0引言

企業(yè)主要從事氣動(dòng)控制元件、電磁閥、氣缸和氣缸零件等的研究、開(kāi) 發(fā) 和 生 產(chǎn)，設(shè) 有 注 塑、壓鑄、精加工、電鍍、噴涂和組裝等生產(chǎn)工序，其產(chǎn)品享譽(yù)全世界。該企業(yè)有2條電鍍線(xiàn)：一條鍍鉻生產(chǎn)線(xiàn)，一條鍍鎳生產(chǎn)線(xiàn)。生產(chǎn)線(xiàn)的清洗廢水中含有大量的鉻和鎳等重金屬離子，毒 性 較 大，有 些 還 含 致 癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì)，對(duì)人類(lèi)危害極大[1]。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程加快，近 年 來(lái) 長(zhǎng) 期 積 累 的重金屬污染問(wèn)題開(kāi)始逐漸顯露，造成了較大的社會(huì)影響，而電鍍企業(yè)又是產(chǎn)生重金屬污染物的重要來(lái)源。為解決電鍍工業(yè)的重污染問(wèn)題，我國(guó)環(huán)保政策日趨嚴(yán)厲，要求電鍍企業(yè)通過(guò)新建或改建的方式增加 處 理 設(shè) 施，達(dá) 到 廢 水“零 排 放”，專(zhuān) 注 產(chǎn) 品 生 產(chǎn)，以期實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、社會(huì)效益的統(tǒng)一。

電鍍工業(yè)傳統(tǒng)的廢水處理工藝大多采用化學(xué)混凝沉淀的方法，通過(guò)氧化還原及酸堿沉淀等化學(xué)反應(yīng)，使有害的電鍍污染物變成無(wú)害或易分離的物質(zhì)[4]，泥水壓濾機(jī)分離后再通過(guò)過(guò)濾吸附，基本滿(mǎn)足直接排放要求。但本工程要求廢水處理后回用，不能排放，且水質(zhì)要達(dá)到 純 水 標(biāo) 準(zhǔn)（≤20μS/cm），所以傳統(tǒng)的工藝無(wú)法滿(mǎn)足，只能作為預(yù)處理使用。此時(shí)，膜技術(shù)逐漸成熟，膜產(chǎn)品逐漸走向市場(chǎng)化，其中有以壓力為分離驅(qū)動(dòng)力的 超 濾、納 濾、反 滲 透、微孔過(guò)濾和以電位差為分離驅(qū)動(dòng)力的電滲析，還有膜分離和生物降解合為一體的膜生物反應(yīng)器等一系列膜分離技術(shù)，在電鍍廢水處理工藝中發(fā)揮著功不可沒(méi)的作用[5]。利用超濾膜和反滲透膜協(xié)同處理電鍍綜合廢水，取得了很好的效果。本項(xiàng)目結(jié)合廢水水量、水質(zhì)及回用要求，采用化學(xué)混凝沉淀+膜 濃 縮+蒸 發(fā) 結(jié) 晶 的 組 合 工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)電鍍清洗廢水“零排放”。

1項(xiàng)目概況

1.1廢水分類(lèi)及水量含鉻廢水包括含鉻電鍍生產(chǎn)線(xiàn)和浸滲生產(chǎn)線(xiàn)2部 分 清 洗 廢 水，水 量 共 計(jì)35 m3/d；含鎳電鍍生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的清洗廢水水量為20 m3/d。

1.2設(shè)計(jì)處理能力廢 水 總 水 量 為55 m3/d，設(shè) 計(jì) 每 天 運(yùn) 行20 h?？紤]80 %超 濾 回 收 率 和15 %預(yù)留部分富余處理能力，則該廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理能力為4 m3/h。

1.3廢水水質(zhì)采用含鉻和含鎳廢水等比例混合后的水質(zhì)指標(biāo)，詳見(jiàn)表1

1.4回用水標(biāo)準(zhǔn)回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表2。

2工藝設(shè)計(jì)

2.1工藝流程整套廢水系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。

整套廢水系統(tǒng)主要由4個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是：化學(xué)混凝沉淀系統(tǒng)、膜濃縮系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)和污泥 處 理 系 統(tǒng)。其中膜濃縮系統(tǒng)包括砂炭過(guò)濾器、超濾、一 級(jí)RO，二 級(jí)RO和 三 級(jí)RO，而 蒸 發(fā) 結(jié) 晶 系 統(tǒng)包括雙效蒸發(fā)器和結(jié)晶干燥機(jī)。含鉻廢水進(jìn)入還原槽內(nèi)，槽 中 投 加H2SO4和NaHSO3，控制pH值 在2 ~ 3，此時(shí)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，廢水中的六價(jià)鉻全部還原成三價(jià)鉻，還原后的含鉻廢水混入含鎳廢水?；旌蠌U水由泵輸送至化學(xué)混凝槽，在槽中 先 投 加NaOH，控 制 槽 中pH值 在9 ~ 10，使廢水充分與藥 劑 反 應(yīng)，生 成Cr(OH)2和Ni(OH)2等 沉淀物。然后投加PAC和PAM，使廢水中的沉淀物顆粒變大后進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行泥水分離。沉淀槽底部污泥經(jīng)收集輸送至污泥濃縮槽中，上清液溢流至中和槽。向中和槽中投加H2SO4，調(diào)節(jié)pH值在6 ~ 7之間。中和槽出水連續(xù)進(jìn)入砂過(guò)濾器和活性炭過(guò)濾器。

中過(guò)濾吸附，去除水中大部分懸浮物后進(jìn)入超濾。超濾作為反滲透的預(yù)處理，進(jìn)一步凈化水中雜質(zhì)，使超濾淡水達(dá)到反滲透膜的進(jìn)水要求，濃水收集后作為砂炭過(guò)濾器的反洗水。超濾淡水由高壓泵輸送至一級(jí)RO，控制回 收 率 為60%，濃 水 進(jìn) 入 二 級(jí)RO，控 制回收率為50%，二 級(jí)RO的 淡 水 和 一 級(jí)RO的 淡 水同時(shí)進(jìn)入三級(jí)RO，而二級(jí)RO的濃水則進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。在三級(jí)RO中，控制回收率為90%，其淡水達(dá)標(biāo)后進(jìn)入回用水槽回用于生產(chǎn)車(chē)間，而濃水則回流至一級(jí)RO再處理。二 級(jí)RO濃水經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)入單效加熱器加熱，再進(jìn)入單效分離器進(jìn)行汽水分離后，然后濃縮水再進(jìn)入二效加熱器和分離器中進(jìn)一步負(fù)壓蒸發(fā)濃縮?？刂齐p效蒸發(fā)器濃縮倍數(shù)為6倍，防止廢水在雙效蒸發(fā)器中結(jié)晶，影響其處理能力?？煲Y(jié)晶的濃縮水進(jìn)入結(jié)晶干燥機(jī)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶析出物含水率低于30%后作為危廢外運(yùn)處置。雙效蒸發(fā)器和結(jié)晶干燥機(jī)的蒸發(fā)冷凝水回流至前段超濾再處理。沉淀槽污泥由污泥泵輸送至污泥濃縮槽進(jìn)一步重力壓縮沉淀，然后進(jìn)入板框壓濾機(jī)壓濾。最終壓濾后的濾餅作為危廢外運(yùn)處置，其 含 水 率 為70%左右。而濾液和污泥濃縮槽的上清液則流入地溝，由潛水泵提升至含鎳原水槽再處理。系統(tǒng)中砂炭過(guò)濾器的反洗水、多 余 的 超 濾 濃水 和反洗水，以及3組RO的快充水均排入鎳系原水槽。

2.2設(shè)備參數(shù)與系統(tǒng)控制

2.2.1主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)化學(xué)混凝沉淀系統(tǒng)主要設(shè)備包括還原槽、混凝槽、沉淀槽以及中和槽。其中還原槽設(shè)計(jì)處理能力為2 m3/h，其他設(shè)備設(shè)計(jì)處理能力為4 m3/h。膜濃縮系統(tǒng)包括砂炭過(guò)濾器、超 濾 和3組RO。考慮到膜濃縮系統(tǒng)回收率及水量平衡關(guān)系，砂炭過(guò)濾器設(shè)計(jì)處理能力為4 m3/h，超濾設(shè)計(jì)處理能力為5m3/h，一 級(jí)RO設(shè)計(jì)處理能力為4 m3/h，二 級(jí)RO設(shè)計(jì) 處 理 能 力 為2 m3/h，三 級(jí)RO設(shè)計(jì)處理能力為3.5m3/h。蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)包括雙效蒸發(fā)器和結(jié)晶干燥機(jī)，加熱源為市政蒸汽。其中雙效蒸發(fā)器中主要設(shè)備采用石墨材質(zhì)制作，管道材質(zhì)為鋼襯四氟，其設(shè)計(jì)處理能力0.8 m3/h；結(jié)晶干燥機(jī)采用雙向不銹鋼2205制作，屬于全自動(dòng)成套設(shè)備，其設(shè)計(jì)處理能力0.15 m3/h。

2.2.2系統(tǒng)控制整套廢水系統(tǒng)通過(guò)PLC設(shè) 置，除板框壓濾機(jī)和加藥需人工干預(yù)，其余均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，包括液位計(jì)與 離 心 泵 和 攪 拌 機(jī) 的 聯(lián) 動(dòng)，pH計(jì)、ORP計(jì) 與 加 藥 泵的聯(lián)動(dòng)，以及根據(jù)時(shí)間繼電器的設(shè)備聯(lián)動(dòng)。

2.3運(yùn)行效果整套廢水系統(tǒng)安裝、調(diào)試好后運(yùn)行3個(gè)月，在主要節(jié)點(diǎn)處取水樣檢測(cè)，以評(píng)估廢水處理工藝和設(shè)備運(yùn)行效果。主要節(jié)點(diǎn)包括混合原水、沉淀出水、砂炭過(guò) 濾 器 出 水、超 濾 淡 水、一 級(jí)RO淡 水 和 三 級(jí)RO淡水?？傘t和總鎳主要在混凝沉淀系統(tǒng)中 去 除，去 除 率 均＞95%，剩 余 微 量 部 分 經(jīng) 過(guò) 一 級(jí)RO和三級(jí)RO后全部去除，回用水中含量低于檢測(cè)線(xiàn)ρ（總 鉻）＜0.004 mg/L，ρ（總 鎳）＜0.05 mg/L；廢 水中CODCr主要由少量乳化油和表面活性劑組成，在混 凝 沉 淀 系 統(tǒng) 中 去 除 率 為45 %，通過(guò)砂炭過(guò)濾器過(guò) 濾 和 吸 附，其 去 除 率 為37 %，最后通過(guò)一級(jí)RO和 三 級(jí)RO后 全 部 去 除，回用水中含量低于檢測(cè)線(xiàn)（ρ（CODCr）＜8 mg/L）；而廢水電導(dǎo)率直接反映水中含 鹽 量，主 要 通 過(guò) 一 級(jí)RO和 三 級(jí)RO降 低，其 中 一級(jí)RO下降率為91 %，三級(jí)RO下降率為94 %，最終回用水電導(dǎo)率為6μS/cm，符合回用要求。這里需要說(shuō)明的是超濾不會(huì)降低電導(dǎo)率，而表8中超濾淡水電導(dǎo)率下降的原因是雙效蒸發(fā)器和結(jié)晶干燥機(jī)冷凝水進(jìn)入超濾后稀釋導(dǎo)致的。

3運(yùn)行中存在的問(wèn)題與解決方案

（1）起初系統(tǒng)安裝調(diào)試好后運(yùn)行1周，發(fā)現(xiàn)一級(jí)RO污 堵 非 常 嚴(yán) 重，化學(xué)清洗頻率過(guò)高，1 ~ 2 d就 要清洗1次。且每次清洗后的膜通量都在快速下降。究其原因是：含鉻廢水中有一股浸滲清洗廢水，水中含有 少 量 硅 酸 鈉，它 能 起 到 微 孔（細(xì) 縫）滲 透 密 封 的 作用。硅對(duì)膜濃縮系統(tǒng)影響較大，若不對(duì)其進(jìn)行有效處理，會(huì)造成反滲透膜的結(jié)垢污堵，且 極 難 清 洗，大 大縮短其核心元件膜的使用壽命，嚴(yán)重影響膜系統(tǒng)的正常運(yùn)行[7]。最終解決方案：在一級(jí)RO前新增1臺(tái) 活 性 炭吸附器（D= 1.5 m，H= 2.5 m），對(duì)微量硅酸鹽進(jìn)行充分吸附，阻斷硅酸 鹽 對(duì) 反 滲 透 膜 的 污 染。增 加 活 性炭吸附器后，作用明顯，一級(jí)RO化學(xué)清洗頻率 降 低至10 ~ 15 d/次，且化學(xué)清洗效果良好，膜 通 量 恢 復(fù)正常。

（2）原蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中結(jié)晶部分采用的是傳統(tǒng)結(jié)晶工藝，即雙效蒸發(fā)器把二級(jí)RO濃水濃 縮 至 過(guò)飽和狀態(tài)后進(jìn)入冷卻罐降溫，此時(shí)水中鹽分過(guò)飽和析出，最后進(jìn)入離心機(jī)泥水分離。濾液經(jīng)收集后再進(jìn)入雙效蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，循環(huán)處理，達(dá)到去除水中鹽分的目的。但是試運(yùn)行1個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，雙效蒸發(fā)器的二效換熱器形成的結(jié)垢會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的傳熱性能[8]，處理能力下降至0.5 m3/h，遠(yuǎn) 低 于0.8 m3/h的設(shè)計(jì)能力，二級(jí)RO濃水來(lái)不及處理，越積越多。最終解決辦法：拆除冷卻罐和離心機(jī)等原有結(jié)晶設(shè)施，增加1臺(tái)全自動(dòng)結(jié)晶干燥機(jī)。雙效蒸發(fā)器只負(fù)責(zé)濃縮廢水，在濃縮水快要結(jié)晶時(shí)排出至結(jié)晶干燥 機(jī)。同 時(shí) 添 加H2SO4，控制雙效蒸發(fā)器中廢水pH值在5 ~ 5.5，防止?jié)饪s過(guò)程中金屬類(lèi)氫氧化物沉淀析出，徹底杜絕雙效蒸發(fā)器結(jié)垢。而結(jié)晶干燥機(jī)最大的特點(diǎn)是在其換熱壁上設(shè)有全貼合、無(wú)縫隙自動(dòng)刮板裝置，當(dāng)蒸發(fā)結(jié)晶物析出粘附在換熱壁上，刮板能將其完全刮除，從而不影響換熱效果。整套設(shè)備采用PLC控制，無(wú)需人工干預(yù)，結(jié)晶物含水率＜30 %。系統(tǒng)改造后運(yùn)行1個(gè)月，效果良好，雙效蒸發(fā)器的處理能力一直維持 在0.8 m3/h左 右，結(jié)晶干燥機(jī)則維持在0.15 m3/h左右。4結(jié)論本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用化學(xué)混凝沉淀+膜 濃 縮+蒸 發(fā)結(jié)晶的組合工藝處理電鍍清洗廢水。實(shí)際運(yùn)行中化學(xué)混凝的pH值控制在9 ~ 10范 圍 內(nèi)，而 超 濾、一 級(jí)RO、二級(jí)RO和三級(jí)RO的回收率分別控制在80 %，60 %，50 %和90 %，最 終 三 級(jí)RO淡 水CODCr、總 鉻和總鎳均低于檢測(cè)線(xiàn)，而電導(dǎo)率≤20μS/cm，達(dá) 到 純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后回用于生產(chǎn)，循環(huán)利用。二級(jí)RO濃水再經(jīng)過(guò)雙效蒸發(fā)器和結(jié)晶干燥機(jī)后，蒸發(fā)冷凝水經(jīng)冷卻后收集回流至超濾，而結(jié)晶析出物含水率＜30%，跟普通飽和結(jié)晶離心方式（含水率 約70%）相 比，結(jié)晶物產(chǎn)生量減少約1倍，其 和 壓濾機(jī)污泥則作為危廢外運(yùn)處理，真正實(shí)現(xiàn)了電鍍清洗廢水的“零排放”。目前整套廢水處理系統(tǒng)處理能力和回用水水質(zhì)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、安全和可靠。