西安某电镀企业废水处理工程设计及应用研究 56页

分类号学号0903430008由要逢痰科技太#学位论文西安某电镀企业废水处理工程设计及应用研究作者________宋新梅_________指导教师姓名高湘副教授申请学位级别.硕士专业名矛尔供热、供燃气、通风及空调工程论文提交日期沁论文答辩日期2015.06学位授予单位而名答辩委员会主席本辱评阅人^________n本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，木论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的所存贡献均已在论文屮作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：落辦為口期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。(保密的论文在论文解密后应遵守此规定）论文作者签名：导师签名日期：/Uffi々、本人授权中国科学技术信息研究所、中国学术期刊（光盘版）杂志社等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在：^一年/□两年/□三年以后，在网络上全文发布。（此声明处不勾选的，默认为即时公开）论文作者签名：指导教师签名:円期：乙窗：1.请将此页附在论文酋页。n西安建筑科技大学硕士学位论文西安某电镀企业废水处理工程设计及应用研究专业：供热、供燃气、通风及空调工程硕士生：宋新梅指导教师：高湘副教授摘要电镀行业是当今全球三大污染工业之一，其产生的废水具有极大的毒性和危害性，废水排放量已经达到工业废水排放总量的十分之一以上，但其中只有不到一半的废水在排放前得到有效治理。目前，随着电镀企业规模的日趋扩大，由此产生的废水成分也愈加复杂，处理难度越来越大，废水污染问题已严重制约我国电镀企业自身的生存和发展，所以，对综合电镀废水的处理技术和工艺的研究尤为必要。本文以西安某电镀企业产生的综合电镀废水为研究对象，通过研究其电镀过程产生的含铜废水、含镍废水、含铬废水和络合废水，采用分流排放、分质处理的原则进行废水处理。采用化学法处理重金属离子废水，利用高效沉淀分离技术和自控技术使废水处理更加稳定。同时按照废水化学性质不同分别进行处理，可以提高水处理品质并大大降低水处理的药品消耗和处理费用，然后利用高效沉淀分离技术使废水达标排放。产生的污泥采用厢式压滤机脱水，泥饼外运交有资质的单位处置。技术方案采用“一体化水力澄清净水器”作为主体处理设备，保证物化反应的效果。使系统达到在保障排放达标的基础上，技术上可操作，经济上合理可行，有极大使用价值。关键词：电镀废水；重金属离子；工艺优化n西安建筑科技大学硕士学位论文SomeelectroplatingenterprisewastewatertreatmentengineeringdesignandapplicationresearchSpecialty:heatingventalatingandairconditioningName:xinmeisongInstructor:A.Prof.xianggaoABSTRACTElectroplatingindustryisoneoftheworldthreebigindustrialpollution,theproduceofwastewaterhasagreattoxicityandharmfulness,thewastewaterhasreachedmorethanoneovertenofthetotalindustrialwastewateremissionsbutonlylessthanhalfofthewastewaterbeforedischargetogeteffectivegovernance.Atpresent,withtheincreasingexpansionofelectroplatingenterprise,theresultingwastewatercompositionisalsomoreandmorecomplex,thedifficultyofprocessingismoreandmorebig,thewaterpollutionproblemhasseriouslyrestricteditsownsurvivalanddevelopmentofelectroplatingenterprisesinourcountry,therefore,thecompositeelectroplatingwastewatertreatmenttechnologyandprocessresearchisnecessary.Thispapertakesxi'ansomeelectroplatingenterprisecomprehensiveelectroplatingwastewaterastheresearchobject,bystudyingthewastewatercontainingcopper,nickelplatingprocesswastewaterandwastewatercontainingchromiumwastewaterandcomplexing,basedontheprincipleofdiversiondischarge,highqualityprocessingforwastewatertreatment.Heavymetalionwastewatercanbetreatedbychemicalmethod,theuseofhighefficientprecipitationseparationtechnologyandautomaticcontroltechnologytomakewastewatertreatmentmorestable.Accordingtothechemicalpropertiesofdifferentwastewaterprocessingrespectivelyatthesametime,canimprovethequalityofthewatertreatmenttoreducedrugconsumptionandprocessingcostsofwatertreatment.Thenuseefficientprecipitationseparationtechnologytomakewastewaterdischargingstandard.Usingboxfilterpresssludgedewateringandcakesinotransdisposalofqualifiedunits.TechnicalschemeUSESthen西安建筑科技大学硕士学位论文"integratedhydraulicclearwaterpurifier"asthemainprocessingequipment,ensuretheeffectofthephysicalandchemicalreaction.Makethesystemreachtheemissionstandardisguaranteed,basedontheoperationaltechnical,economicallyfeasible,andhasgreatusevalue.Keywords:electroplatingwastewater;heavymetalions;processoptimizationn西安建筑科技大学硕士学位论文目录1.绪论...........................................................................................................................11.1引言.................................................................................................................11.2电镀行业发展现状及对环境的影响.............................................................41.2.1电镀行业现状......................................................................................41.2.2电镀行业对环境的影响......................................................................51.3电镀废水产污分析及治理现状....................................................................61.3.1电镀废水产污种类及特性..................................................................61.3.2电镀废水综合治理现状......................................................................72.电镀废水处理技术...................................................................................................92.1含氰废水处理技术.........................................................................................92.1.1.碱性氯化法..........................................................................................92.1.2.电解氧化法..........................................................................................102.1.3.离子交换法..........................................................................................102.2含镍废水的处理技术....................................................................................102.2.1化学沉淀法.......................................................................................102.2.2物化法...............................................................................................112.2.3生物法.................................................................................................112.3含铬等重金属离子废水处理技术................................................................122.3.1物理法.................................................................................................122.3.2化学法.................................................................................................132.3.3物理化学法.........................................................................................142.3.4生物法.................................................................................................153.某厂废水处理工艺..................................................................................................173.1工程概况........................................................................................................173.2设计依据和设计要则.....................................................................................173.2.1设计依据...........................................................................................173.2.2设计原则...........................................................................................183.3废水水质水量以及排放标准.........................................................................18In西安建筑科技大学硕士学位论文3.4废水处理工艺流程........................................................................................203.5废水处理系统...............................................................................................243.5.1减薄划片废水处理系统.....................................................................243.5.2含铬废水预处理系统.........................................................................253.5.3络合废水预处理系统.........................................................................263.5.4脱膜废水预处理系统.........................................................................263.5.5综合废水处理系统（一体化水力澄清净水器处理系统）...............273.5.6污泥处理系统.....................................................................................283.5.7空气搅拌系统.....................................................................................283.5.8反冲洗系统.........................................................................................283.5.9消毒系统............................................................................................293.5.10回用水系统.......................................................................................293.5.11事故水系统.......................................................................................293.6工艺设备以及构筑物的设计参数和选型.....................................................293.6.1废水处理构筑物...............................................................................293.6.2主要水处理设备...............................................................................323.6.3站房.....................................................................................................353.7去除效率预测...............................................................................................354.运行管理.................................................................................................................384.1厂区管网改造...............................................................................................384.2总排口及在线检测........................................................................................384.3总体布置及运输...........................................................................................384.4土建、公用设计...........................................................................................384.5土建工程量及设备投资估算........................................................................414.6运行费用估算...............................................................................................414.7人员计划.......................................................................................................424.8环境保护、安全卫生、消防与节能.............................................................424.9监测管理.......................................................................................................435结论与可能存在的问题.........................................................................................44参考文献...................................................................................................................46IIn西安建筑科技大学硕士学位论文1.绪论1.1引言在所有的自然元素中，不但能够维持人的生存，而且可以保护和促进社会和经济的发展，拥有此等重要性的元素只有水。但是，随着工业化和城市化，世界正面临着水资源污染的挑战与短缺的威胁。这种情况在中国尤其严重，作为世界上最为缺水的国家中的一员，目前中国有大约占全国一半数量的城市存在缺水，水质污染与变质问题，受到威胁的城市超过三百余个，使水资源短缺问题更加雪上加霜的是：河流与湖泊的大面积污染，目前我国存在不同程度的富营养化的湖泊占其总数的75％；城市水域存在污染的占其总数的90％，60％以上南方城市总供水量缺口的原因是由于水污染；一项在中国针对118个城市的地下水的调查显示，其中的115个城市存在地下水污染问题，其中最为严重的污染高达40％。水质污染不但削弱水体的使用功能，加剧了水资源短缺，并且为我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。目前来说中国的水污染主要来自两个方面，一方面是由于严重匮乏的城市污水处理设施，使得大量未经处理的污水直接排入，导致的污染；另一方面是由于产业发展带来的大量工业废水排放。工业废水污染是导致目前水资源污染的主要源头之一。工业废水，一般是由于生产过程，用水洗涤原料或产品，设备，场地的洗涤水，冷却水和废水泄漏。随着近年来我国工业的迅猛发展，加之技术与管理水平较低，水体污染日趋广泛和严重，加剧了水资源的紧张状况，同时威胁人类的健康和安全，对于环境保护来说，工业废水治理尤其重要。随着国家对环境保护的重视，近几年，工业废水的污染状况有所改善，但由于我国工业总量巨大，所排放的工业废水和污染物总量仍然非常巨大，环境保[1-3]护的形势仍然十分严峻。表1.1、表1.2分别统计了我国废水排放及处理情况。表1.1各行业工业废水排放及处理情况(2010年)工业废工业废汇总工工业废工业废水汇总工水排放水排放行业业企业水排放排放达标行业业企业总量达标量数(个)总量量数(个)(万吨)(万吨)文教体育用品制造水的生产和供应业205311893090823810711033业1n西安建筑科技大学硕士学位论文续表汇总工工业废工业废汇总工工业废水工业废水行业业企业水排放水排放行业业企业排放总量排放达标数(个)总量达标量数(个)(万吨)量(万吨)石油和天然气化学原料及化学制品228115551153010157309006296943开采业制造业黑色金属矿采12321535314002医药制造业29205260651247选业有色金属矿采16793885236001化学纤维制造业2704237140131选业非金属矿采选76376837313橡胶制品业82570426931业其他采矿业78375356塑料制品业135449624743农副食品加工8132143100131538非金属矿物制品业233283231330314业黑色金属冶炼及压延食品制造业368354549503043513116948114992加工业有色金属冶炼及压延饮料制造业2968755197085927223111829906加工业纺织服装、鞋、10631203911613专用设备制造业125197149440帽制造业皮革、毛皮、羽毛(绒)及其制品15372817326527交通运输设备制造业23882621925347业木材加工及木、电气机械及器材制造竹、藤、棕、草17975036460817251162510984业制品业通信设备、计算机及家具制造业4872146211418623596535427其他电子设备制造业造纸及纸制品仪器仪表及文化、办557036369937801940049654908业公用机械制造业印刷业和记录43615781524工艺品及其他制造业68025592390媒介的复制废弃资源和废旧材料回收加22111471030燃气生产和供应业9219311782工业电力、热力的生4132129624127132其它行业1070103879406产和供应业工业企业数总计21185852030907112798个2n西安建筑科技大学硕士学位论文表1.2双三角洲工业废水排放及处理工业废水排放量（吨）工业废水排放达标量（吨）地区20042005200620072004200520062007上海市5640051100483004760054255495904714646492南京市4697447200431824041642396431154016338420苏州市6242677682732276753261917771777313867166无锡市4658050122537514530345789488395261744133长常州市2308230733273003197522809302912677931590江镇江市807310314103209782794710151100328996三南通市1423312189153761569214233121891537615592角泰州市1575716260183521557015264159431816214992洲杭州市6210085735765397535960252838885581155169经宁波市1152811895158271772611019113051450615698济嘉兴市1578915824162911575915387153701571315497区湖州市10677951898621032610193933394329885绍兴市1967820520278672904319076202252733428426舟山市1037180017541687833141415951518台州市42654428489252923763410544244656广州市2163820249204452110319894194491962920102珠深圳市64836444639592046221624061558864江珠海市27212824343454462595273133014871三佛山市1787424937224912904215872239592203027575角江门市98401199312127143849526110401094212893洲东莞市2250121355241349126020274196672234488072经中山市6349841195441447760737996914313798济惠州市38194141585879413627395856257382区肇庆市533758236054832951665281590079483n西安建筑科技大学硕士学位论文1.2电镀行业发展现状及对环境的影响1.2.1电镀行业现状电镀是指针对基体外表进行修饰，保护和为得到某种特殊性能而进行的一种表面工程技术方法。早期较为先进的电化学是在亚历桑德罗伏特的相关发明的基础上在1805年由LuigiV.Brugnatelli发明的并由此产生了首次电沉积。但法国科学院抑制了这一发明使其在其后的三十年内无法在行业内得到推广使用。到1839年，英国和俄罗斯的科学家通过与前者类似的方式自主设计了金属电沉积方法从而将铜印刷在电路板上。其后英国人约翰·怀特发现氰化物非常适用于作为针对黄金和白银进行电镀的电解质。其后在1840年乔治·埃尔金顿和亨利·艾尔金顿得到了首个电镀专利创建了伯明翰电镀厂并将这项技术推向全世界。伴随电化学学科的飞速发展，与电镀原理的逐渐理解与深入人们开始探索针对非装饰金属进行电镀。十九世纪中叶以后人们不但利用乔治·埃尔金顿和亨利·艾尔金顿的专利将镀槽等设备推广至各类大型与特殊金属构件的电镀，并陆续开发了针对锡、镍、锌等金属的电镀工艺。在其后伴随着相关技术的飞跃电镀工艺得到了飞速发展，电镀工艺的轻度得到了大幅提高，可以针对大部分金属构件，与汽车零件进行改进耐磨性和耐腐蚀性进行批量处理并且能够大大提升构件的美观性。伴随着两次大战中最多学科的飞速发展和航空业业飞速发展的需求都强有力的促进电镀技术的前进，包括镀硬铬，铜合金电镀，氨基磺酸镍在内的许多其他电镀工艺得到了超乎想象的推动。与此同时电镀所使用的器材也发生了翻天覆地的变化，由一开始的沥青内衬木制槽到现在能够还不费力自动处理数千公斤部件的设备。甚至在美国人理查德·费曼的帮助下人们已经有能力将电镀由原始的金属电镀拓展到目前的塑胶领域。人们甚至已经开始进行多金属复合而成的合金电镀，通过这种方式人们能够更加轻易的得到更符合要求的镀层，逐渐的这种一开始主要以美观作为主要目的的研究逐渐向多功能方向延伸。其中比较典型的镀层有：Cu-Zn、Cu-Sn、Ni-Cu、Pb-Sn、Sn-Ni、Cd-Ti、Zn-Ni、Zn-Sn、Ni-Fe、Au-Cu、Au-Ni、Pb-Sn-Cu、Pb-In等。但是逐渐的伴随人们对技术发展的人士以及对于环境的了解，电镀行业被提出了新的挑战。在上世纪末联合国环保署开始向人们推广清洁生产这一理念。而电镀行业自身是一种会为周边带来大量污染的行业，为了行业的发展与兴旺，电4n西安建筑科技大学硕士学位论文镀行业必须提升自身技术水平，改进技术工艺，加强行业环保性。为此美国学者J．B．Kushner通过对清洗技术的革新大幅度降低了电镀行业对水资源的高消耗性。受到他的启发各国学者纷纷开始针对现有的电镀技术进行研究并提出了无铅、无氟、无氰等电镀方使用以降低在电镀过程中层架大量使用的高毒、高污染工艺。众多学者也在探索使用新的方法技术在保障基本功能的情况下代替目前电镀、热镀工艺不可避免的重金属废水废气的大量排放。电镀行业是一门不但具有美观性，并且使用性也非常强，并且能够大量节约重金属的重要行业。我国的电镀企业遍布在包括重工业到轻工业再到新型的电子工业的诸多行业，并且还为我国诸多高精尖端企业如航空航天企业提供帮助。但我国的电镀行业发展并不总是一帆风顺的。事实上我国的电镀行业在改革开发初期曾经飞速增长，但伴随着生产工艺的落后、生产技术的高污染与高耗能，我国的电镀行业陷入了十年的低潮期。但是伴随着我国经济环境的优化与全球产业转移的大潮，我国的电镀行业在吸收了诸多国外企业之后又逐渐开始回升。目前我国的电镀企业已经超过20000个，其中有五分之二的工厂设置在珠三角与长三角地区并创造超过全国五分之三的产值。目前伴随着人们对绿色企业、清洁生产的需求，电镀行业也在不断推广新技术与设备，希望能够通过使用先进的技术，及加强三废的控制，提高对环境的保护，降低对周边造成的污染，加强资源的使用[4-9]效率，降低成本提升效率。1.2.2电镀行业对环境的影响伴随着全球产业转移的大潮，我国的轻工业、重工业、航天科技以及各类高精尖端企业都在迅速发展，随之而来的是对电镀产品需求的大幅增长。但由于我国电镀行业基础较差，发展时间较短，加之电镀企业的污染性较强，废水排放量较大。目前电镀行业已经是我国污染最严重的行业之一。目前我国的电镀厂、点约有两万家，每年其排出的各类电镀废水约占我国工业废水排放量的10%以上。目前电镀行业的重灾区集中在轻工业中，并且由于使用这种技术的工厂较多、分布的行业较广、且使用的技术比较初级大多数直接排放废水，通常为环境带来巨大的危害。并且电镀废水由于成分较为复杂、携带重金属离子、酸碱性较强、有机物难以降解较之一般的工业废水而言危害更大。其中的重金属离子具有不可生物降解性，一旦其进入自然环境，其自身具有的特性就决定了其对于自然界生物的危害性，并且其还具有极强的耐受性，以往已经有很多例子证明重金属离子一旦能够进入自然界，即可导致动物由于食物链的生物富集作用被毒害。电镀中5n西安建筑科技大学硕士学位论文不可避免会出现的含有铜、锌、镍、铬、镉和铅等重金属的废水。从对动物的危害角度而言其中的前五种必需优先进行处理。其中镉与六价铬一类的重金属对于动物而言具有剧毒性，剩余的重金属虽对动物的毒性略低，但一旦富集危害也非常巨大。在电镀废水中铬主要以六价铬[Cr(VI)]以及三价铬[Cr(III)]这两种形式存在，对于动物而言Cr(VI)的毒性更强，并且对于植物、水生动物、细菌而言都会产生毒理反映，对人类而言更是对导致肝损害、肺充血甚至诱发癌。WHO所规定的饮用水中，要求铬的浓度不超过2umol/L。由于pH及其自身浓度影响Cr(VI)在电镀废水中主要以铬酸根、重铬酸根和铬酸氢根的形式存在。Cr(III)在浓度超[10-13]过5.0mg/L时同样能够对水生动物产生毒性。镍是人体所需的微量元素。但一旦大量积累可能诱发皮肤病。粉末状镍可以通过CO反应生成四羰基镍，造成肺出血、浮肿、脑白质出血、毛细血管壁脂肪变性并发呼吸障碍以及如肺癌和鼻窦癌的呼吸道疾病。但是由于其耐受性的缘故，一旦含镍废水进入环境且无法被降解往往会导致在食物链内进行富集，人类位于食物链的最顶端，常常会由于这种富集作用摄入大量镍，进而导致人体正常生理代谢活动遭到破坏。氰化物是一种传统的用来进行电镀的络合剂，并且具有剧毒其致死量大约为100～250mg。虽然由于络合态氰比较稳定的缘故较其其他形态毒性更低，对细胞色素氧化酶的携氧功能破坏能力更低，但一旦受到光照反而更易释放游离氰进而导致其毒性增强。为此严格控制电镀废水的排放不但是清洁生[14-18]产、绿色经济、循环利用的必然需求，也是人类健康发展的必然需求。1.3电镀废水产污分析及治理现状1.3.1电镀废水产污种类及特性电镀是指针对基体外表进行修饰、保护和为得到某种特殊性能而进行的一种表面工程技术方法。为了使电镀后的成品达到令人满意的效果在电镀前往往会对其进行预加工，并在工序完成之后对残留的电镀液以及其他化学制剂进行清洗。在生产过程中由于针对镀件清洗、退镀、过滤以及管理失误造成的滴漏、对地面进行清洁、冷凝等均会产生废水。为此在电镀行业的生产中离不开大量水资源的使用与排放，且由于镀液中往往存在大量的表面活性剂、抛光蜡、洗涤剂、油污、金属等。种类繁多。目前可以根据其污染物分为含氰、含重金属、含有机物以及[19-20]酸碱性的废水，当这些废水并未分离时称其为混合电镀废水。具体根据表面处理工序可以分为以下几部分：6n西安建筑科技大学硕士学位论文(1)电镀前处理工序，其目的是将工件表面的污物去除。传统的电镀前处理除油(脱脂)工艺为碱性除油，温度一般在80~90℃。但如果情况较为严重将会酌情提高温度与延长时间，这样一来常常会导致碱性气体的挥发危害环境与人类健康。浸蚀(除锈)这主要是通过使用31％~34％的工业盐酸导入酸洗槽内进行的，这一步骤往往会产生大量的酸雾。并且无论是除油、除锈、除蜡聚会使用大量有机添加剂混合处理过后的油、蜡等物质，使其母液和清洗水中具有极高浓度的有机物。母液中一般COD浓度较高甚至能够达到20000mg/L以上。清洗水是清洗镀件表面产生的废水，其中相较于母液有机物的浓度较低但其COD浓度也可提高到600~1200mg/L。(2)电镀工序，其电镀母液由于金属含量较高，大多能够得到有效回收。此环节的废水主要来自于清洗水。这一环节中的清洗水中的主要污染物是各类金属离子以及有机添加剂，并且一般而言其中的COD浓度低于60mg/L无需特殊处理。(3)电镀后处理工序，为工件电镀完成后的清洁、干燥、包装等，一般不产生废水。(4)退镀工序，是将报废的镀件表面镀上去的金属褪掉。由此可知，退镀液中金属含量极高，可以考虑予以回收。退镀工序中的有机物，也主要来自于退镀液[21-27]中的各种添加剂，退镀废水有机物浓度在50~150mg/L也无需重点处理。1.3.2电镀废水综合治理现状[28-32]我国电镀废水的综合治理现状主要表现在以下几个方面：(1)电镀企业排水管理和废水收集系统大多数电镀废水治理设施的管理方式比较落后，没有完整的管理模式。由于电镀废水所含污染物的需要分别处理的特殊性，要求电镀废水分类排放，电镀废水处理最担心的问题就是废水分类不能彻底进行，因为这会导致无法处理达标。传统电镀废水的收集方式是按照车间或生产线废水进入支管再汇总到总管的方式，这样无法对各车间或生产线排水进行有效监管，及时监查到发生废水混合排放，也难以查找源头分清责任。即使找到混排源头，也难以进行有效约束。这些都造成电镀废水治理处于相当被动的地位，完全不能达到设计的要求。(2)在工艺技术方面，目前国内绝大多数电镀废水治理工艺都将实际工厂排水情况理想化，简单将废水分为含氰、含铬、综合等3类废水，处理流程基本如下：含铬废水——还原——固液分离；含氰废水——氧化破氰——后续处理；7n西安建筑科技大学硕士学位论文综合废水——中和——固液分离。对于重金属和氰化物，按3类分类在理论上是可行的，实际上混排现象不可避免，这样按照理论上3种废水分类而对应设置的工艺技术就不能解决混排废水达标问题，这是国内大多数电镀废水治理CN和Cr超标的主要原因。除此之外，大部分电镀废水的治理均没有考虑COD的治理，这是造成很多电镀废水集中治理的COD超标。(3)在工程技术手段配置方面，普遍考虑不周，一旦发生混排现象，没有相应的技术手段来解决问题，使得废水处理常常难以稳定达标。(4)在资源回收方面，主要出于经济利益考虑，大部分电镀企业主要考虑回收价值高的各类贵重金属（比如金、银、镍等）的浓废液，而对于浓度较低或是相对较廉价的金属（比如锌、铬等）的废水，则基本不采取回收措施。对于废水回用，在2005年以前则是基本没有，随着环境保护政策的严格，才开始逐渐有企业进行中水回用，回用工艺基本以膜分离技术为核心。近年来，随着环境污染的加剧，国家对环境保护也更加重视。根据科学发展观的要求，国家“十二五”国民经济和社会发展纲要目标，全国节能减排特别是COD的减排任务非常严峻。国家环保部于2008年6月25日颁布了《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）但是由于国内对电镀废水处理问题缺乏相关意识，导致电镀企业缺乏经济可靠的电镀废水处理系统。伴随着新标准的推行我国的电镀企业面临着新一轮的挑战。我国有相关学者如陆华等人从实际经验出发，针对后的的数据对生化法、微波化学法等处理技术进行了分析，但最终发现这些方法均无法达到经济可靠的预期目标。李昕等提出采用微生物净化处理技术针对金属离子进行去除发现使用这种方法能高效的针对电镀废水进行金属离子的清洁。孙萍等使用铸铁/焦炭反应器对电镀混合废水进行了处理，但目前而言我国的电镀废水处理往往集中在重金属离子在处理技术上主要以微生物和铁炭处理为主。8n西安建筑科技大学硕士学位论文2.电镀废水处理技术综合电镀废水中酸碱废水处理比较容易大多通过中和反应即可，本文主要讨论针对含氰、含铬、重金属这三类废水进行处理。2.1含氰废水处理技术含氰废水的处理方法很多，主流是采取碱性氯化法、离子交换法与电解氧化法这三种方法为主，其中第一种方法的适用范围最广，这主要是由于这种方法较为经济，在前期以及运行期间成本都较低，并且能够较为轻易的达到理想的处理结果，操作与管理都较为简易适用，且具有普适性。但目前国内除少数单位使用[33-34]二级破氰大多数单位只将氰化物分解为氰酸盐CNO即中止处理。2.1.1.碱性氯化法这种方法是通过采用液氯Cl2、、次氯酸钠NaOCl、漂白粉Ca(OCl)2等氧化剂利用次氯酸根对氰化物进行氧化。其主要反应见式2-1。2Ca(OCl)+2H2O＝2HOCl+Ca(OH)2+CaCl2(2-1)歧化反应见式2-2。Cl2+H2O=HCl+HOCl(2-2)碱性氧化法主要工艺分为局部和整体两种：(1)局部氧化法这种方法也称为一级处理是碱性条件中通过氯将氰化物氧化反应见式2-3。CNCl+2OH=CNO+Cl+H2O(2-3)以上反映在酸性环境中易生成易挥发的CNCl且其毒性较大容易发生危险。但在碱性环境中在氧化剂充足的条件下CNCl将会快速变为毒性较小的CNO-且[35-36]其pH与转化速度呈正比。pH小于8.5则就有释放出CNCl的危险。(2)完全氧化法虽然使用上述方法产生的氰酸盐毒性较低但易产生NH3为此可以使用完全氧化法继续将氰酸根氧化为N2和CO2彻底消除危害。2NaCNO3HOCL2CON2NaClHClHO(2-4)222式2-4中反应极易受到温度、酸碱性、氮量的影响，一级处理如存在未处理9n西安建筑科技大学硕士学位论文的氯化氰也可被如式2-5中反应破坏。2CNCl+3HOCl+H2O=2CO2+N2+5HCl(2-5)这种方法的使用重点在于对反映的酸碱性进行控制，当pH≥8时反应较慢，pH处于8.5~9.0整个反应时间需要半小时左右。pH>12时发应终止。但若pH过低氰酸根将有可能水解并结合次氯酸产生氯胺。为此需要控制pH处于6.0~7.0[37-41]之间，结合对重金属氢氧化物的处理最好将pH控制在7.5~8.0。2.1.2.电解氧化法电解氧化法需要在电解前对pH进行调整使其大于7，并加入食盐进行电解，---CN在阳极上氧化生成CNO、CO2和N2，同时Cl被氧化成Cl2，Cl2进入溶液后生成HOCl，加强对氰的氧化作用。这种方法的好处是使用方便，产生废弃物少，能够循环用水并处理金属离子。但存在效率较低、成本较高且废水处理不易达标的问题，为此这种方法至今未被普及使用。当使用这种方法处理含氰浓度较高的废水时为防止反应不彻底还需在使用氯碱法进行处理，即电解到一定浓度后，再[42]用氯化法处理后排放。2.1.3.离子交换法这种方法是指通过离子交换树脂对氰根离子进行置换，从而将氰根离子留置-在树脂表面，由于国产阴树脂无法处理游离氰导致在反应进行中常常存在CN未被处理无法单独使用，还需结合化学方法处理才能使出水毒性降低到合理范围之内，且工艺难度较大，投入较高，使用场地要求较高，操作难度较大，无普适性，[43-44]故尔在我国使用范围较为狭窄。2.2含镍废水的处理技术含镍废水的处理方法很多且各有优缺点及适用范围。总体而言化学沉淀法需要先破氰再沉淀，离子交换法的需要先进行分流，再对镍进行回收，但往往会产生新的废水。吸附法价格较高，在工业上应用前景不明朗。反渗透法主要针对中[45-49]性的含镍废水进行镍化合物的回收但能耗较大投资较高。2.2.1化学沉淀法化学沉淀法主要是利用沉淀剂与离子产生沉淀后通过固液分离进行处理。其主要采取以下几种方法进行处理。10n西安建筑科技大学硕士学位论文(1)化学中和-混凝沉淀法2+这是较为常用的一种方法，其原理是在碱性条件使Ni产生如下反应2++Ni+2NaOHNi(OH)2+2Na之后进行混凝。有学者使用这种方法达到3-1-800m·d的处理规模。使用这种方法进行处理可以使其浓度降低到1mg·L以下且在助凝、助沉作用下能够提升反应效率并回收沉淀。(2)硫化物沉淀法这种方法是在弱酸、弱碱性条件中通过FeS、H2S、Na2S、等生成硫化物沉淀，其后通过絮凝剂加强进行去除，但一旦投加过量将会导致硫的二次污染，也可能产生溶于水的离子降低处理效果。(3)铁氧体法这种方法是利用铁离子产生氧化物固溶体。根据工艺分为氧化法和中和法，前者要求增加设备进行加热和通气氧化；后者通过控制亚铁离子和铁离子浓度进[50-55]行反应生成铁氧体包裹镍、锌离子形成稳定的固溶物。2.2.2物化法物化法是对重金属进行吸附、浓缩、分离的方法，主要包括以下方法：(1)离子交换法这种方法主要是通过不溶性离子化合物与溶液中离子进行交换反应进而进行吸附。但在电镀废水中重金属离子成分比较复杂，这种方法更加适用于离子成分较少的废水处理。(2)吸附法吸附法主要是通过使用多孔吸附材料对重金属进行吸附，主要可能受到材料用量、废水pH，温度以及时间的影响。目前国内的学者针对陶粒处理含镍废水进行了研究发现其适用pH范围广且方法简单易行、原料极易获得、处理过程价格较低。还有学者对SCX处理含镍废水进行了研究发现其吸附效果理想、残渣稳定且能够回收金属；也有学者针对沸石进行了研究发现通过投加沸石对含镍废水进[44-46,56-58]行处理效果理想。2.2.3生物法这种方法主要是通过细菌对重金属进行还原沉淀。使重金属被菌体吸附络合[59-60]固液分离，进行重金属离子的处理。这种方法选择性高、费用较低且不会产生污染，但存在功能菌繁殖速度慢，反应时间长，废水无法回收利用的问题，目11n西安建筑科技大学硕士学位论文前主要使用的有以下几种方法。(1)生物吸附法这种方法目前已经被使用在铅、汞、铜、镉等多重离子的去除过程中，但目前的研究表明这种方法对镍离子的去除存在短板。(2)生物絮凝法这种方法需要先从微生物中提取壳聚糖分子之后利用其与重金属生成螯合物进而进行沉淀，最终对重金属离子进行分离。使用这种方法具有普适性且受外界环境影响较低，经济实用易于推广。(3)植物修复法这种方法主要适用于浓度较低、面积较为广阔的重金属污染进行处理，且具[59-64]有投入较小、无二次污染、最终植物还可以进行循环使用的优点。2.3含铬等重金属离子废水处理技术2.3.1物理法这种方法主要是利用物理作用进行污染物的分离并不改变其的化学性质。(1)吸附法这种方法多是采用吸附材料对重金属进行处理、投资较小、对于场地要求不高、且处理效果比较理想。广泛使用的吸附材料中比较常见的是活性炭，其去除效果较好，但在经济上投入较高，且效率较低。此外膨润土也被认为是一种比较好的吸附材料，尤其是其对铬的吸附能力较强。此外近年来人们开始探索使用椰子壳、腐殖质、硫基纤维等改性材料进行重金属吸附。(2)膜分离法这种技术不但操作简单、效率较高、耗能较低、可回收金属等诸多好处，应用前景十分广泛。但是受到目前技术所限，反渗透膜的使用中往往存在诸多问题需要进行进一步研究。(3)电渗析法这种方法主要是利用交换膜构成多室电渗析槽外加直流电场后使阴阳离子向相反电极方向移动形成浓室与稀室相间的格局。再将其分离净化。这种方法需要[65-69]多级处理，费用较高，但能够循环使用。12n西安建筑科技大学硕士学位论文2.3.2化学法6+3+化学法就是利用FeSO4或NaHSO3、Na2SO3作还原剂，将Cr还原为Cr，3+再通过调节废水的pH至碱性，使Cr生成Cr(OH)3，同时其它重金属离子也在碱性条件下生成氢氧化物，生成的氢氧化物经沉淀、浮选等方法分离，出水则达标排放或回用。化学法又可以细分为化学沉淀法、铁氧体法、电解法等。(1)化学沉淀法化学法中以化学沉淀处理工艺最为成熟，且处理成本较低，应用最广。国外对电镀废水的治理90％以上使用化学法，我国约有40％的电镀厂采用此法。化学沉淀法包括氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法。氢氧化物沉淀法即在含有重金属离子的废水中加入碱或石灰进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物，以沉淀形式加以分离。氢氧化物沉淀法操作简单，成本较低，是常用的金属离子废水处理方法。但是也存在废水的pH值较高，常有多种重金属共存金属离子沉淀去除难以达到理想效果；络合剂影响较大需要进行破络预处理；产生大量污泥难以处理。(2)铁氧体法这种方法是通过在处理的水中中加入铁盐，利用共沉淀法从废水中制取通讯用的高级磁性材料超级铁氧体，化学结构式是Fe3O4。使用这种方法不但能够轻易的达到理性的效果而且较为经济实惠、获得的沉渣带有磁性，二次利用较为方便。但需要投加较多的硫酸亚铁和氢氧化钠，处理出水中含硫酸钠较多，工序复杂，运行费用较高，管理不便，不适用于大水量废水处理。(3)电解法电解法主要是使废水中的有害物质通过电解过程在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应，转化成无害物质；或利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，然后分离除去，从而达到净化废水的目的；国内在60年代开始用电解法处理电镀含铬废水，70年代末对含银、铜等废水进行实验研究，回收银、铜等金属，取得了很好的效果。电解法处理电镀废水一般用于中、小型厂点，其主要特点是可同时除去多种金属离子，不需投加处理药剂，泥渣量小，流程简单，操作方便，占生产场地少，同时由于回收的金属纯度高，用于回收贵重金属，有很好的经济效益。但当处理水量较大时，电解法的耗电较多，消耗的铁极板量也较大，处理效果不稳定，处理成本也较高。同时[70-73]分离出来的污泥与化学处理法一样不易处置，所以现在已较少采用。13n西安建筑科技大学硕士学位论文2.3.3物理化学法物理化学方法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。主要包括气浮法、离子交换法等。(1)气浮法气浮法是向水中通入空气，产生微小气泡，由于气泡与细小悬浮物之间粘附，形成浮悬体，利用气泡的浮升作用，上浮到水面，形成泡沫或浮渣，从而使水中的悬浮物质得以分离。按照气泡产生方式的不同，可分为充气气浮、溶气气浮和电解气浮三类。气浮法是代替沉淀法的新型固液分离手段，1978年上海同济大学首次应用气浮法处理电镀重金属废水处理获得成功。随后，因处理过程连续化，设备紧凑，占地少，便于自动化而得到了广泛的应用。气浮法固液分离技术适应性强，可处理镀铬废水、含铬钝化废水以及混合废水。不仅可去除重金属氢氧化物，而且可以去除悬浮物、乳化油、表面活性剂等。(2)离子交换法离子交换法是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去，使废水得到净化的方法。离子交换的过程一般可认为是被处理水溶液中的离子扩散到树脂表面附近的液膜层，然后再由树脂表面扩散到活性基团所带的可交换离子附近并进行交换。从树脂上被交换下来的可交换离子，通过树脂内部微孔扩散到树脂表面，然后通过薄膜扩散到被处理的水溶液中。离子交换法的优点是：可以除去难以分离的重金属离子；既可以除去废水中的金属阳离子，也可以除去阴离子，可以使废水净化得到较高的纯度；可以从含多种金属离子的废水中，选择性的回收贵重金属。但这种方法的缺点是：一次性投资高，占地面积大；技术难度大，操作复杂；树脂再生时需要酸、碱或食盐，运行费用比较高；再生液需要进一步处理。因此离子交换法适用于金属离子浓度低、水量大、金属回收价值高的电镀废水。离子交换法曾一度在我国电镀行业被广泛使用，1980年左右，仅沈阳市就有100多家电镀厂或车间采用离子交换法除铬。然而当再生效率低于70%时，运行成本大大增加，提高树脂的再生效率，降低运行成本决定了该项技术在工业水处理中应用前景，据有关部门调查表明，大多数用离子交换树脂处理电镀废水的电镀厂和半导体厂，树脂再生效率较低，一般为20~40%，不少工厂因为难以解决再生问题被迫停产。近些年，国内除一些技术条[69-72,74-77]件较好的工厂还坚持使用外，一般电镀厂己很少采用。14n西安建筑科技大学硕士学位论文2.3.4生物法部分重金属和综合电镀废水中的油类等有机物是微生物正常生长的必需元素，因此可利用微生物通过细胞的表面富集与细胞膜成分的改变，减小毒性的破坏。生物法处理电镀废水技术是依靠人工培养一种功能菌，这种功能菌具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。重金属离子沉淀成污泥。功能菌在一定温度下靠养分不断繁殖生长，从而长期产生废水处理所需的菌源。赵晓红等人用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子，在铜离子浓度为246.8mg/L的溶液（pH为4.0）中去除率达99.12%。目前，生物法处理电镀废水技术已应用于实际工程，但还存在着如下问题：(1)功能菌反应效率有待提高生物法处理电镀废水目前所采用的功能菌和废水中余属离子的反应效率不高，当废水中金属离子浓度在30~80mg/L时（这是电镀车间排放水的一般浓度），含菌水和废水反应比例为1~2:1，需要建二个与废水池相同体积的培菌池（交替使用）。换言之，由于使用含菌水的量较大，培菌池的容积至少要等于日处理废水的体积。因此反应池和沉淀池对废水而言使用率不到50%，设施有效利用率较低，工程造价也较高。(2)功能菌繁殖速度较慢生物法处理电镀废水的直接消耗是每天要培养功能菌，使其繁殖生长。目前的功能菌培菌时间要24h以上，而且要将培菌池保持温度400℃，还需要每天定量投加合成培养基。由于功能菌的繁殖速度较慢，不但造成必须要有二个培菌池才能保证每天运行，而且消耗能源较多，培养基的消耗也较大，造成处理成本较高。(3)处理水难以回用采用生物法技术处理后的电镀废水，虽然重金属离子达到排放标准，但由于生物菌的过量投加，水中的残余生物还能繁殖，特别是放置一段时间以后，明显看到水中有浮游生物。显然这种水不能回用作电镀清洗水，还需进一步的净化处理。生物法处理电镀废水是一项很有发展前景的技术，就工艺流程和运行控制而言，电镀厂愿意接受。如果能进一步改进处理功能菌，实现快速反应和高效繁殖，并进一步降低初期投资和处理成本，相信生物处理会成为将来综合电镀废水简便15n西安建筑科技大学硕士学位论文可靠、经济实用的先进处理技术。通过比较，化学处理法因其处理效果好、初期投资少、运行管理方便、耐冲击负荷强等独特优点，是综合电镀废水处理最实用有效的方法，也是目前国内外电镀废水处理采用最广泛的方法。但是传统化学处理法具有各种金属离子沉淀条件不同、污泥二次污染、络合物影响、处理出水无法回用等缺陷。因此，如果能通过改进工艺参数，优化工艺组合，并与pH-ORP自控仪表联用，从而克服以上缺点，化学处理法将成为综合电镀废水处理方法中最有竞争力和最有前途的方法。而化学处理与回用水膜处理技术的组合使用必将成为未来研究的热点和发展趋势[65-71,78-80]。16n西安建筑科技大学硕士学位论文3.西安某电镀企业废水处理工艺3.1工程概况西安某电镀企业临潼园区（以下简称：某厂）主要生产废水来自三个生产车间：(1)封装事业部生产车间废水；(2)印制板事业部生产车间废水；(3)机加后工艺生产废水；三个车间的生产废水主要有重金属废水、镀件清洗产生的酸碱废水、划片减薄硅悬浮物水、脱膜显影产生的有机含油废水、电镀时产生的含铜废水、含镍废水、含铅废水、含铬废水以及络合废水。主要污染因子为：铜、镍、铅、六价铬、COD、PH、SS等。针对该厂废水水质情况研究提出了废水处理技术方案。方案要求技术先进、可靠，设备运行稳定、安全，操作管理简便；同时，在系统运行可靠的基础上做到工程各构筑物及设备布局整齐，造型美观。实现工程上的实用性、经济性、美观性的统一。根据该厂提供的原始资料，本工程废水处理设计处理水量为1312吨/天。本工程设计时处理能力60吨/小时，每天运行24小时。回用水每天处理量为300吨/天，设计处理能力为40吨/小时，每天运行8小时。3.2设计依据和设计要则3.2.1设计依据1.《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008）2.《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002）3.《水处理设备制造技术条件》（JB2932-86）4.设计相关规范《室外排水设计规范》(GB50014-2006)《给水排水工程构筑物设计规范》(GB50069-2002)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)17n西安建筑科技大学硕士学位论文《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)《建筑结构荷载设计规范》(GB50009-2001)《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79)《采暖通风和空气调节设计规范》(GBJ19-87)《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）《供配电系统设计规范》(GB50052-95)《低压配电设计规范》(GB50054-95)《建筑防雷设计规范》(GB50057-94)《工业与民用电力装置的接地设计规范》(GBJ65-83)《泵站设计规范》(GB/T50265-2010)5.甲方提供的资料3.2.2设计原则1.严格执行环境保护法的各项规定，确保废水处理后水质符合国家标准《电镀污染物排放标准》（GB21900－2008）；2.采用技术先进、运行可靠、运行费用低、操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来；3.采用成熟先进技术提高处理效率，尽量降低投资和运行费用；4.采用先进的控制手段，保证操作运行与维护管理方便可靠。3.3废水水质水量以及排放标准1.废水水质水量及设计处理能力西安某电镀企业临潼园区生产废水主要来源于封装车间、印制板车间、后机加车间等三个生产车间。其中封装车间生产工艺产生的酸碱清洗废水、含铜废水、划片减薄硅悬浮物水。水质水量以及设计处理水量见表3.1：表3.1废水水质水量表3序号废水种类污染物质检测水质情况排水量（m/d）COD350~450mg/L，2+2+1综合废水酸、碱、CuCu离子浓度10mg/L200pH6.42减薄划片Si、SS、SiO2SS2800mg/L9618n西安建筑科技大学硕士学位论文印制板车间生产废水有脱膜废水、酸碱废水、络合废水、综合废水。其中废槽液属于危险废物（HW17），根据环评要求，应交有资质单位处理，不得混入废水处理系统。水质水量以及设计处理水量见表3.2：表3.2废水水质水量表3序号废水种类污染物质检测水质情况排水量（m/d）COD35~45mg/L，2+2+1综合废水酸、碱、CuCu离子浓度9.50mg/L800pH9.47COD168~250mg/L，2+2+2酸碱废水酸、CuCu离子浓度19mg/L8pH1.56COD93~100mg/L，2+3络合废水Cu离子浓度1690mg/L12+CupH8.4COD15000mg/L2+4脱膜废水碱，COD等Cu离子浓度9.2mg/L4pH10.32后机加车间生产废水主要有常规综合废水、含铬废水。水质水量情况如表3.3：表3.3废水水质水量表3序号废水种类污染物质检测水质情况排水量（m/d）COD45~70mg/L，2+2+1综合废水酸、碱、CuCu离子浓度2.1mg/L200pH6.76+6+32含铬废水CrCr50mg/L10m/a根据废水分流排放，分质处理的处理原则，将废水分为综合废水、含铬废水、络合废水、脱膜废水、减薄划片废水五类废水，其中综合废水包含酸碱清洗废水、封装废水。综上所述，分质后设计废水进水水质水量如表3.4：19n西安建筑科技大学硕士学位论文表3.4废水水质水量表设计处理序号废水种类污染物质进水水质情况3备注（m/d）COD250mg/L，每天工作2+1综合废水酸、碱、Cu2+1200Cu20mg/L24小时6+6+32含铬废水CrCr50mg/L10m/a定期处理COD100mg/L，每天工作2+3络合废水COD、Cu2+2Cu1690mg/L1小时COD15000mg/L每天工作4脱膜废水碱，COD等2+4Cu10mg/L2小时减薄划片废每天工作5Si、SS、SiO2SS3000mg/L96水24小时合计13122.排放标准根据环评要求，污水经处理设施后达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）表2，新建企业水污染物排放标准如表3.5。表3.5主要污染物排放限值序号污染物浓度序号污染物浓度1总铬1.0mg/L5悬浮（SS）50mg/L2六价铬0.2mg/L6总铅0.2mg/L3总镍0.5mg/L7总铜≤0.5mg/L4PH6～98COD≤80mg/L3.回用水标准根据业主要求，污水回用于厂区绿化、扫除等，污水处理后应达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）洗车扫除使用标准如表3.6。回33用水来源有纯水站的尾水80m、减薄划片废水处理后的上清液96m、废水站处3理后达标排放的出水100m表3.6回用水污染物排放指标序号污染物浓度序号污染物浓度1浊度（度）107BOD5≤15mg/L2溶解性固体≤1500mg/L8CODcr≤50mg/L3总大肠菌群≤3个/L9游离余氯接触30min后大于1.04pH6.5～93.4废水处理工艺流程1．废水处理原理20n西安建筑科技大学硕士学位论文本方案采用分流排放，分质处理的原则进行废水处理。按照废水的性质不同，废水分为含铬废水、络合废水、脱膜废水、减薄划片废水、综合废水等五类。含铬废水由于排放量仅10t/年，采用间歇式处理。在酸性条件下，pH=2～3，6+3+亚硫酸氢钠将Cr还原为Cr，反应时间大于15min，再调整pH在8左右，将3+Cr以氢氧化物的形式沉淀，经固液分离后，上清液排放，污泥作为危险废弃物交有资质的单位进行处理。络合废水排放量仅为2t/d，采用间歇式处理。采用酸性破络合，加酸调整32+pH=2～3，再加入NaHSO，将Cu从络合物中游离出来，破络反应时间大于2h，再调解pH在10左右，加入絮凝剂，进行固液分离。采用钢制FRP防腐设备，破络后的水进入综合废水调节池。脱膜废水处理水量为4t/d，采用间歇式处理。加酸调pH在2～3，高浓度有机物会析出呈胶状凝聚成团，浮于水上，经刮渣去除。经酸化后，上清液COD小于2000mg/L，COD去除率为86%，清夜通过加入NaOH和芬顿试剂氧化进行处理，废水的COD可由2000mg/l降低到70mg/l，去除率达96%。由芬顿试剂氧-化后产生的OH，对活性炭进行再生，因此，活性炭使用寿命一般大于2年。酸析反应时间1h，芬顿氧化时间1h。经过处理后的脱膜废水排入综合废水调节池进2+一步去除Cu。减薄划片废水，此废水的主要成分为Si、SS，污染因子为SS。在pH=8左右，加入聚铁、PAM，反应时间30min固液分离，上清液可达标排放。综合废水在目前国内外普遍采用化学法处理重金属离子废水，利用高效沉淀分离技术和自控技术使废水处理更加稳定。同时按照废水化学性质不同分别进行处理，可以提高水处理品质并大大降低水处理的药品消耗和处理费用。然后利用高效沉淀分离技术使废水达标排放。产生的污泥采用厢式压滤机脱水，泥饼外运交有资质的单位处置。2．一体化水力澄清净水器工程技术方案采用“一体化水力澄清净水器”作为主体处理设备，保证物化反应的效果。“一体化水力澄清净水器”主要用于处理电镀、冶炼、钢铁、蓄电池、仪表、无线电、汽车等工业部门生产中排放的生产污水，可以有效的去除污水中的各种重金属离子、酸、碱、氟化物、不溶性染料等有害物质。“一体化水力澄清净水器”的工作原理主要基于化学还原——中和——高效凝聚的原理，并将反应——凝聚——澄清——沉淀——过滤及污泥浓缩等全过程，21n西安建筑科技大学硕士学位论文均在“一体化水力澄清净水器”内完成。“一体化水力澄清净水器”集多项先进技术为一体，设备内部由喷射回流混合器、第一反应室、第二反应室、澄清单元、过滤单元组成，将反应、絮凝、沉淀、澄清、过滤等工序组合在一个专用设备内依次完成。喷射回流混合器能够快速进行混合反应，同时进行污泥回流，充分利用使反应更加迅速，药剂使用更加充分；过滤部分采用专用高效轻质滤料，并带有水力旋转冲洗装置，使滤料清洗简单方便。设备内部进行环氧树脂防腐处理，外部刷防锈漆和面漆，使用寿命长，一般正常使用寿命大于10年；因此“一体化水力澄清净水器”具有流程简单、占地少、上马快、能耗低、效率高、操作方便等优点。经过多年的工程实践应用，本公司根据实际使用情况和用户的意见，在原有的基础上不断地进行技术改进和提高，设备的各项参数更加合理，功能更加完备，处理效果进一步提高，运行也更加稳定可靠。“一体化水力澄清净水器”与一般传统的两步净化工艺（斜板沉淀＋过滤）相比，具有以下优点：（1）节约占地面积30％以上；（2）节约能耗约45％左右；（3）操作管理简单；（4）运行平稳，设备本身在运行中不耗水，不耗电，无噪声；（5）设备内部全系水力流体力学原理进行工作，无任何机械传动性，免维修；（6）可以有效的避免堵塞问题。目前，“一体化水力澄清净水器”已在国内外200多个工程中使用，生产数量达到400多台（套），广泛应用于电镀、冶金、蓄电池、仪表等行业的生产污水处理工程，处理效果可靠，运行稳定。3.回用水处理原理目前，国内外对于已处理达标排放的废水普遍采用二级过滤+消毒的方式达到生活杂用水标准。利用多介质过滤器可以去除水中的悬浮物，使出水SS达到5mg/L以下，同时加入除铁除锰剂进一步去除水中的铁锰离子。经过多介质过滤器处理的废水再进入活性炭过滤器，使水中的COD、BOD得到进一步去除，确保回用水达到COD达到50mg/L以下，BOD达到10mg/L以下。经过过滤处理的废水再经过消毒处理，杀死废水中的微生物，确保管网末端余氯达到0.2mg/L以下，从而使污水达到回用标准。本工程技术方案采用多介质过滤器+活性炭过滤22n西安建筑科技大学硕士学位论文器+二氧化氯消毒作为回用水处理主体工艺，保证物处理效果。4．废水处理工艺流程说明系统分为单独处理，预处理阶段和综合废水处理阶段。由于减薄划片废水水量较小且离污水站区较远，且该部分在车间有预处理沉淀池，有空间进行单独处理，因此该部分废水采取单独处理。预处理包括含铬废水预处理，脱膜废水预处理和络合废水预处理。酸碱废水和封装废水直接进入综合废水调节池与预处理后的废水、压滤机滤液进入综合废水调节池水，进行综合处理。不合格废水或者事故生产废水先排至事故池，再由事故提升泵提升至综合废水调节池进行处理。减薄划片废水进入新建废水站废水调节池后由泵提升至“一体化水力澄清净水器”进行处理，同时进行泵前加药，出水流入清水池，水质无色无味，达到排放要求后，节能减排。含铬废水在后机加车间内部经过预处理后将六价铬还原成三价铬，然后流入综合废水调节池；脱膜废水经过预处理催化氧化-混凝沉淀后去除水中有机物，然后流入综合废水调节池；络合废水经过破络合反应后，破坏络合铜等络合物的络合形式，然后流入综合废水调节池。综合废水直接进入综合废水调节池与预处理后的废水还有压滤机滤液经综合废水调节池水量水质均衡后，再由泵送入“一体化水力澄清净水器”进行处理，同时进行泵前加药，出水流入清水池，水质无色无味，达到排放要求后，节能减排。“一体化水力澄清净水器”污泥排入污泥池后用泵送至厢式压滤机脱水，泥饼外运。回用水采用多介质过滤器+活性炭过滤器+二氧化氯消毒作为回用水处理主体工艺，保证物处理效果。以下为工艺流程图，见图3.1：23n西安建筑科技大学硕士学位论文H2SO4NaOHFenton试剂脱膜废水酸析催化氧化过滤器H2SO4PAC、PAMNaOHDTCR吸附剂pH回排放综合废水净化器中间水池净化器调槽或排至H2SO4NaHSO3NaOHPAM事故池络和废水破络综合反应器过滤器过滤器回用加还原剂预处理含铬废水消毒池回用水池H2SO4PAC、PAMNaOHpH回清水池划片废水调节池一体化水力澄清器调槽污泥池箱式压滤机污泥外运图3.1工艺流程框图3.5废水处理系统3.5.1减薄划片废水处理系统减薄划片废水硅切片生产车间排出的废水主要为生产过程中硅切片清洗废水，废水中含有大量的硅粉，SiO2等颗粒状物质，且含有少量金属离子，废水的pH多为中性，废水显浑浊状态，废水在普通的沉淀池难以沉淀，必须调节pH至碱性，加入混凝剂，助凝剂，才能够达到较好的沉淀效果。一般采用加碱，调节pH至8～9，同时加入PAC、PAM，使废水中硅粉，SiO2等颗粒状物质充分沉淀下来，从而从水中有效的去处。该类废水还有一个特点，泥量较大，容易堵塞斜24n西安建筑科技大学硕士学位论文管或斜板沉淀池，因此本设计方案采用“一体化水力澄清净水器”，本设备占地面积小，运行成本低和高效沉淀分离技术等特点使废水达标排放，保证物化反应的效果。33减薄划片废水量为96m/d，废水进入废水调节池（有效容积100m，停留时3间1天），搅拌均置后由泵（Q=5m/h，H=15m，N=3.0kW，2台，一用一备）提3升至“一体化水力澄清净水器”（Q=5m/h，水力停留时间1.5h）。同时加入NaOH，调节pH至8~9，加入定量的PAC，PAM。废水在“一体化水力澄清净水器”反应室内充分反应后，经过混凝、沉淀、过滤的效果后，将废水中的污染物质沉淀到污泥中，从而使出水达到达标排放的目的。“一体化水力澄清净水器”出水调解pH至6~9后，排入清水池，清水池废水做为“一体化水力澄清净水器”，其他达标直接排放。污泥排放至污泥池，由泵送至箱式压滤机，脱水后污泥含水率达到75%，由专车拉直有资质的固废中心进行专门处理。设计参数：31.废水量为96m/d32.废水调节池一座，有效容积100m，停留时间1天33.提升泵2台，Q=5m/h，H=15m，N=3.0kW，4.运行10天，反冲洗一次，反冲洗时间10min，可根据实际运行调试情况进行调整。3.5.2含铬废水预处理系统含铬废水主要为电镀工艺钝化和镀铬产生的废水，水量非常小，一年只有310m，对该部分水进行单独预处理。本工艺采用NaHSO3与六价铬发生反应，在酸性情况下使六价铬被还原成三价铬。预处理完成后直接在车间口进行处理。含铬废水预处理过程中发生的化学反应是：H2Cr2O7+3H2SO4+6NaHSO32Cr2(SO4)3+3Na2(SO4)3+8H2O（3.1）处理过程中可以采用pH及ORP在线监测控制装置，pH控制在2~3，ORP控制在200～300mV，自动控制加药量保证处理效果，节约药品用量，减少人为3因素的影响。含铬废水水量为10m/a，含铬废水预处理系统的废水调节池（有效3容积10m）兼作反应池，加酸，加亚硫酸钠，压缩空气搅拌，反应15min，加碱调pH为8，加PAM，由气动泵打到压滤机，上清液排放，污泥交有资质单位处理。25n西安建筑科技大学硕士学位论文3.5.3络合废水预处理系统络合废水主要为电镀工艺过程中由于使用的络合剂而产生的重金属的络离子。络和废水主要因为络合铜(EDTA铜络离子或铜氨络离子，其结构相当稳定，溶解于水，不沉淀)，一般只占总水量的1％～3％，但由于其络合物极稳定，若不将络合物破除，出水中的铜离子肯定不能达标(0.5mg／L以下)。铜的络合物，用一2+般方法难以去除因为铜的络合废水中，Cu浓度非常小，以致加入一般碱性物质2+－-20如NaOH，Cu浓度与OH浓度平方积不能超过Cu(OH)2的溶度积5.6×10，因此不会产生Cu(OH)2沉淀。络合物难以与碱、聚铝等混凝剂直接发生沉淀反应。对络合物废水的处理方法主要是添加硫酸，调节pH=2～3。反应时间2h，破络2+合，再加NaHSO3，将Cu从络合物中游离出来，再加入NaOH和PAM，在碱性条件下生成铜离子沉淀。预处理完成后进入综合废水调节池后再进行后续处理。33络合废水量为2m/d，络合废水处理系统由废水调节池（有效容积30m，停留时间为15天）和预处理器（2.0×4.0×2.2m，反应时间4h）组成。络合废水先3进入收集池，到高液位后水泵（Q=2m/h，H=15m，N=1.5kW，2台，一用一备）启动将废水提升到预处理器同时加药泵打开，预处理完成后经过多介质过滤器过滤后进入综合废水调节池，与综合废水混合一并进行后续处理。设计参数：31.络合废水量2m/d32.络合废水调节池一座，有效容积30m，停留时间为15天3.预处理器一座，2.0×4.0×2.2m，反应时间4h34.提升泵2台，Q=2m/h，H=15m，N=1.5kW3.5.4脱膜废水预处理系统脱膜废水主要为含油有机废水，COD较高，且主要以不可容COD为主，生化性差。根据以前的工程经验发现生化法对该部分废水处理效果差，且既不稳定，但采用物化法+氧化处理，去除率高，效果非常好。33脱膜废水水量为4m/d，脱膜废水处理系统由收集池（有效容积30m，停留时间为7天）和预处理器（2.0×4.0×2.2m，反应时间4h）组成。废水进入收集3池后经提升泵（Q=2m/h，H=15m，N=1.5kW，2台，一用一备）提升至酸析反应器，调节pH至4~5撇除上浮油渣，然后送入催化氧化反应器，加入NaOH和芬2+顿试剂进行氧化处理，处理周期为1h，处理出水排入综合池进一步去除Cu。26n西安建筑科技大学硕士学位论文设计参数：31.脱膜废水水量为4m/d32.脱膜废水池一座，有效容积30m，停留时间为7天3.预处理器一座，2.0×4.0×2.2m，碳钢加强防腐，反应时间4h3.5.5综合废水处理系统（一体化水力澄清净水器处理系统）酸碱清洗废水、封装废水、其他废水以及预处理废水进入综合废水调节池，在水池内进行均置后进行综合处理。该部分废水较为复杂，金属离子种类很多，且含有较难处理的COD，同时该部分废水水质变化较快，尤其是COD的变化较快。通过甲方提供的资料，以及我们做的实验发现该部分废水处理效果不稳定，2+有时该部分废水Cu离子和COD较难处理达标。后来我们通过实验发现该部分2+废水含有螯合态铜离子，只用普通的处理方法很难处理水中的Cu离子和COD。针对该种情况，我们在工艺路线上考虑加入DTCR和吸附剂做为保安措施，用DTCR来去除水中的螯合态铜离子，吸附剂去除水中的COD。综合废水进入废水调节池均置后，经泵提升后进入“一体化水力澄清净水器”，同时采用泵前加药，控制进水pH在9～9.5左右。废水在“一体化水力澄清净水器”中经反应、混凝、沉淀、澄清、过滤后，排入清水池pH回调至6～9后溢流排放。3综合废水处理系统由废水调节池（有效容积850m，停留时间17h）和“一体3化水力澄清净水器”（Q=40m/h，停留时间为1.2h）组成。综合废水进入废水调3节池均置后，废水经提升泵（Q=60m/h，H=22m，N=7.5kW，2台，一用一备）提升至“一体化水力澄清净水器”，同时加入药剂，调节pH至8.5～9.5，加入PAC、3PAM后进行混凝沉淀澄清。“一体化水力澄清净水器”（Q=40m/h）共4台，分两级进行处理，一级2台，二级2台，一级进行初步处理，二级进行深度处理。3一级处理完成后进入自流进入中间水池再由提升泵（Q=60m/h，H=22m，N=7.5kW，2台，一用一备）提升至二级“一体化水力澄清净水器”，同时加入药剂，调节pH至10~11，加入PAC、PAM后进行混凝沉淀澄清，从而达到去除水中金属离子的目的，出水经过pH回调槽调节pH至6~9后，可直接排入清水池。由于综合废水水质极为不稳定，进水COD忽高忽低，有时不到50mg/L，有时高达500mg/L。鉴于出水COD要求达到80mg/l以下，且保证较低的运行成本，我们考虑在进水COD过高的情况下，在“一体化水力澄清净水器”的一级或二级加入硅藻土吸附剂，吸附水中的有机物质，确保水质达标。硅藻土加入量约为150mg/L。27n西安建筑科技大学硕士学位论文设计参数：31.综合废水调节池一座，有效容积850m，停留时间17h32.提升泵2台，Q=60m/h，H=22m，N=7.5kW3.5.6污泥处理系统综合废水和减薄划片废水“一体化水力澄清净水器”产生的污泥，利用静压定3期排入污泥池(有效容积135m)，污泥经重力浓缩后排出上清液，浓缩污泥用污泥提升泵（气动隔膜泵，Qmax=617l/h，Pmax=8.6bar，2台）送入厢式压滤机脱水成含水率为75％~80％的泥饼，泥饼属固体危废由业主定期外运交由有资质的危2废处置单位处置。压滤机放置在二层，采用全自动拉板压滤机（S=60m，N=4kW，2台），拉板后干污泥排至污泥斗储存，由专车拉至固废中心进行专业处理。污泥池上清液、压滤机滤出水、滤布清洗水等排入综合废水集水池进行再处理。减薄划片废水“一体化水力澄清净水器”产生的污泥，利用静压定期排入污泥池，污泥经重力浓缩后排出上清液，浓缩污泥用污泥提升泵（气动隔膜泵，Qmax=67l/h，Pmax=8.6bar，2台）送入厢式压滤机脱水成含水率为75％~80％的泥饼，泥饼属固体危废由业主定期外运交由有资质的危废处置单位处置。压滤机采2用手动拉板压滤机（S=10m，N=1.5kW，1台），拉板后干污泥由专车拉至固废中心进行专业处理。污泥池上清液、压滤机滤出水、滤布清洗水等排入减薄划片废水集水池进行再处理。3.5.7空气搅拌系统溶药槽配药、减薄划片废水调节池、含铬废水调节池、络合废水调节池、脱膜废水调节池、综合废水调节池、污泥池均需设搅拌系统。传统的机械搅拌，需分池、分点搅拌，设备繁多、管理不便、故障率高、且投资大。所以工程采用空气搅拌节省设备投资，只需一台回转式鼓风机便可满足所有搅拌需求。且运行稳定，操作简便。3鼓风机选用回转风机，Q=5.11m/min，H=5m，N=7.5kW，2台，一用一备。3.5.8反冲洗系统“一体化水力澄清净水器”、多介质过滤器和活性炭顾虑器均需要定期反冲洗，反冲洗采用处理后的清水。用反洗泵将清水池的清水送至处理设备，反冲洗出水回流到综合废水调节池。“一体化水力澄清净水器”反冲洗时间初步定为10天，28n西安建筑科技大学硕士学位论文反洗时间为10min;多介质过滤器、活性炭过滤器反洗周期初步定为12h，反洗时间为10min。反冲洗周期可根据实际运行调试情况进行调整。3综合废水“一体化水力澄清净水器”反洗泵：Q=100m/h，H=32m，N=15kW，1台。3减薄划片废水“一体化水力澄清净水器”反洗泵：Q=20m/h，H=32m，N=4kW，1台。3多介质过滤器和活性炭过滤器反洗泵：Q=30m/h，H=32m，N=5.5kW，1台。3.5.9消毒系统目前比较成熟的消毒的方式有很多，如：加氯消毒、氯胺消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。考虑到加氯消毒需要有存储氯气的钢瓶属高压容器，有潜在威胁；氯胺消毒、臭氧消毒成本较高，紫外线消毒运行成本较高；二氧化氯现场制备比较方便，且容易控制，因此本工艺考虑采用二氧化氯消毒。设计加氯间一间（6.5×6.6m），二氧化氯发生器两套(产氯量1500g/h，N=3kW)，3消毒池一座(10200×2000×3000mm，有效容积，40m，接触时间为1h)。3.5.10回用水系统3回用水量为每天300m，每天运行8h，回用水系统包括回用水处理车间一间33（7500×13200mm），多介质过滤器2台(Q=20m/h)，活性炭过滤器2台(Q=20m/h)，3回用水池一座(10200×4500×6000m，有效容积，200m)。3清水水提升泵，Q=40m/h，H=15m，N=3.7kW，1台。3回用水提升泵，Q=40m/h，H=15m，N=3.7kW，2台。3多介质活性炭过滤器设反冲洗泵，Q=100m/h，H=32m，N=15kW，1台。反冲洗周期为8h，反洗时间3分钟，可根据实际情况进行调整。3.5.11事故水系统3事故水系统设置事故池一座（有效容积520m）。3事故提升泵，Q=20m/h，H=15m，N=2.0kW，1台。3.6工艺设备以及构筑物的设计参数和选型3.6.1废水处理构筑物1.减薄划片废水调节池29n西安建筑科技大学硕士学位论文设计减薄划片废水调节池1座。用于储存减薄划片废水。（1）单池尺寸规格为：3500×6500×6000mm(深)；3（2）容积为：100m；（3）停留时间：2天；（4）有效水深：4.5m;3（5）减薄废水提升泵：Q=5m/h，H=15m，N=3.0kW，2台，一用一备。减薄划片废水处理池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理并且内壁玻璃钢防腐处理。2．含铬废水调节池设计含铬废水调节池1座。用于储存含铬废水。（1）单池尺寸规格为：2000×7500×3000mm(深)；3（2）容积为10m；（3）有效水深：2.0m；3（4）含铬废水提升泵：Q=2m/h，H=15m，N=1.5kW，2台，一用一备。含铬废水处理池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理并且内壁环氧玻璃钢防腐处理。3.络合废水调节池设计络合废水池1座，用于收集络合废水。（1）尺寸规格为：2000×7500×6000mm(深)；3（2）容积为30m；（3）停留时间15天；（4）有效水深：4.0m；3（5）络合废水提升泵：Q=2m/h，H=15m，N=1.5kW，2台，一用一备。络合废水池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理并且内壁环氧玻璃钢防腐处理。4.脱膜废水调节池设计脱膜废水池1座，用于收集脱膜废水。（1）尺寸规格为：2000×7500×6000mm(深)；3（2）容积为30m；（3）停留时间7天；（4）有效水深：4.0m；30n西安建筑科技大学硕士学位论文3（5）脱膜废水提升泵：Q=2m/h，H=15m，N=1.5kW，2台，一用一备。脱膜废水池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理并且内壁环氧玻璃钢防腐处理。5.综合废水调节池设计综合废水调节池1座，用于调节水量，均衡水质。（1）尺寸规格为：24800×7500×6000mm(深)；3（2）容积为850m；（3）有效水深：4.5m；（4）留时间17h；3（5）综合废水提升泵：Q=60m/h，H=22m，N=7.5kW，2台，一用一备。综合废水调节池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理并且内壁环氧玻璃钢防腐处理。6.污泥池设计污泥池1座。（1）尺寸规格为：4000×7500×6000mm(深;3（2）容积为135m（3）有效水深4.5m污泥池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理。7.清水池设计清水池1座。（1）尺寸规格为：3500×7200×6000mm(深)；3（2）容积为100m；（3）有效水深4.5m；清水池拟建为地下式矩形钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理。8.事故池设计事故池1座。（1）尺寸规格为：17800×6500×6000mm(深)；3（2）容积为520m；（3）有效水深4.5m；3（4）事故池提升泵：Q=20m/h，H=15m，N=2.0kW，1台。事故池拟建为地下式钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理并且内壁环氧玻31n西安建筑科技大学硕士学位论文璃钢防腐处理。9.消毒池设计消毒池1座。（1）尺寸规格为：10200×2000×3000mm(深)；3（2）容积为40m；（3）有效水深2.0m；（4）接触时间1h；消毒池拟建为地下式矩形钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理。10.回用水池设计回用水池1座。（1）尺寸规格为：10200×4500×6000mm(深)；3（2）容积为200m；（3）有效水深4.5m。回用水池拟建为地下式矩形钢筋混凝土结构，进行防水防渗漏处理。3.6.2主要水处理设备1.一体化水力澄清净水器3（1）处理能力：40m/h（2）规格：Ø4200×6900mm(h)（3）材质：Q235-A，内部加强防腐处理（FRP）（4）数量：4台3（5）处理能力：5m/h（6）规格：Ø2200×5100mm(h)（7）材质：Q235-A，内部加强防腐处理（8）数量：1台2.铬还原槽3（1）处理能力：2m/h（2）规格：Ø1600x2700(h)m，反应时间1.5h（3）材质：PVC（4）数量：1台备注：含搅拌器2台，功率1.5kW/台3.络合废水预处理反应器32n西安建筑科技大学硕士学位论文3（1）处理能力：2m/h（2）规格：2000×4000×2200mm(h)，反应时间4h（3）材质：Q235-A，内部加强防腐处理（4）数量：1台备注：含搅拌器2台，功率1.5kW/台4.脱膜废水预反应器3（1）处理能力：2m/h（2）规格：2000×4000×2200mm(h)，反应时间4h（3）材质：Q235-A，内部加强防腐处理（4）数量：1台备注：含搅拌器2台，功率1.5kW/台5.多介质过滤器3（1）处理能力：3m/h（2）规格：Ø1200×2800mm(h)（3）材质：Q235-A（4）数量：2台3（5）处理能力：20m/h（6）规格：Ø3800×4200mm(h)（7）材质：Q235-A（8）数量：2台6.活性炭过滤器3（1）处理能力：3m/h（2）规格：Ø1200×2800mm(h)（3）材质：Q235-A（4）数量：1台3（5）处理能力：20m/h（6）规格：Ø3800×4200mm(h)（7）材质：Q235-A（8）数量：1台7.厢式压滤机2（1）过滤面积：S=60m33n西安建筑科技大学硕士学位论文（2）规格：XAYJ60/800-Ub（3）功率：4kW（4）数量：2台2（5）过滤面积：S=10m（6）规格：XAYJ10/800-Ub（7）功率：1.5kW（8）数量：1台8．溶药槽（1）规格：1200×6000×1500mm(h)，分6格（2）材质：PE（3）数量：2组9.储药罐3（1）容积：8m（2）规格：Ø2000×3000mm(h)（3）材质：Q235-A，内衬胶（聚四氟乙烯）（4）数量：2台10.pH调整槽（1）规格：2000×2000×2500mm(h)（2）材质：Q235-A，内衬胶（聚四氟乙烯）（3）数量：1台11.动力设备动力设备见表3.7。表3.7主要动力设备一览表数序号设备名称规格参数单位备注说明量31综合废水提升泵Q=80m/h，H=22m，N=7.5kW2台32中间水池提升泵Q=80m/h，H=22m，N=7.5kW2台33减薄划片废水提升泵Q=5m/h，H=15m，N=3.0kW2台34污泥泵（气动）Q=20m/h，H=60m2台35反冲洗泵Q=100m/h，H=35m，N=15kW2台36反冲洗泵Q=20m/h，H=32m，N=4kW1台37含铬废水提升泵Q=2m/h，H=12m，N=0.75kW2台38络合废水提升泵Q=2m/h，H=12m，N=0.75kW2台39脱膜废水提升泵Q=2m/h，H=12m，N=0.75kW2台34n西安建筑科技大学硕士学位论文10加药泵计量泵Q=200L/h，H=10m，N=0.25kW12台11加药螺杆泵Q=200L/h，H=10m，N=0.25kW3台312清水泵Q=40m/h，H=15m，N=3.7kW1台13除臭塔1台14除臭风机2台15二氧化氯发生器产氯1500g/h，N=1.5kW2套316回用水泵Q=40m/h，H=15m，N=3.7kW2台317事故提升泵Q=20m/h，H=15m，N=2.0kW2台18引水灌500L15台319轴流风机Q=2000m/h，N=0.37kW6台12.自动控制设备表3.8自动控制设备汇总表序号项目元件数量单位备注1PLC应用软件1套ABB2PLC系统1套ABB系列3控制柜及柜内元件3台ABB4电力电缆1批5桥架、钢管及附件1批6液位开关10个7ORP控制系统1套进口8PH控制系统4套进口9监控计算机及软件1套研祥、正版软件10在线监测仪表1套3.6.3站房本工程站房平面建筑尺寸为：22400×36000mm。厢式压滤机、溶药加药槽、预处理设备均放置其中，并设有控制值班室、化验室、办公室、卫生间等。站房为框架结构，布局大方，外观美观。控制值班室、办公室及化验分析室地面铺地砖，其余地面采用水泥面层；房间外墙采用涂料；窗采用铝合金门窗；门采用胶合板木门。各建筑房间建于综合站房内，建筑设计旨在满足工艺要求的前提下，力争造型优美、简洁大方，并且投资费用尽量降低。3.7去除效率预测减薄废水去除效率预测见表3.9。35n西安建筑科技大学硕士学位论文表3.9减薄废水去除效率预测表COD(mg/L)SS(mg/L)pH处理单元进口水质出口水质去除率进口指标出口指标去除率进水指标出水指标澄清器705620%30005098.33%6.77含铬废水预处理去除效率预测表见表3.10。表3.10含铬废水预处理去除效率预测表3+6+Cr总鉻(mg/L)Cr(mg/L)处理单元进水指标出水指标去除率进水指标出水指标去除率预处理501.098%500.299.6%络合废水预处理去除效率预测表见表3.11。表3.11络合废水预处理去除效率预测表2+COD(mg/L)Cu(mg/L)处理单元进水指标出水指标去除率进水指标出水指标去除率预处理1005050%160020090.0%脱膜废水预处理去除效率预测表见表3.12。表3.12脱膜废水预处理去除效率预测表2+COD(mg/L)Cu(mg/L)处理单元进水指标出水指标去除率进水指标出水指标去除率预处理反应器15000210086%10100%催化氧化21008096%10550%综合废水处理去除效率预测表见表3.13。表3.13综合废水处理去除效率预测表2+COD(mg/L)Cu(mg/L)处理单元进水指标出水指标去除率进水指标出水指标去除率综合废水2508068%200.498%36n西安建筑科技大学硕士学位论文回用水水处理去除效率预测表见表3.14。表3.14回用水水处理去除效率预测表SS(mg/L)COD(mg/L)处理单元进水指标出水指标去除率进水指标出水指标去除率多介质过滤器50590%805073%37n西安建筑科技大学硕士学位论文4.运行管理4.1厂区管网改造从该厂各车间到废水站的管线需要重新敷设和改造，对各车间不同性质的污水分开收集并接入新建废水站。管道敷设利用原有的污水通行管沟和热力通行管沟。减少开挖量，节省投资。由于各车间水质及排水情况无法详细考察，管网的具体改造措施应根据现场实际情况确定。4.2总排口及在线检测处理后的达标水最终排入该厂区西侧的水沟内，出水管埋地敷设接入水沟。在排放口设巴氏计量槽槽，并安装在线检测仪器采集出水数据确保出水达标。4.3总体布置及运输1总体布置本工程在该厂规划的面积内作总体布置，实际占地36.00m×22.40m，建筑面2积770m。总体布置为：充分利用现有场地，节约用地。2运输本工程平均日用药量低于1.8t；日产脱水污泥约1.6t（含水率≤80％）。本工程所需水处理药剂和脱水污泥需用汽车定期外运，由该厂运输部门统一调配解决。4.4土建、公用设计1.土建设计2工程占地面积为：36000×22400mm。建筑面积为：770.00m。2.配电照明以及自动控制本工程配电系统其主要功能是完成工艺图上所有用电点的配电，照明，插座等。本工程自动控制系统采用pH计以及变送器、ORP计以及变送器、PLC和智能仪完成工艺要求的所有用电点的逻辑控制连锁控制；采用液位控制方式对水泵进行开启/关停的自动操作；ORP、pH控制自动加药。二次仪表系统主要功能是38n西安建筑科技大学硕士学位论文完成对主要参数的设置，ORP、pH、流量瞬时值和累计值等实时监视与控制。1）配电照明本工程用电总装机容量约180.00kW（工艺设备105.00kW，备用15.00kW，预留提升泵站的动力60kW）。要求按照常规进行配电照明及配电安全设计。电源采用三相五线制220/380V，由厂区变电所供电。本工程配电线路均采用YJV型铜芯聚氯乙稀绝缘电缆沿桥架穿焊接钢管敷设。本工程的照明电源由本工程的低压配电柜提供，照明配电线路采用BV-500型铜芯聚氯乙稀绝缘电缆穿焊接钢管埋地、埋墙暗设。2）自动控制本工程控制系统采用PLC+PC的控制方式，同时能进行就地手动和远方操作，实现中央控制和就地控制二级管理。控制系统以程序控制为主，采用手动自动相互切换双回路控制系统。能通过自动联锁和保护，自动切除有关设备和系统。在自控失灵或故障的的情况下可切换为手动，利用就地控制系统对单元设备进行分散的、独立的人工或自动控制，并连锁报警。工作人员可以通过LCD进行监控，记录废水处理系统的运行情况。监控计算机能够连续采集和处理所有与废水处理过程有关的重要测量信号及设备状态信号，及时向运行人员提供有关的运行信息，实现设备安全运行、经济运行，一旦设备出现异常工况，及时报警，提高设备的可利用率。监控计算机具有以下功能：显示功能：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、报警显示、趋势显示等。中央控制系统将各测量数据进行采集，包括出水水质，动态显示以及实时监控各单元和水泵的运行情况，对废水处理中的pH值、流量、液位、加药量等进行显示和最佳控制，对进水量、加药量、pH值、ORP值等进行显示。显示器（LCD）屏幕尺寸为20，各类用户画面全部使用汉字显示。操作员、维护人员和系统工程师能够用通用键盘和鼠标进行废水处理过程的常规控制、复杂控制，系统的维护和系统的生成与扩建，对不同的工作性质的人员提供所需的画面。操作人员画面有：全流程画面、趋势画面、实时数据表格显示画面、参数集中显示画面、报警画面、帮助画面等。工程技术人员画面应有：系统组态画面、用于图形生成画面、联机记录和报表生成画面等。39n西安建筑科技大学硕士学位论文用户可以定义重要画面一键到位，某些画面还可以根据报警等逻辑关系自行调用，如故障处理画面等。制表记录功能：包括定期记录、事故追忆记录等。用户按指定的格式，确定所有记录的标题。记录功能可由程序指令或运行人员指定控制。定期记录：运行人员操作记录、事件顺序记录、跳闸记录、操作员记录、设备运行记录、报警监视等。检测变量的报警值可按操作人员设定或者工程技术人员在组态时设定，并由组态指定报警发生后过程变量的颜色，在没被确认前，报警的过程变量以闪动的方式显示，同时可以选择不同的声音来区分报警点的等级。历史数据存储和检索功能：计算机系统对废水处理过程的检测变量、报警等时间作历史数据加以存储，计算机系统提供了足够的磁介质存储空间，一般保存期为2年，并且可扩充至外部存储设备的能力。总之，中央控制系统将各测量数据进行采集，包括出水水质，动态显示以及实时监控各单元和水泵的运行情况，对废水处理中的pH值、流量、液位、加药量等进行显示和最佳控制，对进水量、加药量、pH值、ORP值等进行显示。自控失灵或故障的的情况下可切换为手动，利用就地控制系统对单元设备进行分散的、独立的人工或自动控制，并连锁报警。本工程所有设备的运行状况和所有检测仪表的状态（运行、关闭、故障）在控制值班室监控计算机上予以显示。监控计算机保留所有运行数据和水质监测数据，以便检查和日常报表用。根据检测仪表传递的信号，自动控制相应设备。相关设备实现联动功能，出现异常情况自动报警。控制仪表应用模糊控制理论与优选法，克服了系统惯性大的缺陷，可以有效消除被控参数大幅振荡现象，起调量小，调节品质高。关键仪表及装置采用进口制造产品，使其可靠性大增，同时减少了大量的维修维护工作，可靠经济。3.给排水本工程建成投产后自来水主要用水点为污泥脱水系统、配药系统等用水。给水管道可以直接从厂区总供水管道接出支管，不考虑消防用水。自来水压力为0.2～0.3MPa。站区内全部废水（含污泥脱水系统的滤后水）返回混合废水调节池内并进入本工程统一进行处理。40n西安建筑科技大学硕士学位论文4.暖通动力本工程建成后采暖由某厂提供热源供暖。废水站内需提供不小于6kg的压缩空气用DN25管道引致废水站内，作为气动泵的起源。4.5土建工程量及设备投资估算土建工程量包括含铬废水调节池、脱膜废水调节池、减薄划片废水处理池、络合废水调节池、污泥池、清水池、综合废水调节池、事故池、消毒池、回用水池、废水站站房各一座造价325.29万元工艺设备估算包括综合废水提升泵、中间水池提升泵、污泥泵、反冲洗泵、减薄划片废水提升泵、反冲洗水泵、加药泵、中间提升泵、脱膜废水提升泵、含铬废水提升泵、络合废水提升泵、溶药配药槽、一体化水力澄清净水器、铬还原槽、络合废水预处理反应器、脱膜废水预处理反应器、多介质过滤器等设备共计735.25万元。总投资估算为：1060.54万元。其中土建工程325.29万元（未考虑不良地质影响以及护坡支护等费用）；工艺设备投资为735.25万元。4.6运行费用估算1.运行费用分析废水处理运行费用计算主要为药剂费、电费。药剂费主要包括NaOH、PAM、FeSO4、DTCR、NaClO3、HCl、H2SO4、PAC、吸附剂、H2O2等十种药剂消耗费。(1)药剂费药剂费详见表4.1。表4.1药剂费估算表药剂单位水量消耗量单价单位水量费用33NaOH0.22kg/m2.50元/kg0.55元/m33FeSO40.05kg/m0.60元/kg0.03元/m33PAM0.004kg/m15.00元/kg0.06元/m3DTCR0.01520.00元/kg0.30元/m3NaClO30.01510.00元/kg0.15元/m3HCl0.0151.00元/kg0.015元/m3H2SO40.10.5元/kg0.05元/m3吸附剂0.015.0元/kg0.05元/m33H2O20.02kg/m8.0元/kg0.16元/m3PAC0.012.00元/kg0.02元/m3费用合计1.385元/m41n西安建筑科技大学硕士学位论文（2）电费电费详见表4.2。表4.2电费估算表运行功率吨水处理用电量电价单位水量费用3353kW1.01kW.h/m0.70元/kW.h0.712元/m3费用合计0.322元/m（3）主要运行费用估算合计1.385元+0.712元=2.097元3综合以上，本工程废水处理直接运行费用为：2.097元/m。4.7人员计划本废水站自动化程度较高，废水站配备工作人员10人。其中站长1名，化验员1名，操作员8人，4班3运转，。无需另配机修工、电工，由厂区维修班统一调配。4.8环境保护、安全卫生、消防与节能1.环境保护本工程是工厂的环保设施，但在处理工艺过程中同样会产生少量的“三废”污染物，存在环保、消防、职业安全卫生等问题；因此必须采取相应的防治措施，以防止产生二次污染和影响工作人员的健康。本工艺技术方案除上述已经提到的站区内排水返回混合废水调节池进行再处理、用电安全设计等站内采取环保与安全措施外，还考虑到以下几方面的措施：(1)水泵机组均采取隔振、消音等措施，力争使综合站房内外噪声达到国家规定的设计标准。(2)站房内操作廊道、上下楼梯处均设防护栏杆，以确保人员安全。(3)脱水污泥应及时运送至当地环保部门指定的适当场地堆放并交有资质的单位处置。2.消防与节能本工程所有建筑物属一、二类耐火等级，戊类生产，室内不需设水消防，但应在建筑物内配备适当数量的手提式干粉灭火器，以扑灭可能发生的初起电器火42n西安建筑科技大学硕士学位论文灾。本站主要能耗是电力，除工艺技术方案已充分考虑节约能耗外，所有水泵等均选用配置节能电机，以达到节约能耗的目的。4.9监测管理为保障系统运行成果，应这对较为重要的ORP、pH等环节进行自动控制以达2+到系统运行的最终目的。需要进行重点监测的项目主要为水量、pH值以及Cu、2+6+Ni、Cr、COD等离子的具体情况。其中水量等可以直接使用仪表获取读数但其他离子还需进行定期检查。具体方法可参照《污染源统一监测方法》、《水和废水监测分析方法》中相关规定严格履行。43n西安建筑科技大学硕士学位论文5结论与可能存在的问题论文主要是通过对西安某厂的电镀废水处理从设计，调试，到稳运行分别进行论述，重点研究了在处理电镀废水时如何能够高效经济的达到处理目的的手段。据此得出结论如下：该公司废水处理站的设计思路主要是采用分流排放、分质处理的原则进行废水处理。按照废水性质的不同，进行单独处理、预处理和综合废水处理。废水处理阶段的主要工艺为：(1)含铬废水排放量仅10t/a，在后机加车间内部进行间歇式预处理。在pH=6+3+2~3条件下，亚硫酸氢钠将Cr还原为Cr，反应时间大于15min，再调整pH为8左右，形成Cr(OH)3沉淀，固液分离后，上清液流入综合废水调节池，沉淀污泥为危险废弃物。(2)络合废水排放量为2t/d，采用酸性破络合，加酸调整pH=2~3，再加入2+NaHSO3，将Cu从络合物中游离出来，破络反应时间大于2h，再调整pH为10左右，加入絮凝剂，进行固液分离，破络后的废水进入综合废水调节池，为间歇式预处理。(3)脱膜废水水量为4t/d，采用酸析-催化氧化-混凝沉淀的间歇式预处理，去2+除水中高浓度有机物，然后废水流入综合废水调节池，以进一步去除水中Cu。加酸调pH为2～3，高浓度有机物会析出呈胶状凝聚成团，浮于水上，经刮渣去除。经酸化后，上清液COD小于2000mg/L，COD去除率为86%，上清液再加入芬顿试剂和NaOH进行催化氧化处理，废水COD可由2000mg/L降低到70mg/L，去除率达96%。由芬顿试剂氧化后产生的·OH，对活性炭进行再生，使活性炭使用时间延长。酸析反应时间1h，芬顿氧化时间1h。(4)减薄划片废水进入新建废水站废水调节池后由泵提升至一体化水力澄清净水器进行处理，出水经pH调节后流入清水池。减薄划片废水的主要成分为Si、SS，污染因子为SS。在pH=8左右，加入聚铁、PAM，反应30min，进行固液分离，上清液即可达标排放。(5)采用化学法去除综合废水中的重金属离子。酸碱废水、封装废水、各预处理后的废水、压滤机滤液进入综合废水调节池，进行水量水质均衡，再由泵送入一体化水力澄清净水器进行处理，泵前加药，净水器的出水进入清水池，水质达44n西安建筑科技大学硕士学位论文标后排放。一体化水力澄清净水器的污泥排入污泥池后用泥泵送至厢式压滤机脱水，泥饼外运，交有资质的单位处置。(6)回用水处理采用多介质过滤器+活性炭过滤器+二氧化氯消毒作为回用水处理主体工艺，保证物处理效果。废水处理后出水应满足《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）中新建企业水污染物排放标准，见表5.1表5.1主要污染物排放限值污染物浓度污染物浓度总铬/mg/L1.0悬浮物/mg/L50六价铬/mg/L0.2总铅/mg/L0.2总镍/mg/L0.5总铜/mg/L0.5pH6~9COD/mg/L80回用水用于该企业的绿化、浇洒等，回用水处理后达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）洗车扫除使用标准。限值见表5.2。表5.2主要污染物排放限值污染物浓度污染物浓度浊度NTU10BOD5mg/L15溶解性固体mg/L1500CODCrmg/L50总大肠菌群个/L3游离余氯mg/L接触30min后大于1.0pH6.5~9.0经环保部门进行水质监测数据显示使用这套方案进行电镀废水处理最终能够达到COD10t/a；ss11t/a；氨氮3.24t/a；BOD52.75t/a；铅0.03t/a；铜0.12t/a。这些指标均低于《电镀污染物排放标准》中的限值；BOD5低于《黄河流域（陕西段）污水综合排放标准》中的一级标准限值；色度检测结果也低于《污水综合排放标准中的》第二类污染物的二级排放标准限值。但铜离子在线检测采用美国哈希产品，为西北唯一一台在用设备，但运行不稳定。处理出水COD值受车间母液排放影响较大，母液排放量较大时，处理出水COD有超标的风险，应加强管理，及时与废水处理站进行沟通，调整好车间工艺，消除隐患。未来还需重视相关设施定期维护工作，由于主要污染物涉及重金属在条件允许的情况下希望在未来能够成立水质化验时进行定期检查。45n西安建筑科技大学硕士学位论文参考文献[1]国家环保总局.1999年中国环境状况公报[J].环境保护,2000,(7):3-9.[2]彭党聪.水污染控制工程实践教程[M].北京:化学工业出版社,2004.[3]上海市环境保护局.废水物化处理[M].同济大学出版社,1999.[4]冯立明著.电镀工艺与设备[M].北京:化学工业出版社,2005:37~42.[5]电镀手册编写组.电镀手册[M].北京:国防工业出版社,1989.[6]章葆澄.电镀工艺学[M].北京:北京航空航天大学出版社,1992,98.[7]刘鹏飞.电镀工实用技术手册[M].江苏:江苏科学技术出版社,2003.[8]常州市西林电镀有限公司.装饰铬电镀工艺流程.2007,6[9]王翠平.电镀工艺实用技术教程[M].北京:国防工业出版社,2007.[10]薛山涛.电镀厂周围环境与人群血尿发六价铬水平调查[J].环境与健康杂志,1999,(1):31.[11]张汉城,张继军,刘峰.铬的危害与防治[J].内蒙古石油化工,2003,30(1):72~74.[12]蔡玉婷.电镀废水对人体的危害及其集中处理[J].农业环境科学学报,2010,(29):205-208.[13]王夔.生命科学中的微量元素[M].北京：中国计量出版社，1996.[14]徐承水.环境中有害微量元素对人体健康的影响[J].广东微量元素科学,1999,6(10):12-15.[15]刚葆琪,庄志雄.我国镍毒理学研究进展[J].卫生毒理学杂志,2000,14(3):129-131.[16]常学秀,文传浩,王焕校.重金属污染与人体健康[J].云南环境科学,2000,19(1):59-62.[17]韩磊,张恒东.铅、锡的毒性及其危害[J].职业卫生与病伤,2oo9,24(3):173-174.[18]梅光泉.重金属废水的危害及治理[J].微量元素与健康研究,2004,21(4):54-56.[19]SchlesingerM,PaunovicM,范宏义,等.现代电镀(第四版)[M].北京:化学工业出版社,2006.[20]魏立安,史蓉蓉,丁园.电镀生产技术与循环经济[J].材料保护,2003,(2)36:45-47.[21]张顺利.电镀废水处理技术概况与展望[J].科教信息,2007(21).[22]丛皓,赵永权.电镀废水处理的新工艺与流程[J].节能,2009,28(2):9-10.46n西安建筑科技大学硕士学位论文[23]林文章.电镀废水处理技术的现状与展望[J].科技信息,2006,9:6[24]贾金评,谢少艾,陈虹锦,等.电镀废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2003,24-30.[25]谭建活,李权.电镀废水处理工艺流程的探[J].沿海企业与科技,2004:41•45.[26]范宏义,左丹江,胡铁骑.电镀行业环境无害化技术需求调查分析[J].电镀和精饰,2001,23(5):16-19.[27]朱耀华.电镀废水治理技术综述[M].北京:中国环境科学出版社,1992[28]李健,张慧源,尔丽珠.电镀重金属废水治理技术的发展现状[J].电镀与精饰,2003,24(1):36~39.[29]黄瑞光.五十年来我国电镀废水治理的回顾[J].电镀与精饰,2000,22(2):6-8.[30]胡如南,张立茗.我国电镀工艺环保现状及其发展建议[J],材料保护,2000,33(1):24-28.[31]唐兆民,张景书.电镀废水的处理现状与发展趋势[J].国土与自然资源研究,2004,(2):69-71.[32]张文娟,刘玲,厉成梅.我国电镀工业污染及处置[J].工业安全与环保,2006,32(10):35~37.[33]邹家庆.工业废水处理技术[M].北京:化学工业出版社,2003,38•72.[34]陈惠国.论电镀废水治理技术发展动态[J].电镀与环保,2001,21(3):32-33.[35]黄瑞光.21世纪电镀废水治理的发展趋势[J].电镀与精饰,2000,22(3):1-2.[36]张学洪.吕炳南.含氰含铬电镀废水处理技术的研究[J].哈尔滨建筑大学学报,1999,(6):27~30.[38]汝伶俊.电镀工业实施清洁生产途径[J].太原科技,2003,2(63).[39]高艳云,赵耀,刘淑平等.电镀废水处理技术述略[J].中州建设,2005(2):76-78.[40]李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