趙 闖

﹙中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039﹚

銅板帶材加工生產(chǎn)過程中，表面清洗工序是去除材料表面的氧化物、油漬及其他工藝殘留物的一道工序。該工序中酸堿洗后會產(chǎn)生大量漂洗廢水，其中含有一定量的重金屬離子，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如處置不當(dāng)不僅會造成環(huán)境污染，還會造成水資源、重金屬資源的浪費(fèi)。

1 工程現(xiàn)狀

某板帶車間原有處理設(shè)施為兩座中和沉淀池，投加燒堿并攪拌，中和沉淀后的上清液排入廠區(qū)生活污水管道，最終排放至廠外，沉淀污泥定期排入污泥干化池干化后外運(yùn)處置，余液返回中和池。

原工藝存在問題:(1)處理流程短，缺乏把關(guān)工藝;(2)中和藥劑未經(jīng)溶解直接投入中和池內(nèi)參與反應(yīng)，反應(yīng)效果差;(3)沉淀速度慢，處理周期長，排放水質(zhì)不穩(wěn)定，主要是重金屬離子超標(biāo);(4)對廢液的水質(zhì)參數(shù)缺乏有效的監(jiān)測手段;(5)沉淀物含水率高，自然干化速度慢，不易收集。

從杜絕對環(huán)境污染、資源合理利用來看，原有處理設(shè)施已不能滿足實(shí)際需要，為此業(yè)主決定將廢水進(jìn)行綜合利用，新建一套處理設(shè)施，保證處理出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978－1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，回用于廠區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)，分離出來的污泥外售有資質(zhì)的單位處置，做到污水再生利用資源化。

2 廢水來源、廢水量及水質(zhì)特征

2.1 廢水來源

銅材加工過程中表面清洗工序排放的漂洗廢水。

2.2 廢水量及水質(zhì)特征

(1)廢水的水量

根據(jù)相關(guān)資料顯示，該銅帶廠廢水排放量為1050 m3/d，考慮一定的富裕量和自用水量，設(shè)計(jì)規(guī)模定為1200m3/d;

(2)廢水的水質(zhì)特征

業(yè)主的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，因此廢水處理系統(tǒng)的出水指標(biāo)必須滿足回用水的水質(zhì)指標(biāo)要求。同時(shí)，從保障生產(chǎn)運(yùn)行安全的角度出發(fā)，考慮到生產(chǎn)和廢水處理實(shí)際運(yùn)行中突發(fā)性的不確定因素可能導(dǎo)致的臨時(shí)性對外排水，回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)于排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)計(jì)原則首先確保廢水處理達(dá)標(biāo)，執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要考慮廢水處理站處理后的出水水質(zhì)達(dá)到業(yè)主提出的回用標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)地考察表明，酸性廢水中混有廠內(nèi)其它廢水帶來的浮油，但業(yè)主保證能夠?qū)⑺嵝詮U水和其他廢水分開單獨(dú)排放，本次待處理的廢水沒有油類物質(zhì)，只需考慮酸堿中和、懸浮物和銅離子等金屬離子的影響即可。按照業(yè)主對處理后的廢水的技術(shù)要求，處理系統(tǒng)出水水質(zhì)達(dá)到循環(huán)補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)Tab.1 Design water quality index of raw and treated water

3 工藝設(shè)計(jì)

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flow chart

表面清洗工序排放的漂洗廢水中含有銅離子，必須處理達(dá)標(biāo)后才能外排。本項(xiàng)目產(chǎn)生的污泥為含重金屬銅的污泥，原水中銅離子含量較高，具有可觀的回收價(jià)值，根據(jù)污泥中金屬離子的含量高低，將本項(xiàng)目廢水處理工程中產(chǎn)生的污泥外售給有資質(zhì)單位回收重金屬，也可將此污泥送至有害固體處理中心進(jìn)行妥善的無害化處理。經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)的廢水回用于廠區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)，做到零排放。

本工程采用“混合均質(zhì)→兩級中和→混凝→離心分離→沉淀→pH回調(diào)→過濾”處理工藝，工藝流程見圖1。

3.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)切合實(shí)際，盡量減少占地面積。將廢水調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)成全地下式;

(2)設(shè)置足夠容積的調(diào)節(jié)池，緩解酸水的短期沖擊負(fù)荷，混合均化水質(zhì);

(3)利用合適的中和藥劑對廢液進(jìn)行處理，減少沉淀物的含渣量，有效回收銅離子;

(4)設(shè)置pH三級調(diào)節(jié)處理，其中兩級中和反應(yīng)，一級pH回調(diào)，有效控制廢水的pH值，使系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行;

(5)采用集成式污水凈化器(立式罐體)，將混凝、離心分離、沉淀等處理單元集中在一起，縮短沉淀時(shí)間，提高濕污泥含固率，減少占地面積;

(6)投加合適的混凝劑、絮凝劑，提高分離效果和速度;

(7)采用無動力的重力式過濾器，充分利用集成式污水凈化器的出水壓力，減少動力提升，節(jié)約設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)一步去除水中的懸浮顆粒物，使出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放;

(8)污泥濃縮采用廂式壓濾機(jī)，濃縮時(shí)間短，污泥含水率低，污泥成形效果好;

(9)根據(jù)污水處理的工藝流程和工藝設(shè)備的操作及計(jì)量要求，采用合適的自動化控制技術(shù)及監(jiān)測儀表，改善勞動條件，提高運(yùn)行水平。

3.2 主要處理設(shè)施

3.2.1 混合均質(zhì)單元

由調(diào)節(jié)池、提升泵組成。廢水收集后自流至新建調(diào)節(jié)池，通過一級提升泵將部分廢水回流至調(diào)節(jié)池進(jìn)水口，加速廢水混合、均化水質(zhì)。調(diào)節(jié)池為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯玻璃鋼防腐。

設(shè)置兩座調(diào)節(jié)池，兩池底部連通，單池L×B×H=9m×7m×5m，有效容積150m3。設(shè)置兩臺提升泵(一用一備)，將廢水自調(diào)節(jié)池送至一級pH調(diào)節(jié)裝置處理，Q=85m3/h，H=29m，P=18.5kW，置于調(diào)節(jié)池頂部。

3.2.2 pH 一級調(diào)節(jié)裝置

廢水自調(diào)節(jié)池由提升泵提升進(jìn)入，通過在線pH檢測，投加中和劑調(diào)節(jié)廢水的酸堿度到6.0左右。

設(shè)置1套pH調(diào)節(jié)裝置，Φ×H=2.8m×2.2m，有效容積10m3，置于調(diào)節(jié)池頂部。pH調(diào)節(jié)裝置設(shè)置攪拌混合裝置，加速廢水與藥劑的混合反應(yīng)，投加點(diǎn)設(shè)電磁閥控制藥劑投加量。

3.2.3 pH二級調(diào)節(jié)裝置

廢水自pH一級調(diào)節(jié)裝置自流進(jìn)入，通過在線pH檢測，投加中和劑調(diào)節(jié)廢水的酸堿度到8.0～9.0之間。

設(shè)置1套pH調(diào)節(jié)裝置，與pH一級調(diào)節(jié)裝置相同。

3.2.4 緩沖單元

由中間水箱、提升泵組成。pH二級調(diào)節(jié)裝置出水自中間水箱頂部自流進(jìn)入，中間為二級提升泵提供緩沖。

設(shè)置1套中間水箱，L×B×H=2.5m ×2.5m ×2.5m，有效容積12.5 m3，置于調(diào)節(jié)池頂部。設(shè)置兩臺提升泵(一用一備)，將廢水自中間水箱送至集成式污水凈化器處理，Q=60m3/h，H=40m，P=15kW，置于調(diào)節(jié)池頂部。

3.2.5 集成式污水凈化器

廢水經(jīng)提升泵自中間水箱送至集成式污水凈化器，在此過程中投加混凝劑與絮凝劑，將廢水中的懸浮物凝聚成大顆粒絮體，在集成式污水凈化器的離心分離作用下，絮體從廢水中被分離去除。通過取樣管取樣觀察泥位高低及沉淀效果，定期打開排泥閥將凈化器內(nèi)的污泥排至污泥池。

集成式污水凈化器利用直流混凝、微絮凝、離心分離和壓縮沉淀的原理，將污水凈化過程中的混凝反應(yīng)、重力沉降、離心分離、濃縮等處理技術(shù)集成在一起，短時(shí)間內(nèi)完成廢水的多級凈化。凈化效率是重力處理的8～10倍;本體無動力消耗，整個(gè)處理過程只需一次提升;占地面積為傳統(tǒng)工藝的1/8;實(shí)現(xiàn)加藥、凈化、排泥自動操作;設(shè)備本身具有污泥濃縮功能，排泥含水率低，污泥處理量小;不設(shè)填料，無堵塞之弊;能適應(yīng)一定范圍的水質(zhì)波動，本體維護(hù)少。

設(shè)置1套重力過濾器，Φ=3.2m，處理能力Q=50m3/h。配套設(shè)備為管式混合器1套，用于絮凝劑與廢水的混合。

3.2.6 重力過濾器

內(nèi)設(shè)多層濾料，利用濾層顆粒堆積產(chǎn)生的孔隙濾水，截留水中的懸浮物，出水自流進(jìn)入廠區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)。

設(shè)置1套重力過濾器，Φ=3.1m，處理能力Q=50m3/h。

3.2.7 藥劑配制投加單元

主要包括中和劑、混凝劑、絮凝劑、pH回調(diào)等藥劑的配制和投加裝置。

該項(xiàng)目設(shè)置中和劑、混凝劑、絮凝劑、pH回調(diào)劑配制投加系統(tǒng)各1套，包括溶解槽、儲液槽、計(jì)量投加泵等。

3.2.8 污泥處理系統(tǒng)

設(shè)置1座污泥池，為半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，L×B×H=3m×3m×4m。設(shè)置2臺污泥泵，一用一備，Q=8.7m3/h，H=0.6MPa，P=4kW。

系統(tǒng)總污泥量約11.5m3/d(含水率98%計(jì))，污泥由污泥泵送入污泥脫水設(shè)備脫水，脫水后的泥餅含水率可達(dá)到65% ～75%，脫水設(shè)備采用廂式壓濾機(jī)，壓濾機(jī)濾出水重力回流到調(diào)節(jié)池后重新進(jìn)行處理。

壓濾機(jī)選用過濾面積為40m2的廂式壓濾機(jī)1臺，置于污泥脫水間，污泥經(jīng)脫水后由業(yè)主外運(yùn)處置。

3.3 藥劑種類及投加量

1)中和劑。氫氧化鈉(NaOH)，固體含量≥96%，配制濃度8%，按照pH分析儀數(shù)據(jù)自動控制投加量，一級pH調(diào)節(jié)至6左右，二級pH調(diào)節(jié)至8～9之間;

2)混凝劑。聚合氯化鋁(PAC)，氧化鋁(Al2O3)含量≥30%，粉末狀，配制濃度5% ～6%，投加量30～50mg/L;

3)絮凝劑。聚丙烯酰胺(PAM)，陰離子型，分子量1000萬，白色顆粒狀，配制濃度1‰，投加量3～5mg/L;

4)pH回調(diào)劑。工業(yè)硫酸(H2SO4)，稀硫酸含量≥65%，配制濃度10%，按照pH分析儀數(shù)據(jù)自動控制投加量，三級pH調(diào)節(jié)至8～9之間。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)

技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3。

表2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)Tab.2 Technical and economic indicators

表3 實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.3 Actual operating data

5 結(jié)論

采用化學(xué)中和沉淀工藝處理銅加工表面清洗工序排放的漂洗廢水在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上是可行的。此舉不但有效的回收了重金屬離子，杜絕了環(huán)境污染，處理后的水回用于廠區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)，做到零排放，具有顯著的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。

［1］李宏磊，婁花芬，馬可定.銅加工生產(chǎn)技術(shù)問答［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］孟祥和，胡國飛，重金屬廢水處理［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［3］唐受印，戴友芝，水處理工程師手冊［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

［4］王紹文，姜鳳有，重金屬廢水治理技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1993.