一、现有废水处理设备现状
1现有电镀废水处理方法
目前,国内多数电镀企业采用化学法对电镀废水进行统一收集、混合处理,具体的工艺流程为:
废水统一收集…破铬…破氰…混凝…沉淀…出水排放
2现有设备不能达标的原因
□采用人工加药方式,无法确定标准的药剂需求量,造成排放水水质不稳定,不能达到排放标准。
□无pH、ORP等在线检测设备,无法根据实际水质情况确定药剂需求量,造成投加药剂量大,造成二次污染,且浪费资源。
□新标准的出台,使原有废水处理工艺在老的标准下还可达标排放,但不能满足新标准的要求。随着排放标准的提高,原有废水处理工艺中存在的问题日渐凸显。下表为新老标准的对比。
氮
1.50.51.00.51.02.06~91001.52530
原有国家一级排放标准
0.50.10.10.20.31.06~9500.5515
国家对特别领域和地区颁布执行的新标准(表3)
二、新工艺介绍
2008年8月1日国家新的电镀污染物排放标准正式公布实施,我公司根据新标准的要求及现有电镀废水处理现状,自主研发以下三种新工艺,分别是:
C级无忧排放工艺
B级不易堵膜中水回用工艺
A级分流处理重金属回收工艺
供执行不同排放标准的地区、不同企业自主选择。
1新工艺适用范围
C级无忧排放新工艺
适用于:COD含量小于120mg/L,氨氮含量小于7mg/L,总氮小于20mg/L,磷小于3.5mg/L,重金属含量无限制。大于此标准采用B级工艺。
B级不易堵膜中水回用新工艺
适用于:原水水质较差,与新排放标准要求差距较大且对废水回用率有一定要求的企业。
A级分流处理重金属回收新工艺
适用于:废水分流收集比较规范,有较多贵重金属镀种及对废水回用有较高要求的企业。
C级无忧排放新工艺
□工艺介绍
C级无忧化学沉淀工艺主要针对电镀企业产生的含铬、含氰等废水处理,我公司研发的无忧化学沉淀系统与原有化学沉淀系统不同之处在于充分曝气,定量加药,静态破氰破铬或延长反应时间,具有去除定量的氨氮,反应彻底、去除率高、药剂用量少等特点。
无忧化学沉淀系统在原有化学沉淀系统的基础上增加过滤装置以去除排放水中未沉淀的悬浮物;重金属捕捉装置以吸附排放水中微量的重金属,使得排放水中的重金属含量远低于国家排放标准;超滤和活性炭装置吸附水中的有机物使得水中有机物含量低于国家排放标准,在水质水量不稳定的状态下,也可保证稳定达标排放
根据目前多数电镀企业的实际情况,电镀废水采用统一收集、混合处理的方法,含氰废水、含铬废水混合在一起进入化学沉淀系统,因此导致化学沉淀系统处理的水质多样,后续处理复杂,出水水质不稳定,化学沉淀的出水很难达到国家新出台的排放标准。
在化学沉淀的药剂配制中,多数电镀企业没有专业的操作人员,处理药剂根据自己的感觉和经验配制,大多数采用过量的投加方法,而且在化学药剂的添加方面,采用阀门式,这样导致化学药剂的过量,每吨水的处理成本的增加。对电镀企业造成不必要的支出。
有化学沉淀系统的电镀企业,斜管沉淀池的体积偏小,沉淀时间不足,有很多细小的悬浮颗粒(重金属的氢氧化物)进入排放水池,导致重金属超标。
针对上述实际情况,我公司提出了现有化学沉淀改造的新方案。即:
在原有化学沉淀的基础上进行改造,并增加后处理保护装置。
为了弥补原有化学沉淀的处理系统的不足,我公司对原有化学沉淀进行了工艺上和硬件上的改造,在原有的工艺上增加一个破氰池,这样可以保证静态去除水中氰化物,破氰、破铬时均采用计量泵定量加药,pH/ORP在线监测保证破氰、破格的完全性。对于原始的加酸,加碱,我公司也采用计量泵定量投加的方式,这样可以精确的调整pH值,减少化学药剂的使用量,降低运行成本。
对于新建厂或废水可以进行分流处理的电镀企业,我公司建议分流处理,采用我公司化学沉淀C级工艺,含氰废水、含铬废水分流处理。静态破氰破铬的、pH/ORP在线监测。自动加药,以保证破氰、破铬的完全性。化学沉淀过后增加预处理装置和重金属捕捉装置,保证排放水中重金属含量不超标。
为保证废水处理设备不受水质、水量变化的干扰,在原有化学沉淀系统后增加后处理保护装置,主要由石英砂过滤器、袋式过滤器、活性炭过滤器、重金属捕捉器和超滤组成。
石英砂过滤器主要用于去除沉淀池中来不及沉淀的金属氢氧化物。
袋式过滤器主要用于去除废水中的大颗粒物质。
活性炭过滤器对废水中的COD、胶体等去除效果良好。
重金属捕捉器可吸附废水中的Cu2+,Ni2+、Cr6+等重金属离子,去除率可达95%以上。该材料与传统的吸附材料相比较,不仅具有吸附富集作用,同时具有离子交换功能。在进水水质较好的条件下,经过预处理和重金属捕捉器的处理后,可达到甚至远低于国家排放标准的限值。
超滤可进一步吸收废水中的COD和其他小分子物质,经过炭滤和超滤的共同作用后,出水COD远低于新标准的限值。
□处理效果
各项指标去除效果(pH无量纲、流量除外)mg/L
项目
采样点CODcr氨氮总氮总磷总氰六价铬总铬总铜总镍总锌
处理前1007203.5无限制无限制无限制无限制无限制无限制
化学法出水754.5120.40.20.30.80.20.30.3
活性炭
出水504.0100.40.20.30.80.20.30.3
重捕器出水454.0100.40.30.060.240.10.050.2
超滤出水384.0100.40.150.060.240.10.050.2
执行标准505150.50.20.10.50.30.11.0
□运行费用
以10T/H为例,运行费用包括化学沉淀和后处理装置2部分。
(1)化学沉淀系统运行费用
化学沉淀系统装机电量为6.6kw/h,运行费用分析如下:
年运行电费:0.85元/度×6.6kw/h×10小时/天×300天/年=15680元/年
年处理水量:10T/h×10小时/天×300天/年=30000吨/年
年药剂消耗费用:
①焦亚硫酸钠:30000吨/年×1.5×1.90元/千克=85500元/年
②液碱:30000吨/年×1.5×0.6元/千克=27000元/年
③次氯酸钠:30000吨/年×1.5×0.65元/千克=23400元/年
④PAM:30000吨/年×0.075×9.00元/千克=20250元/年
⑤硫酸:30000吨/年×0.155×1.50元/千克=6975元/年
则:化学沉淀部分所需总费用为:
15680(电费)元/年+85500(焦亚)元/年+27000(液碱)元/年+23400(次氯酸钠)元/年+20250(PAM)元/年+6975(硫酸)元/年=178805元/年
即:每吨水处理成本为5.96元/吨
(2)后续保护系统系统运行费用
后续保护系统装机电量为2.2kw/h,运行费用分析如下:
年运行电费:0.85元/度×2.2kw/h×10小时/天×300天/年=5227元/年
更换活性炭费用:1.35T×2次/年×11.6元/T=15735元/年
更换滤芯费用:10根×6次/年×31.5元/根=1890元/年
更换超滤膜费用:5根×0.5次/年×3225元/根=8063元/年
更换重金属捕捉剂费用:1T×0.5次/年×30000元/吨=15000元/年
则:后续处理设备总运行费用为:45915元/年
既每吨水处理成本为1.53元/吨
C级工艺系统运行费用为5.96+1.53=7.49元/吨水
3中水回用B级工艺
□工艺介绍
B级中水回用工艺适用于以下情况:
1)多项水质指标严重超标的企业,仅依靠无忧化学沉淀系统难以达标。
2)在国家提倡的节能减排、清洁生产的大环境下,部分地区对电镀废水的处理提出了一定的回用要求。
3)企业自身的发展需要对部分废水进行回用。
我公司提出的不易堵膜中水回用工艺,是在C级无忧化学沉淀工艺之后增加反渗透处理系统,经过反渗透膜对重金属离子、COD、NH3-N等的去除作用,出水中各种水质指标均远低于新标准的限值,并且实现废水回用,回用率高达60%以上,响应了国家节能减排的号召。
目前,很多企业也采用了中水回用的方法处理电镀废水,但是反渗透膜污堵严重,造成设备折旧快,运行成本高,且回用率不高。我公司研发的中水回用设备是我公司多年实际工程经验积累的成果,不仅可以克服这些弊病,降低反渗透膜的维护保养费用,水回收率可达到60%以上。该工艺可达到国内清洁生产先进水平,在电镀废水的中水回用市场中初显成效。
☆回用新理念:统一收集,分质多点回用。
设备对废水的处理过程是一个水质逐渐优化的过程,在进水水质较好的条件
下,经过预处理、重金属捕捉器处理之后废水即可达到国家排放标准,这是同类
产品无法达到的。再经超滤处理后,可满足电镀过程中前处理的用水要求,这部分水可以回用于前处理。而剩余的废水进入反渗透系统,出水水质为低纯水,可回用于用水要求较高的地方。这样的分质多点回用系统对废水充分利用,还可节约投资成本,回用率高,克服了只有末端回用的单一回用方式。
☆国际一流的膜材料
反渗透膜是中水回用系统中至关重要的一环,其质量和性能直接决定着回用水的水质。我公司中水回用工艺中采用的是全球三大膜供应商之一的美国GE公司(美国通用)生产的抗污染膜。GE公司成立于1892年,经爱迪生通用电器公司和汤姆森-休斯顿电器公司合并而成,从1906年进入中国市场以来,至今一直是中国最活跃、最具影响力的外国公司之一。GE水处理是世界领先的水净化和流体处理公司,是全球最大膜元件生产商和最具实力的工艺分离元件生产商。
GE生产的抗污染膜(DuraslickRO)是针对易导致污堵的苦咸水和高污染水而设计的,在传统膜结构的基础上增加专利的抗污染层,改变了膜表面的化学特性,极大的提高了膜表面的光滑度和抗污染能力。对于减少污堵、降低能耗、延长膜的使用寿命和清洗间隔时间,使膜清洗费用大大降低。
☆合理的设计,有效的措施缓解膜污染
针对不同的水质水量状况,采用软件模拟和工程经验相结合的设计方法,为不同企业量身定做中水回用系统。
合理选择高压泵,加快膜内流速,减缓膜污染。
在高压泵前投加阻垢剂,有效减缓膜污堵的速率。
☆准确判断清洗时机,清除膜污染
为保证反渗透膜的去除率,每天都应对膜作常规性的水力清洗。此外,还要依据以下3个方面正确判断化学药剂清洗的时机:
当膜元件的产水量下降15%,
系统压差增加15%
或产品水电导升高15%时,
合适的化学清洗就需要考虑。
清洗药剂的选择应根据对膜污染类型的分析做出合理的选择或使用GE专门药剂清洗。
□处理效果
各项指标去除效果(pH无量纲、流量除外)mg/L
项目
采样点CODcr氨氮总氮总磷总氰六价铬总铬总铜总镍总锌
处理前300205010无限制无限制无限制无限制无限制无限制
化学法出水19012301.00.20.30.80.20.50.3
后处理出水7510261.00.150.060.240.10.20.2
RO出水301.560.20.0