電鍍工業(yè)園區(qū)全面的水資源解決方案
來源：東莞市東元新能源科技有限公司 閱讀：2839 更新時間：2013-08-02 09:27
1 電鍍行業(yè)廢水處理現(xiàn)狀
據(jù)環(huán)保行政部門不完全統(tǒng)計，我國大中型電鍍企業(yè)基本都有污染治理設施，電鍍廢水分別采用化學沉淀法、離子交換法、活性炭吸附法、電解法、電滲析法、反滲透法、生物法等工藝技術，小型電鍍企業(yè)在環(huán)保力度不斷加大的情況下也紛紛上馬一些簡易的處理方法，總的污染治理投資年均增長率為25%，有一部分資金是企業(yè)自投，絕大多數(shù)是利用環(huán)保部門排污費的補助資金和國家環(huán)保專項費用。然而同期的電鍍污染治理效果卻沒有同比增長。以電鍍廢水為例，處理費年均增長率為7.9%，達標排放率年均增長率為6.6%。據(jù)環(huán)保部門的不完全統(tǒng)計，目前電鍍行業(yè)有治理設施的占70%，無治理設施的占25～30%，還有一部分企業(yè)雖然有治理設施而不運行、不加藥、不達標？傊，迫于國家環(huán)保法律法規(guī)要求及環(huán)保行政主管部門的執(zhí)法監(jiān)督及鼓勵政策的落實，雖然限期上了許多的環(huán)保設施，我國在電鍍行業(yè)的治理投資數(shù)額有了很大的增長，但投資效率仍較低下。一是由于經(jīng)濟利益的驅(qū)動，企業(yè)害怕增加成本，環(huán)保設施成了擺設或者應付環(huán)保部門檢查開開停停；二是由于分散治理處理水量少，確實存在不經(jīng)濟性，有些企業(yè)處理每噸電鍍廢水成本高達10-15元；三是電鍍廢水治理是一項技術性較強的專業(yè)，一些企業(yè)特別是中小型企業(yè)不具備這種能力，因此污染治理設施建成后不能正常運行；四是由于監(jiān)督機制不健全，企業(yè)環(huán)保意識不到位，各級環(huán)保部門為解決電鍍污染問題確實下了很大工夫，但不明顯。主要是用的分散治理的方法。我們認為應該讓專業(yè)化治理單位進行集中治理，讓生產(chǎn)經(jīng)營與污染處理徹底“分離”，讓企業(yè)的環(huán)境行為發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變才是最有效、最根本的解決辦法。
隨著電鍍工業(yè)的發(fā)展，將逐漸暴露出原有以及現(xiàn)在仍存在電鍍廢水治理的問題：1分水不徹底：大部分電鍍工業(yè)園區(qū)電鍍廢水只分為含氰、含鉻、酸堿三類廢水；而鍍件的前處理含油廢水和混排廢水未被分出；廠家無法完全避免混排問題。2 廢水收集輸送：不同廠家的同一類水集中于一條管道收集，混排責任分不清；大多工業(yè)園區(qū)的輸送管道埋地，一旦泄漏，查找困難，易造成嚴重污染。3 廢水水質(zhì)監(jiān)控不到位：沒有配置必要的高技術檢測設備，廢水混排查找不及時，也難以查找；沒有有效的手段監(jiān)控各種廢水，無法約束各廠家的亂排亂放，不能用經(jīng)濟手段促使各廠家進行清潔生產(chǎn)。4 電鍍廢水處理中心站處理效果不穩(wěn)定： 因各廠家的電鍍廢水只分三類水，無法有效去除廢水中的COD，不能有效地控制混排廢水，常常因混排原因造成出水的氰和鉻超標；自動化程度不高，耗藥量大，勞動強度大，處理效果不穩(wěn)定；運行費用居高不下。
而就是因為電鍍廢水的治理存在這這樣那樣的問題，如何做好電鍍工業(yè)園區(qū)電鍍廢水的處理和回用就成為迫在眉睫的問題。
2.1 對進園企業(yè)進行清潔生產(chǎn)審核和實行準入制度
電鍍集中區(qū)的電鍍廢水要實現(xiàn)長期穩(wěn)定并以遠低于國家污水排放標準和廢水回用的標準，最重要的前提就是：一定要對準備進入電鍍集中區(qū)的企業(yè)先進行清潔生產(chǎn)審核，對已達到國家環(huán)保總局于2002年4月發(fā)布的《電鍍行業(yè)清潔生產(chǎn)技術要求（報批稿）》并通過了審核或承諾在短期內(nèi)可通過整改實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的企業(yè)予以入園。具體而言，凡準備進入電鍍工業(yè)園區(qū)的電鍍企業(yè)，其清潔生產(chǎn)是從源頭上消減污染，所以在電鍍生產(chǎn)過程中應使用清潔能源，選取低毒、低濃度、常溫和高電流效率的工藝，采用先進的技術與裝備、科學的水洗方式、一流的管理，實現(xiàn)較高的綜合利用。其中，對低毒的電鍍工藝取向應明確；含氰電鍍（國家發(fā)改委允許暫緩淘汰的除外）、含鉛電鍍、含鎘電鍍、含六價鉻電鍍和用六價鉻鈍化的工藝不得進入電鍍集中區(qū)。這些措施會在最大程度上減少新鮮水的用量，廢水、廢液的排放量和廢水中主要污染物[總氰化物（以CN計）、總鋅、總銅、總鎳、總鉻]的產(chǎn)水量，從而可進一步優(yōu)化廢水品質(zhì)，降低電鍍廢水的處理的難度和運行成本以減少回用設施負荷。
2.2認真分析電鍍工業(yè)園區(qū)的電鍍廢水的特點
在電鍍生產(chǎn)過程中，工件從一道工序移到下一道工序時，需經(jīng)過水洗，其目的是為了不把前道工序的藥品帶入下道工序中，因此電鍍工廠經(jīng)常排放的是鍍件清洗水。清洗水中一般都含有工件帶入的工藝溶液。此外電鍍廠必須排放的另外一類廢水是老化液，所謂老化液是指處理槽中的溶液反復使用而失去生產(chǎn)能力的含有大量雜質(zhì)的工作槽液，包括電鍍槽老化液和退鍍槽老化液。
電鍍廢水可分為：
（1）工藝廢水：清洗水、冷卻水、蒸發(fā)冷凝水、排氣洗滌水。
（2）電鍍老化液：被雜質(zhì)污染的、或失效廢棄的電鍍液和化學鍍液。
（3）廢工藝溶液：被雜質(zhì)污染、或失效廢棄的弱腐蝕液、去油液、酸洗液。
（4）退鍍老化液：退鍍掛具或工件鍍層的溶液。
（5）排風洗滌水：從排風系統(tǒng)和氣霧收集器收集的溶液。
（6）電鍍過濾器清洗廢水：電鍍過濾器清洗時產(chǎn)生的廢水。
（7）其他廢水：電鍍車間的“跑、冒、滴、漏”等。
電鍍廢水或廢液不僅污染的種類不同，而且主要污染物的濃度往往也有很大差異，這些差異決定了這些廢水或廢液的處理技術上的多樣性和工藝上的特殊性。
電鍍廢水中所含高毒物質(zhì)種類多，其危害性是很大的。未經(jīng)認真處理的電鍍廢水排入河道、池塘、滲入地下，不但會危害環(huán)境，而且會污染飲用水和工業(yè)用水。
2.3讓生產(chǎn)經(jīng)營與污染處理徹底“分離”
現(xiàn)今電鍍廢水的處理會出現(xiàn)處理不達標、或者不處理的現(xiàn)象是因為原有的電鍍廢水的處理都是分散治理的方式，存在很多的問題，現(xiàn)在考慮的是要承包給專業(yè)化治理單位進行集中治理，讓生產(chǎn)經(jīng)營與污染處理徹底“分離”，讓企業(yè)的環(huán)境行為發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變才是最有效、最根本的解決辦法。
在電鍍集中區(qū)內(nèi)，由于鍍種多，因此電鍍廢水中的污染物總類也多。除酸堿廢水、含油廢水、有機廢水外，還有令人關注的含氰廢水以及大量有毒的、難降解的重金屬廢水。如果不進行科學的分類收集和分質(zhì)處理，只是簡單的、粗放的將這些廢水混集在廢水處理站的綜合池內(nèi)，那么綜合池中的廢水肯定是一團糟，最終將影響整個廢水集中處理后的效果。
而集散性廢水處理的方式能有效的避免這些問題。該處理方式的廢水集水系統(tǒng)包括四部分：一是各電鍍企業(yè)排往“地下收集池”的污水管道系統(tǒng)，二時電鍍企業(yè)廠房外的地下廢水收集池，三是由泵浦將廢水從地下收集池達輸送到“廢水處理站”的廢水管道系統(tǒng)，四是廢水處理站的廢水收集池，同時還可以設置收集個電鍍企業(yè)濃廢液的儲槽。其中各個企業(yè)都專門設置了排入廢水處理站的廢水管道。在進入廢水處理站的集水池集中處理前，必須在線監(jiān)測廢水中的氰和六價鉻的含量是否符合接管要求。不符合要求的廢水不允許排入集水池中，并立即關閉進水管道的閥門，把污染源隔離，同時報警通知發(fā)生污染事故的電鍍點立即采取措施。這樣，便于環(huán)保監(jiān)督管理，一旦發(fā)生排污事故，容易分清責任者，將污染控制在局部，防止污染事故發(fā)生。雖然這種管道的設置較麻煩，但是能有效的減少污染物的排放。
2.4采用先進、成熟的廢水處理及回用工藝，提倡循環(huán)經(jīng)濟
東元公司在長期替客戶解決水資源回用的過程中，總結(jié)一條新的設計思路，即優(yōu)先設計回用，再全面考慮廢水處理達標的方法，歸納為“先回用、后處理”的設計理念。在這一理念指引下，優(yōu)先將低污染、經(jīng)濟價值高的清洗廢水自生產(chǎn)車間直接分流至回用水系統(tǒng)，采用預處理＋膜技術處理后，出水水質(zhì)可優(yōu)于自來水；對于其它高COD、含絡合物、經(jīng)濟價值低的廢水則分入廢水站處理，與回用水系統(tǒng)產(chǎn)生之濃水一并處理。
2.4.1 “先回用、后處理”新理念闡述
u 將生產(chǎn)線產(chǎn)生的廢水按水質(zhì)分類作為總體設計的優(yōu)先考慮因素，將可直接回用的優(yōu)質(zhì)清洗廢水作為回用水源進入廢水回用系統(tǒng)，提供比自來水更優(yōu)秀的穩(wěn)定水源。
u 取消全部從末端取水回用的概念。
u 優(yōu)先考慮廢水回用系統(tǒng)設計，其次進行配套廢水處理設計，結(jié)合廢水處理成本的經(jīng)濟性，設計回用率逐步提高，達到６０%。
u 經(jīng)過先回用、后處理的廢水，要重點解決廢水中的COD問題，生化之前要采用特別預處理提高可生化性。
2.4.2 新理念示意圖
“先回用、后處理” 新理念示意圖
3 電鍍工業(yè)園廢水處理及回用中心站示例
以無錫市表面處理科技工業(yè)園廢水處理中心為例。無錫市表面處理科技工業(yè)園位於無錫市洛社鎮(zhèn)楊市，園區(qū)已2003年建設投產(chǎn)，現(xiàn)有表面處理企業(yè)40餘家，是綜合性表面處理工業(yè)園。 園區(qū)企業(yè)主要有五金電鍍、塑膠電鍍、輪轂電鍍等等，主要鍍種有：鍍錫、銅、鉍、鎳、銀、金、鋅、鉻、及陽極氧化等等，由於園區(qū)處於太湖區(qū)域，為了進一步降低污染物對太湖環(huán)境的污染，園區(qū)領導及市府高度重視環(huán)保處理，計劃同步引進先進的環(huán)保設施和污水處理技術、水資源回用處理技術。決定委託東莞市東元新能源科技有限公司(東元)設計及制定該項工程系統(tǒng)方案。
園區(qū)規(guī)劃處理能力為2000m³/d。電鍍廢水分類5類：含氰廢水、含鉻廢水、混排廢水、前處理廢水和綜合廢水。另外有一般清洗水和含鎳廢水已經(jīng)在企業(yè)廠內(nèi)做了回用，回用濃水排到綜合廢水池中進行后續(xù)處理。
備注：該回用水水質(zhì)為《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》（HB5472-1991）之C類標準。
原水分類及水質(zhì)表
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廢水
種類 |
廢水量m³/d |
主要污染物及產(chǎn)生量 |
||||||
|
COD
ppm |
氰離子 |
鉻離子ppm |
銅離子ppm |
鎳離子ppm |
鋅離子ppm |
油類ppm |
||
|
前處理廢水 |
400 |
600～1200 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
80～130 |
|
含鉻
廢水 |
400 |
40～60 |
--- |
50～100 |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
含氰
廢水 |
300 |
40～60 |
60～150 |
--- |
40～90 |
--- |
30～120 |
--- |
|
綜合
廢水 |
700 |
40～60 |
--- |
--- |
40～130 |
20～120 |
20～60 |
--- |
|
混排
廢水 |
200 |
30～90 |
30～110 |
10～90 |
20～80 |
20～90 |
50～90 |
--- |
廢水經(jīng)過處理后需要達到電鍍污染物排放標準（GB21900-2008），如下表所示：
|
pH |
COD
(mg/L) |
氰化物
(mg/L) |
氨氮 (mg/L) |
總氮 (mg/L) |
總磷
(mg/L) |
六價鉻
(mg/L) |
總鉻
(mg/L) |
總銅
(mg/L) |
總鎳
(mg/L) |
總鋅
(mg/L) |
|
6-9 |
＜50 |
＜0.2 |
＜8 |
＜15 |
＜0.5 |
＜0.1 |
＜0.5 |
＜0.3 |
＜0.1 |
＜1 |
3.1廢水處理工藝流程
3.2 主要工藝介紹
AOPs高級氧化工藝
化學氧化技術主要利用氧化劑的氧化能力，將廢水中的污染物氧化，其中以能夠生產(chǎn)出氫氧自由基（?OH）的高級氧化程序（AOPs, Advanced Oxidation Processes）最具效果，因為其氧化能力在所有氧化劑中排第二，僅次於氟。本技術乃改良自Fenton化學氧化法。AOPs技術結(jié)合化學絮凝、催化氧化及還原等工藝，利用過氧化氫及催化劑，使產(chǎn)生上述高氧化能力的自由基來將污水中不容易生物降解的有機污染物分解，提升污水的可生化性（即BOD/COD的比例），提高后續(xù)的生化系統(tǒng)的處理效果。
在氧化的過程中，污水中殘留的有毒氰化物亦同時被強力的氫氧自由基氧化掉。AOPs工藝亦包含化學絮凝，所以能將污水中的重金屬亦一併去除。這樣，不但只可確保出水的氰化物及重金屬含量能符合排放的要求，而且還能保護后續(xù)的生化處理系統(tǒng)免受有毒物資的衝擊。甚至當原有污水處理系統(tǒng)的操作不正常，此AOPs系統(tǒng)亦能作為后備的保險系統(tǒng)，確保處理效果仍能滿足排放要求。
除此之外，在AOPs工藝中，污水中的總磷亦會被氧化成磷酸鹽，再通過化學沉淀過程被去除。
AAF高級曝氣生物濾池
AAF高級曝氣生物濾池的主要功能是通過好氧生化過程，將污水中殘留的有機物去除來進一步降解 COD，并透過硝化過程將氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。
由於電鍍污水中有機物的可生物降解性都狠差，所以必須大幅加大曝氣池的容積或增加曝氣池的微生物量來將曝氣池的有機負荷降至狠低，才能將排放水的COD控制在50mg/L以下。但是加大曝氣池容積會增加佔地面積及提高土建費用。所以本方案應用了AAF高級曝氣生物濾池。此工藝藉著池中獨特的填料，大幅增加曝氣池中的微生物量，因而大大縮小了曝氣池的容積。另一方面，硝化菌的生長速度狠慢，特別是在冬季低溫季節(jié)時，必須延長污泥齡才能讓硝化菌在曝氣池中存活成為優(yōu)勢菌。AAF高級曝氣生物濾池的填料能讓硝化菌固定生長在填料表面，因而提供狠長的污泥齡，確保生物脫氮的效率及穩(wěn)定性。
AAF高級曝氣生物濾池的BOD5容積負荷大，是常規(guī)二級生物處理的5～10倍，所以它的池容積和佔地面積較常規(guī)二級生物處理工藝要小得多，大大節(jié)省了佔地面積和土建費用。AAF系統(tǒng)是一種上流式、固定膜生化技術反應器。它使用的填料空隙比一般傳統(tǒng)式BAF所使用的要大，因此AAF系統(tǒng)避免了一般傳統(tǒng)BAF技術所常見的高壓頭損失、氣水分佈及堵塞問題。
由於高濃度的微生物以膜狀存在於AAF填料表面，其本身就耐水量的衝擊，而高濃度的固定生物膜使得流速增大而不會使微生物流失，所以對水量、水質(zhì)具有較強的抗衝擊能力。在常規(guī)的BAF曝氣生物濾池工藝上，將池內(nèi)顆粒型填料改進為AAF專用填料，在保證好氧微生物負荷的前提下，成功地解決了填料的堵塞問題，無需反沖。此外本設計將AAF高級曝氣生物濾池分為多級處理，使得各級AAF能夠更好的保存自己的優(yōu)勢微生物群落，進一步增強了系統(tǒng)的抗衝擊能力。
在常規(guī)接觸氧化法中常見的填料有軟性填料、半軟性填料、組合填料、彈性立體填料、自由擺動填料等。這些填料通常是在兩端分別拴扎在各種類型支架上使用。由於其結(jié)構(gòu)簡單、造價低、比表面積大，不易堵塞，耐衝擊負荷等優(yōu)點，幾乎佔領了目前絕大部分的污水生物處理填料市場。但是這些填料最大的問題是填料支架腐蝕倒塌、填料中心繩的互撓斷裂以及無法入池維修造成填料報廢。市場上出售的產(chǎn)品如半軟性填料的模片厚度，由最初的2mm改為現(xiàn)在的0.34mm，強度狠弱，掛膜后彎曲下垂。中心繩在掛膜后彈性伸長，使得串片在鼓風吹動下擺動且纏繞在一起。原生產(chǎn)配套的鋼支架、塑鋼支架由於價位高，許多廠商改成一根鋼筋或一根尼龍繩拉拽，一旦掛膜后，中心繩的撓曲更大，更促進了串片的纏繞直到斷繩。
而AAF高級曝氣生物濾池採用足夠大的棱柱體，安裝和檢修時只需整體放入或取出填料。其優(yōu)點是比表面積大，安裝檢修方便，不易堵塞，使用壽命長等。而且生物膜附著量特別大，無短路區(qū)，是處理效果極佳的整體型填料。
3.3處理效果
該廢水處理工程于2009年8月投入運行以來，設施運轉(zhuǎn)正常，處理效果良好，出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。經(jīng)環(huán)境檢查站檢查，出水達到電鍍污染物一級排放標準GB（21900-2008）。工程在同年正式通過環(huán)保局的竣工驗收。環(huán)境檢查站檢查數(shù)據(jù)如下表所示：
|
pH |
COD
(mg/L) |
氰化物
(mg/L) |
氨氮 (mg/L) |
總氮 (mg/L) |
總磷
(mg/L) |
六價鉻
(mg/L) |
總鉻
(mg/L) |
總銅
(mg/L) |
總鎳
(mg/L) |
總鋅
(mg/L) |
|
7 |
37 |
0.003 |
6.3 |
10.6 |
0.4 |
0.03 |
＜0.5 |
0.02 |
＜0.1 |
＜1 |
3.4 工程技術特點
（1）節(jié)省用地
廢水站盡量布置緊湊，節(jié)省占地面積。
（2）采用先進成熟可靠、節(jié)省投資的處理工藝
環(huán)境污染日趨嚴重，越來越引起人們的關注，各種環(huán)保技術也相繼問世，然而許多環(huán)保技術仍需要實踐檢驗，在選擇處理技術時，必須采用先進成熟可靠、節(jié)省投資的技術，遵循“分類收集，分質(zhì)處理”的設計原則；使系統(tǒng)對水質(zhì)水量的變化具有的抗沖擊能力。設備選型要求質(zhì)量上乘、運行穩(wěn)定可靠，采用部分進口設備及選用耐腐蝕材料，以提高處理效率和延長設備的使用壽命。
（3）建筑布局實用美觀
水處理構(gòu)筑物建筑布局首先考慮的是其實用性，同時，水處理構(gòu)筑物的布局和外形也要有一定的美觀性，即要和當?shù)丨h(huán)境和建筑相協(xié)調(diào)，又要獨樹一幟，別具一格。本次設計所包含的構(gòu)筑物在能滿足現(xiàn)在企業(yè)發(fā)展要求的同時又為企業(yè)的發(fā)展預留一定的處理余量。
（4）節(jié)約運行費用
運行費用主要包括能源消耗、藥品消耗、設備損耗和維修費用。為了降低運行費用，我們在設計時，結(jié)合工程使用情況，選擇一些性能好、能耗低、使用壽命長的設備，在工藝條件許可和確保出水水質(zhì)的情況下，盡量減少藥品的投加，盡量采用動力少的工藝。
（5）自動控制
為了減輕操作人員的勞動強度，最大限度地減少人為因素的影響，采用PLC過程控制。pH計、液位計采用自動控制方式，加藥泵與pH控制計聯(lián)動，處理過程自動化程度高，可實現(xiàn)自動運行、自動監(jiān)測、自動控制。
4 結(jié)束語
（1）綠色科技，引領未來，東元整合減廢與減水措施，廢水分流、廢水處理、廢水回用、純水制造等單元，為企業(yè)設計全方位的水資源解決方案。
（2）針對電鍍工業(yè)園區(qū)廢水的特點，根據(jù)分析、分流、先預處理再綜合處理的原則進行合理的細化分類，對不同的廢水水質(zhì)先進行分類預處理，再進行集中物化處理。
（3）采用高效節(jié)能，便于運行的廢水處理新工藝、新技術，確保廢水處理及回用效果，減少工程投資和日常運行費用。
（4）該處理及回用技術既有工藝合理、操作簡單、自動化程度高、經(jīng)濟合理等特點。處理后出水達到《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）中表2標準；回用水達到《金屬鍍覆和化學覆蓋工藝用水水質(zhì)規(guī)范》（HB5472-1991）之C類標準。
（5）工業(yè)園區(qū)實現(xiàn)嚴格管理，嚴控進園企業(yè)條件，要求進園企業(yè)盡可能采用先進電鍍工藝，提倡清潔生產(chǎn)理念。
（6）實施源頭控制，并消減氰、鉻等污染物的濃度和排放量，形成電鍍廢水“源頭控制，集中處理”的管理模式，可在工業(yè)園區(qū)電鍍廢水集中處理工程中應用推廣。
（7）東元致力于開發(fā)最經(jīng)濟的“水資源解決方案”，通過技術與革新，改善人類的生活環(huán)境。
