鉛酸蓄電池生產(chǎn)企業(yè)含鉛廢水處理技術(shù)
隨著我國蓄電池生產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生的廢水尤其是含鉛廢水對企業(yè)周邊水資源造成了很大污染。按照GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，含鉛廢水排放口處的總鉛最高允許排放值為1.0mg/L，而該類廢水含鉛高達(dá)30~90mg/L。對含鉛廢水進(jìn)行科學(xué)的處理，是鉛酸蓄電池工業(yè)面臨的重要研究課題。
1含鉛廢水的特點(diǎn)及危害
在鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1塊電池就有4.54~6810mg的鉛損失，這些流失的鉛都以離子形式存在于廢水中。2011年，我國鉛酸蓄電池的產(chǎn)量就達(dá)14230萬kVA·h，2015年產(chǎn)量可能達(dá)到24000萬kVA·h，產(chǎn)生的廢水量巨大。鉛和可溶性鉛鹽都有毒性，1kg體重的人體攝入5mg鉛時(shí)就可能引起急性鉛中毒，造成貧血、水腫和腎衰竭；當(dāng)鉛進(jìn)入植物根、皮或葉后會影響植物的生長發(fā)育。
2項(xiàng)目背景
某企業(yè)建設(shè)的密封免維護(hù)蓄電池項(xiàng)目，年生產(chǎn)規(guī)模為100萬kVA·h。含鉛廢水主要來源于極板的漂洗、蓄電池裝成后清洗、車間含鉛煙、鉛塵廢氣處理以及車間地面沖洗廢水。含鉛廢水平均為240m3/d，其混合廢水水質(zhì)為：pH3~5，COD150mg/L，總鉛50mg/L；要求處理后水質(zhì)為：pH6~9，COD<50mg/L，總鉛<1mg/L。根據(jù)含鉛廢水水質(zhì)和出水要求，選擇化學(xué)沉淀法、離子交換法、電解法、生物法、膜分離法等都無法達(dá)到要求；采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附的組合方式處理該企業(yè)的含鉛廢水，取得了很好的效果。
3處理工藝及技術(shù)原理
從工藝成熟性、操作穩(wěn)定性、運(yùn)行成本、處理效率等方面考慮，筆者采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附工藝對含鉛廢水進(jìn)行深度處理，以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)回用。
3.1工藝流程
含鉛廢水的處理工藝流程見圖1。含鉛廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量與水質(zhì)后，由泵提升至中和反應(yīng)罐，利用中和反應(yīng)除鉛，即堿液與鉛離子進(jìn)行中和反應(yīng)生成氫氧化鉛沉淀；然后泵入混凝沉淀池，加入聚合氯化鋁與聚丙烯酰胺，進(jìn)一步去除剩余的鉛；最后由活性炭吸附裝置去除含鉛化合物，出水排入清水池回用。
圖1含鉛廢水處理流程
3.2技術(shù)原理
廢水中的鉛主要以離子形式存在，由于鉛鹽多是酸性物質(zhì)，用堿性氫氧化物中和可生成氫氧化物沉淀；吸附過程主要利用對鉛離子有吸附能力的材料，如改性膨潤土、沸石、粉煤灰、活性炭等，對混凝沉淀后的尾水進(jìn)行深度處理。中和反應(yīng)使用的藥劑有Ca（OH）2、NaOH、Mg（OH）2、磷酸鹽以及Na2S等。采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附工藝處理含鉛廢水時(shí)，用氫氧化鈉溶液作中和劑，可以減少廢渣的產(chǎn)生、減輕操作強(qiáng)度、便于設(shè)備維護(hù)；將活性炭用于吸附處理系統(tǒng)，不僅可以吸附重金屬離子，且具有過濾功能，節(jié)省了過濾設(shè)備，提高了處理效率。
3.3工藝流程簡介
（1）調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池采用折流方式以調(diào)節(jié)廢水水質(zhì)和流程，使廢水中的鉛塵和泥沙等得到有效的沉淀和收集。
（2）中和反應(yīng)罐。pH的調(diào)節(jié)與中和反應(yīng)間歇操作。泵入調(diào)節(jié)池的廢水達(dá)到控制水位后堿液泵開始運(yùn)行，同時(shí)開啟攪拌機(jī)，pH的調(diào)節(jié)由自動控制儀控制。
（3）混凝沉淀池。采用一體設(shè)計(jì)，混凝過程在提升管道內(nèi)和混凝池中完成，沉淀在平流沉淀池完成；絮凝劑PAC在泵前吸入，助凝劑PAM在提升管末段加入。
（4）活性炭吸附裝置。采用中和+混凝沉淀處理含鉛廢水雖然效果有限，但其中的污染物濃度已經(jīng)很低，只需進(jìn)一步深度處理鉛離子，采用活性炭去除尾水中的鉛離子和夾帶的懸浮物。
（5）尾水回用系統(tǒng)。由清水池、液位控制器、變頻裝置、泵、管道組成。
（6）藥劑投加系統(tǒng)。配套有儲罐（含攪拌）、計(jì)量泵、液位控制器。
3.4構(gòu)筑裝置及設(shè)備
該項(xiàng)目設(shè)計(jì)包括以下建（構(gòu)）筑物：調(diào)節(jié)池、中和反應(yīng)罐、混凝沉淀池、儲水池、活性炭吸附裝置、清水池。平均處理水量20t/h，12h連續(xù)運(yùn)行，整套設(shè)備采用地埋式。主要構(gòu)筑物見表1。
表1主要構(gòu)筑物
主要設(shè)備：提升泵，型號QW50-20-7-0.75，8臺；液位控制器，型號GSK-1，10個(gè)；潛水?dāng)嚢铏C(jī)，型號QJB0.37/6-220/3-960，4臺；多功能pH/ORP在線監(jiān)測儀，型號WT-2000，測量范圍0.00～14.00，8臺；反沖洗泵，型號ZW50-20-12，4臺；計(jì)量泵，型號JY-500，6臺；板框壓濾機(jī)，型號BAS3/320-25，1臺；自吸排污泵，型號ZW32-5-20，10臺。
4處理效果及討論
采用氫氧化鈉溶液作為中和劑，控制反應(yīng)罐的pH為9.2～9.8；混凝沉淀過程中，聚合氯化鋁投加量為50～100mg/L，聚丙烯酰胺投加量為10～20mg/L。該項(xiàng)目已通過省級環(huán)境監(jiān)測站的驗(yàn)收，處理后的尾水在企業(yè)內(nèi)回用，處理效果見表2。
表2廢水處理效果
正常情況下，鉛酸蓄電池企業(yè)的生產(chǎn)廢水中主要含有較高濃度的氟化物和含鉛化合物，以及一定量的有機(jī)物和懸浮物，呈酸性。當(dāng)溶液pH為9.2~9.8時(shí)，氫氧化鉛沉淀最完全，在此pH范圍內(nèi)處理后的排出水含鉛0.01~0.03mg/L，如果pH更高會出現(xiàn)反溶現(xiàn)象，這是因?yàn)殂U屬于兩性金屬，OH-過高會形成鉛絡(luò)合物導(dǎo)致沉淀物溶解，因此pH的準(zhǔn)確控制是關(guān)鍵。該工藝對濃度較高、流量較大的含鉛廢水有顯著的處理效果。
5經(jīng)濟(jì)分析
廢水處理成本包括2名工作人員工資、污水處理電費(fèi)以及藥劑消耗費(fèi)用，廢水量按滿負(fù)荷240m3/d，按365d/a計(jì)。
（1）電費(fèi)：運(yùn)行功率為57.80kW，功率因素為0.8，處理每噸廢水的耗電成本：57.8×0.6×0.8/20=1.388元/m3。
（2）藥劑及活性炭的費(fèi)用：1.41元/m3。
（3）人工費(fèi)：按每月每人3000元計(jì)，則處理1m3廢水工資：6000/（240×30）=0.833元/m3。
每噸廢水的處理成本為1.388+0.833+1.41=3.631元/m3。
廢水處理量為240t/d，則處理成本為871.44元/d，回用尾水約為220t/d，按每噸工業(yè)用水2元計(jì)算，節(jié)省用水費(fèi)用為440元／d。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6結(jié)論
（1）采用中和+混凝沉淀+活性炭吸附工藝處理鉛酸蓄電池企業(yè)的含鉛廢水是可行的。
（2）以氫氧化鈉溶液作為中和劑，控制反應(yīng)pH為9.2～9.8，混凝沉淀工段采用一體設(shè)計(jì)，有利于Pb（OH）2沉淀物的生成和分離。
（3）活性炭吸附能有效去除尾水中的鉛離子和夾帶的懸浮物，大大減輕過濾設(shè)備的工況負(fù)荷。
（4）含鉛廢水經(jīng)該工藝處理后，尾水可回用到生產(chǎn)工藝中，控制了含鉛廢水的排放，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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