金屬的去除率達到97.8%～99.9%，對總磷的去除率達到98.2%～99.4%。

（3）該工程處理廢水量為200 m³/d，工程總投資為186萬元，一次性投資較高。設備總裝機功率約為75 kW，正常運行功率為45 kW，在未考慮設施大修費和設備折舊的情況下，日常運行成本為6.04元/t。