引言

電鍍工業(yè)作為全球三大污染工業(yè)之一，所產(chǎn)生的廢水中含有酸堿、重金屬、有毒物質(zhì)等污染物，對(duì)人體健康及自然環(huán)境有極大危害。廢水無(wú)害化處理與資源化利用是電鍍工業(yè)的關(guān)注重點(diǎn)。對(duì)于需要配套室內(nèi)廢水處理設(shè)施的電鍍生產(chǎn)車(chē)間，往往存在用地受限、排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格、回用水要求高等困難。

1 項(xiàng)目概況馬鞍山市某電子電鍍生產(chǎn)車(chē)間的產(chǎn)品主要為集成電路、二極管、三極管等半導(dǎo)體封裝測(cè)試產(chǎn)品，建設(shè)8條生產(chǎn)線，包括2條掛鍍錫線、2條腔體鍍銀線、2條高速連續(xù)鍍銅鎳錫線及2條高速連續(xù)鍍銅鎳銀線(不含鉛、汞、鎘、鉻、砷五種重金屬)，用于半導(dǎo)體IC封裝及分離器件純錫表面處理。該車(chē)間建筑占地面積4452 m2，總建筑面積10362.90 m2(主廠房高兩層，局部辦公區(qū)域三層)。該車(chē)間室內(nèi)建設(shè)廢水處理設(shè)施(含回用水處理系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)，不含事故應(yīng)急池)，室內(nèi)占地面積900 m2。根據(jù)環(huán)保部門(mén)的要求，廢水經(jīng)處理后，回用水率≥40 %，回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中部分污染物按生產(chǎn)線回用水要求執(zhí)行，其他污 染 物 按《 城市 污 水再生 利 用工業(yè) 用 水水 質(zhì) 》(GBT19923-2005)“工藝與產(chǎn)品用水”執(zhí)行。排放水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中重金屬污染物按《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)“水污染物特別排放限值”執(zhí)行，其他污染物按排水管網(wǎng)下游的污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)限值執(zhí)行。

2 廢水分類(lèi)電子電鍍生產(chǎn)過(guò)程的工藝和工序繁多、復(fù)雜。不同工藝和工序所產(chǎn)生的廢水各有不同，含有不同的主要污染物且具備不同的物理化學(xué)性質(zhì)。通過(guò)將電鍍廢水按污染物濃度、種類(lèi)、處理難易程度進(jìn)行分類(lèi)，以提高處理設(shè)施對(duì)廢水處理的把控能力，使廢水處理持續(xù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，降低廢水處理工藝的復(fù)雜性與處理難度，提高廢水回用率，排放出水水質(zhì)更優(yōu)更穩(wěn)定。根據(jù)環(huán)保部門(mén)相關(guān)文件并參考國(guó)內(nèi)同類(lèi)環(huán)保電鍍項(xiàng)目，本工程的廢水分為六類(lèi)分別收集與處理，包括含鎳廢水、化鎳廢水、含氰廢水、綜合廢水、前處理廢水、混排廢水。考慮電鍍行業(yè)廢水水量的波動(dòng)性變化，本工程總廢水量變化系數(shù)1.24，最終確定本工程設(shè)計(jì)總水量為800 m3/d。

3 工藝流程本工程廢水處理設(shè)施工藝流程見(jiàn)圖1。

3.1 含鎳廢水總鎳屬于第一類(lèi)污染物，是本工程處理的重點(diǎn)。首先將廢水中的一般含鎳廢水與化鎳廢水分開(kāi)，采用有效的預(yù)處理，常用化學(xué)沉淀法和離子交換法。本工程含鎳廢水預(yù)處理采用“兩級(jí)化學(xué)沉淀+砂濾+鎳離子吸附”，預(yù)處理后進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終回用至生產(chǎn)線。

3.2 化鎳廢水化鎳廢水中含有絡(luò)合態(tài)的鎳，不能直接采用常規(guī)的化學(xué)沉淀法去除，需要先進(jìn)行破絡(luò)處理，常用芬頓氧化法和電化學(xué)法，將絡(luò)合態(tài)鎳氧化為離子態(tài)鎳后，再采用化學(xué)沉淀法和離子交換法可有效去除化學(xué)鎳。本工程化鎳廢水預(yù)處理采用“芬頓氧化+化學(xué)沉淀+電絮凝+化學(xué)沉淀+砂濾+鎳離子吸附”，預(yù)處理后進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終回用至生產(chǎn)線。

3.3 含氰廢水總氰屬于第一類(lèi)污染物，是本工程處理的重點(diǎn)。將含氰廢水單獨(dú)收集，預(yù)處理首先進(jìn)行破氰，目前廣泛采用堿性氯化法[6]。此外，根據(jù)廢水來(lái)源，含氰廢水中含有銀離子，總銀也屬于第一類(lèi)污染物，一般考慮處理或回收。由于銀離子濃度較低，回收不經(jīng)濟(jì)，因此在破氰后采用化學(xué)沉淀法去除。本工程含氰廢水預(yù)處理采用“二級(jí)堿性氯化法破氰+化學(xué)沉淀+砂濾”，預(yù)處理后進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終回用至生產(chǎn)線。

3.4 綜合廢水綜合廢水主要含銅和鋅，其中銅包括絡(luò)合態(tài)銅與離子態(tài)銅，絡(luò)合態(tài)銅不能直接采用常規(guī)的化學(xué)沉淀的方法去除，需要先進(jìn)行破絡(luò)處理，常用硫化鈉破絡(luò)，再采用兩級(jí)化學(xué)沉淀法去除離子態(tài)的銅和鋅。本工程綜合廢水預(yù)處理采用“化學(xué)破絡(luò)+兩級(jí)化學(xué)沉淀+砂濾”，預(yù)處理后進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終回用至生產(chǎn)線。

3.5 前處理廢水前處理廢水水量較大，其中有機(jī)物及油脂濃度較高，容易對(duì)膜處理系統(tǒng)造成污染，不宜進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，去除油脂常用氣浮法[8]。本工程前處理廢水經(jīng)過(guò)“混凝氣浮”預(yù)處理后進(jìn)入排放水系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終排放。

3.6 混排廢水混排廢水水量較小，其成分復(fù)雜且水質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)膜處理系統(tǒng)有潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，不宜進(jìn)入回用水處理系統(tǒng)，經(jīng)調(diào)節(jié)后進(jìn)入排放水系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終排放。

3.7 回用水處理系統(tǒng)本工程回用水處理系統(tǒng)將上述可納入回用水處理范圍的預(yù)處理出水進(jìn)行統(tǒng)一處理，處理工藝采用“水解酸化+好氧+二沉池+超濾+兩段反滲透”，處理后滿足回用水標(biāo)準(zhǔn)[9]，供生產(chǎn)線回用。反滲透產(chǎn)生的濃水進(jìn)入排放水系統(tǒng)，經(jīng)處理后最終排放。

3.8 排放水處理系統(tǒng)本工程排放水系統(tǒng)將前處理廢水、混排廢水及反滲透濃水進(jìn)行統(tǒng)一處理，處理工藝采用“芬頓氧化+化學(xué)沉淀+A/O生化+二沉池+砂濾+鎳離子吸附”，處理后符合排放水標(biāo)準(zhǔn)，最終排出車(chē)間。部分排放水在經(jīng)過(guò)“芬頓氧化+化學(xué)沉淀+A/O生化+二沉池”處理后補(bǔ)充至回用水處理系統(tǒng)的超濾工藝前端，以為滿足回用水率要求。

3.9 污泥脫水系統(tǒng)本工程廢水處理后產(chǎn)生的含重金屬污泥廢棄物，被列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物名單中的第十七類(lèi)危險(xiǎn)廢物，需在處理設(shè)施內(nèi)進(jìn)行污泥脫水減量化后，委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理處置。本工程污泥中鎳含量較高，考慮后續(xù)對(duì)鎳的回收利用，將污泥分為含鎳污泥和綜合污泥兩類(lèi)，分別進(jìn)行脫水。污泥脫水工藝采用“污泥濃縮調(diào)理+隔膜壓濾機(jī)”，外運(yùn)污泥含水率≤60 %。

4 工程設(shè)計(jì)

4.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

4.1.1 功能區(qū)域劃分由于工業(yè)園區(qū)整體規(guī)劃和建設(shè)進(jìn)度等原因，該電子電鍍生產(chǎn)車(chē)間建筑工程已完成，廢水處理設(shè)施只能建設(shè)于室內(nèi)，可用的室內(nèi)面積僅900 m2，其中一層面積650 m2、層高8 m，二層面積250 m2、層高5 m。整個(gè)廢水處理設(shè)施需要包含廢水處理池體、污泥脫水設(shè)施、儲(chǔ)藥及加藥設(shè)施、工藝及電氣設(shè)備、中控設(shè)施、管道管廊以及檢修通道等，空間非常局限。為解決此問(wèn)題，本工程在設(shè)計(jì)中對(duì)各功能區(qū)域進(jìn)行合理劃分：

(1)將池體較高、重量較大的調(diào)節(jié)池及預(yù)處理池、排放水處理系統(tǒng)、以及回用水處理系統(tǒng)的生化處理池設(shè)置在一層，占地面積約450 m2；

(2)考慮物料運(yùn)輸?shù)谋憷裕瑑?chǔ)藥與加藥設(shè)施及污泥脫水設(shè)施設(shè)置在一層，占地面積約200 m2，由于該區(qū)域設(shè)備的高度較低而一層的層高較高，為提高空間利用率，在該區(qū)域室內(nèi)一層3.7米標(biāo)高處增加夾層結(jié)構(gòu)，使用面積增加約170 m2，隔膜壓濾機(jī)與加藥設(shè)施布置在夾層，污泥濃縮池與儲(chǔ)藥設(shè)施布置在一層；

(3)超濾及反滲透設(shè)備、鼓風(fēng)機(jī)、配電間及中控室設(shè)置在二層，占地面積約250 m2。

4.1.2 空間分層利用本工程含鎳廢水、化鎳廢水、含氰廢水的水量小，但均含有第一類(lèi)污染物，因此需要更多的處理工藝確保達(dá)標(biāo)。在工程設(shè)計(jì)中，既要在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種工藝，又要滿足每項(xiàng)工藝有足夠的反應(yīng)時(shí)間和檢修空間。綜合考慮使用空間、廠房結(jié)構(gòu)、施工工期及難度、造價(jià)等因素，本工程池體采用鋼結(jié)構(gòu)形式建造，主要材質(zhì)為碳鋼，厚度6~12 mm，防腐主要采用五油三布環(huán)氧樹(shù)脂。車(chē)間一層的層高為8 m，考慮頂梁、照明、消防噴淋系統(tǒng)、及檢修空間等因素，水池頂最高設(shè)計(jì)為5.4 m。在考慮工藝流程合理順暢的前提下，利用水池、設(shè)備、管道及檢修空間的高度差異，將調(diào)節(jié)池與化學(xué)反應(yīng)池及處理設(shè)備分層布置、沉淀池與水泵設(shè)備分層布置、生化反應(yīng)池與化學(xué)反應(yīng)池及處理設(shè)備分層布置、工藝管廊與檢修通道分層布置，充分提高空間利用率。本工程設(shè)施分層布置示例見(jiàn)圖2。

4.1.3 排放水達(dá)標(biāo)措施排放水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中重金屬污染物所執(zhí)行的《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)“表3水污染物特別排放限值”標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)格，特別對(duì)于本工程進(jìn)水含鎳較高的情況，排放水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)存在一定的難度。為確保排放水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，除了要確保工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性，還需考慮實(shí)際運(yùn)行中系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)的抗沖擊能力，為此本工程在設(shè)計(jì)中采用以下措施：

(1)各類(lèi)廢水分別設(shè)置調(diào)節(jié)池，均質(zhì)均量，減少?zèng)_擊負(fù)荷；

(2)化學(xué)沉淀設(shè)置兩級(jí)，提高重金屬去除率；

(3)關(guān)鍵反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置在線儀表，并聯(lián)動(dòng)控制加藥泵，確保有效且經(jīng)濟(jì)地投加藥劑；

(4)含鎳廢水與化鎳廢水預(yù)處理末端、排放水處理系統(tǒng)末端設(shè)置鎳離子吸附塔，有效去除水中殘余的微量鎳離子，實(shí)現(xiàn)排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4.1.4 回用水率保證措施本工程要求回用水率≥40 %，而根據(jù)進(jìn)水性質(zhì)分析，可作為回用水源的廢水(含鎳廢水、化鎳廢水、含氰廢水、綜合廢水)水量占比僅達(dá)到40 %，由于回用水處理中反滲透產(chǎn)水率無(wú)法達(dá)到100 %，要滿足回用水率要求有一定的難度。為解決此問(wèn)題，本工程在設(shè)計(jì)中采用兩段反滲透提高產(chǎn)水率，一段反滲透產(chǎn)水率為50 %，一段反滲透產(chǎn)生的濃水進(jìn)入二段反滲透，二段反滲透產(chǎn)水率也為50 %，即總產(chǎn)水率為75 %。若僅利用含鎳廢水、化鎳廢水、含氰廢水、綜合廢水作為回用水源可基本實(shí)現(xiàn)30 %的產(chǎn)水率，但仍未達(dá)到40 %，需要通過(guò)處理后的排放水進(jìn)行水源補(bǔ)充。本工程設(shè)置一組提升泵在排放水處理系統(tǒng)的二沉池出水處，將一部分出水提升至回用水處理系統(tǒng)的超濾工藝前端，流量約160 m3/d。排放水經(jīng)過(guò)“芬頓氧化+化學(xué)沉淀+A/O生化+二沉池”處理后，可滿足超濾的進(jìn)水要求。通過(guò)水源補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)回用水率≥40 %。

4.2 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)含鎳廢水：調(diào)節(jié)池停留時(shí)間9.0 h，pH調(diào)節(jié)池停留時(shí)間1.1~1.3 h，混凝池停留時(shí)間1.1~1.2 h，絮凝池停留時(shí)間1.1~1.2 h，斜管沉淀池表面負(fù)荷1.28~1.33 m3/m2·h。

(2)化鎳廢水：調(diào)節(jié)池停留時(shí)間11.7 h，pH調(diào)節(jié)池停留時(shí)間0.7~0.8 h，芬頓氧化池停留時(shí)間1.7 h，混凝池停留時(shí)間0.8 h，絮凝池停留時(shí)間0.8 h，斜管沉淀池表面負(fù)荷1.94~2.06 m3/m2·h，電絮凝裝置1臺(tái)(功率21 kW)，砂濾罐1臺(tái)(Ф600×2400 mm)，鎳離子吸附塔1臺(tái)(Ф400×2600 mm)。

(3)含氰廢水：調(diào)節(jié)池停留時(shí)間9.0 h，pH調(diào)節(jié)池停留時(shí)間0.48 h，單級(jí)破氰反應(yīng)池停留時(shí)間0.8~0.9 h，混凝池停留時(shí)間0.4 h，絮凝池停留時(shí)間0.4 h，斜管沉淀池表面負(fù)荷2.00 m3/m2·h，砂濾罐1臺(tái)(Ф600×2400 mm)。

(4)綜合廢水：調(diào)節(jié)池停留時(shí)間8.6 h，pH調(diào)節(jié)池停留時(shí)間0.2 h，混凝池停留時(shí)間0.2 h，絮凝池停留時(shí)間0.2 h，斜管沉淀 池 表 面 負(fù) 荷1.70~1.78 m3/m2·h， 砂 濾 罐1臺(tái)(Ф900×2400mm)。

(5)前處理廢水：調(diào)節(jié)池停留時(shí)間7.2 h，pH調(diào)節(jié)池停留時(shí)間0.2 h，混凝池停留時(shí)間0.2 h，絮凝池停留時(shí)間0.2 h，氣浮池表面負(fù)荷2.04 m3/m2·h，溶氣回流比35 %~40 %。

(6)混排廢水：調(diào)節(jié)池停留時(shí)間3.6 h。

(7)回用水處理系統(tǒng)：水解酸化池停留時(shí)間8.4 h，好氧池停留時(shí)間8.3 h，二沉池表面負(fù)荷1.58 m3/m2·h，PVDF超濾膜組件8支(單支過(guò)濾面積80 m2)，聚酰胺復(fù)合反滲透膜組件24支(單支過(guò)濾面積37 m2)。

(8)排放水處理系統(tǒng)：pH調(diào)節(jié)池停留時(shí)間0.2 h，芬頓氧化池停留時(shí)間1.6 h，混凝池停留時(shí)間0.2 h，絮凝池停留時(shí)間0.2 h，斜管沉淀池表面負(fù)荷3.13 m3/m2·h，缺氧池停留時(shí)間3.5 h，好氧池停留時(shí)間8.2 h，二沉池表面負(fù)荷1.21 m3/m2·h，砂濾罐1臺(tái)(Ф1600×3000mm)，鎳離子吸附塔1臺(tái)(Ф1200×3000mm)。

(9)污泥脫水系統(tǒng)：含鎳污泥濃縮池停留時(shí)間10.5 h，綜合污泥濃縮池停留時(shí)間11.5 h，含鎳污泥隔膜壓濾機(jī)1臺(tái)(過(guò)濾面積40 m2)，綜合污泥隔膜壓濾機(jī)1臺(tái)(過(guò)濾面積80 m2)。(10)曝氣系統(tǒng)：調(diào)節(jié)池?cái)嚢杵貧怙L(fēng)機(jī)1臺(tái)(Q=2.89 m3/min，P=0.06 Mpa，N=7.5 kW)，回用水好氧曝氣風(fēng)機(jī)2臺(tái)(一用一備，Q=2.89 m3/min，P=0.06 MPa，N=7.5 kW)，排放水好氧曝氣風(fēng)機(jī)3臺(tái)(二用一備，Q=2.89 m3/min，P=0.06 MPa，N=7.5 kW)。(11)加藥系統(tǒng)：30 %氫氧化鈉加藥量1~4.5 kg/m3，50 %硫酸加藥量0.5~1.5 kg/m3，80 %硫酸亞鐵加藥量0.5~1.5 kg/m3，10 %次氯酸鈉加藥量4.5 kg/m3，60 %硫化鈉加藥量1.5 kg/m3，PAC加藥量0.15 kg/m3，PAM加藥量0.02 kg/m3，98 %石灰加藥量0.2~0.5 kg/m3，98 %重捕劑加藥量0.15 kg/m3，10 %乙酸鈉(碳源)加藥量0.3 kg/m3。

5 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)本工程總投資2901.71萬(wàn)元。單位運(yùn)行費(fèi)用56.02元/m3。

6 結(jié)論

電子電鍍生產(chǎn)車(chē)間室內(nèi)廢水處理設(shè)施建設(shè)工程，將電鍍廢水分類(lèi)收集與處理，采用合理的工藝設(shè)計(jì)，在充分提高空間利用率的同時(shí)，滿足排放水標(biāo)準(zhǔn)及回用水要求。對(duì)于電鍍工業(yè)中的相似工程，特別是用地受限、排放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格、回用水要求高的工程，具有借鑒意義。

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