陈同雪-铬酸回收及电镀废水回用工艺改造

污染预防铬酸回收及电镀废水回用工艺改造技术报告姓名 陈同雪学号 班级 环境工程111目录一、前言2二、污染源分析22.1电镀废水概况22.2原电镀废水处理工艺存在问题22.2.1污染物分类及来源22.2.2原电镀废水处理工艺存在问题3二、预防措施43.1改造后电镀废水处理工艺流程43.2铬酸回收工艺53.2.1工艺流程说明5四、可行性分析64.1技术可行性参考64.2经济合理性64.3设备可靠性6五、效益分析85.1环境效益85.2经济效益8六、结语10参考文献：10一、 前言浙江某电镀厂原有的电镀废水处理工艺部分设备严重腐蚀，处理废水的效果不稳定，电镀废水含有氰、镉、镍、铬、氟及酸碱重金属等有毒物质，重金属种类多、排放量大、浓度高，考虑对其进行工艺改造达到电镀污染物排放标准（GB 21900-2008），同时通过再生-脱钠-浓缩工艺将废铬酸回用于生产线上。二、污染源分析2.1电镀废水概况该厂的电镀过程中产生大量漂洗废水，总量约为800t/d，废水类型有五类，处理前废水详细情况见下表。表1.处理前废水情况序号废水类型主要成分水量（m3/h）1含氰、含镉、含镍废水Na2(Cu(CN)4)、Na2(Cd(CN)4)、K(Ag(CN)4)、Ni2+ 等成分82酸碱废水和焦磷酸铜废水含磷酸盐、Cu2P2O7等物质203含铬废水及地面冲洗水含Cr6+ 等物质204含氟废水含HF、HBF4、Sn(BF4)2等成分15柠檬酸除铜废水主要含Cu5(C6H5O7)212.2原电镀废水处理工艺存在问题2.2.1污染物分类及来源原电镀废水中主要污染物的进、出水水质及水量如下表所示：表2.原有工艺进水、出水水质Tab2. Influent and effluent quality of original process/(mg.L-1)项目PHCODNi2+Cr6+CN-Cu2+F-Cd2+Pb2+Zn2+磷酸盐进水232004001020208010203050204010202040/20301530出水791002001.00.50.30.570.030.21.00.8 废液来源： 电镀生产过程中排放的废水，包括前处理废水(除油、除锈废水中含有石油烃类)，电镀镀槽废水（预镀、退镀和电镀，废水中含有重金属，如铬、镍、铜及锌等），后处理废水（钝化、除氢）等。包括轻污染的镀件上架冲洗水和下架前的冷水冲洗水，热水洗产生的含油废水，酸洗产生的酸性废水，含镍的漂洗水和含铬的漂洗水，其中含铬漂洗废水是企业处理的难点。原工艺处理效果不稳定，污泥产量大，运行费用高。废气废渣此处不做详细讨论。2.2.2原电镀废水处理工艺存在问题废水处理设施每天两班，16h 运行，可以保证氰化物和铬、铜、镍等重金属达标排放，但出水COD为100200 mg/L，不能达到电镀污染物排放标准（GB21900-2008）中的COD80 mg/L的规定，原有的工艺流程中也存有诸多问题，因此考虑对原有废水处理工艺进行升级改造。保证废水处理系统一年四季能正常运行，使改造后的处理设备及系统能够增收经济效益的同时提升水质、减排污废等环境效益。需要解决系统存在的以下问题：1. 设备工艺方面：1) 主要构筑及设备时而受气候的变化影响，斜管沉降池腐蚀严重，斜管沉降池壁及砂滤罐均锈穿，中间水池防腐防层脱落，侵蚀严重，现需要改进管路材质使其具备抗腐蚀性与抗磨损性等特点。2) 加碱管路不易清洁维护，出现堵塞导致加药困难。2. 资源回用方面：1) 经处理系统处理后的水直接排放，并不作为工厂回用水回收，造成不必要的资金损耗和水资源浪费。2) 废水中大量的重金属部分处理后最终同污泥滤压填埋，而金属回收可以为工厂又带来一笔经济效益。原电镀废水工艺流程见下图：二、 预防措施经污染源分析，现考虑对该厂的电镀污废水回用和铬酸回收两方面进行升级改造。(1) 电镀污废水回用: 废水中重金属量大、种类多，去除效果不好，对原有电镀废水工艺进行升级回收改造不仅节约了自来水用量、废水排污费、固废的处理处置费等费用，实现无害毒物质排放。(2) 铬酸回收: 该厂废水中金属铬浓度较高，现考虑通过再生-脱钠-浓缩工艺将废铬酸回用于生产线上，尽可能降低该厂的环境风险、实现铬酸回收环境经济双收益。3.1改造后电镀废水处理工艺流程 改造后电镀废水处理工艺流程见下图：3.1.1含氰、含镉、含镍废水含氰、含镉、含镍废水进入调节池，调节水量后把废水提升至一级破氰池，在 pH 计控制下自动投加碱液，维持废水的pH为11，在ORP计控制下自动投加次氯酸钠将氰根离子氧化（pH=11，ORP=350mV），反应完全后，废水进入二级破氰池，再将废水提升至混凝斜板沉淀池1与酸碱反应池流出的废水混合，在混凝斜板沉淀池1中投加硫酸调节pH为8.5，投加次氯酸钠（pH=8.5，ORP=650 mV），再在废水中投加碱，调整pH到11左右，同时投加聚合硫酸铁形成氢氧化物沉淀，在PAM的助凝作用下去除沉淀。3.1.2酸碱废水、焦磷酸铜废水酸碱废水、焦磷酸铜废水进入调节池，废水从调节池提升到酸碱反应池，投碱调整pH为12左右，同时投加CaCl2，在高pH环境下，磷酸根离子与钙离子结合形成磷酸钙，等废水反应完全后进入混凝斜管沉淀池1中，与流入混凝斜管沉淀池1中含氰、含镉、含镍废水混合，沉淀后一同流入中间水池1。3.1.3含铬废水含铬废水进入调节池，从调节池提升至含铬废水反应池，在废水中先投加酸，调节pH在23范围内，由ORP仪反馈信号给投药泵，控制投加亚硫酸氢钠，使 Cr6+被还原为Cr3+，此时污水pH较低（3），排至中间水池1与混凝斜板沉淀池1出水进行中和后进入混凝斜板沉淀池2中综合处理。3.1.4含氟废水含氟废水进入调节池，提升至含氟反应池，调整pH到79后通过投加CaCl2使水中的氟离子与钙离子结合形成氟化钙，然后废水进入混凝斜板沉淀池2中，向水中投加PAC、PAM，通过调整水中的pH至 Pb、Sn等金属离子沉淀下来。3.1.5柠檬酸废水柠檬酸废水中含铜离子，废水进入调节池后进入柠檬酸反应池，投碱调整废水的pH在78之间，通过投加Na2S将水中的铜离子转化为CuS。然后废水进入混凝斜管沉淀池2中进行固液分离，将水中的CuS去除。3.1.6回用收集进入混凝斜管沉淀池2的废水一部分进行污泥处理，一部分进入中间水池2。用泵把水送入砂过滤器，如果从中间水池2的出水通过石英砂过滤，水质达标则排入回用水收集池，若不达标，再经过离子交换器过滤达标后进入回用水收集池。3.2铬酸回收工艺3.2.1工艺流程说明图3.铬酸回用工艺流程如图所示，铬酸回收工艺首先采用氢氧化钠溶液对饱和阴树脂进行再生，再生后的树脂可继续用于含铬漂洗水回用工艺中，而再生液经过炭滤、精密过滤后，用氢型阳离子交换树脂进行脱钠处理，处理后的铬酸液经精密过滤、蒸发浓缩后回用于生产线上。上述工艺流程中的精密过滤采用滤芯式和滤袋式两种类型，均采用聚丙烯（PP）无纺布改性材料，以增强其抗污染性能。 四、可行性分析4.1技术可行性参考参考一：沈阳建筑大学市政与环境工程学院为解决工厂斜管沉降池严重腐蚀、砂滤罐出现锈穿、加碱管路堵塞无法加药、中间水池防腐防层脱落等问题，采用该电镀废水处理工艺将原有的电镀废水处理设施进行改造，并对现有处理工艺方案、处理设备等进行改进。现运行良好,效益明显。参考二：上海工程技术大学化学化工学院和上海山青水秀环境工程有限公司采用以离子交换技术为核心、灵活转换树脂类型的工程进行升级改造，为一减震器集团有限公司解决了钢件镀铬过程中产生大量漂洗废水的问题。该企业原采用化学沉淀法对废水进行处理。水处理总量约为300d/t，主要污染物为Cr（VI）及Fe、Zn 、Mn等金属离子。工程实施后实现了废水回用，成功回收的铬酸溶液经浓缩后回用到生产线上。现运行良好。4.2经济合理性1、新增能耗： 新增离子交换器，动力16.5 kW，工作时间16 h，日动力消耗 264 kWh，成本 269 元/d，平均增加电费0.336元/m3。2、新增药剂费： HCl吨水用量0.02kg，单价0.5元/kg，吨水成本 0.01元。NaOH吨水用量0.03kg，单价3.1元/kg，吨水成本0.093元。药剂费合计0.103元/m3。新增加的电费和药剂费总和为0.439元/m3，最终水处理成本为4.33元/m3。4.3设备可靠性1. 离子交换器：在原有工艺流程的砂滤池后面增加离子交换器，若石英砂过滤的水质不达标，增加离子交换柱再生系统，保证离子交换树脂再生及水处理效果。2. 混凝斜管沉淀： 槽体采用316L不锈钢，现场拼装，外表面喷环氧铁红底漆和醇酸面漆，并安装扶梯和操作平台，解决斜管沉降池严重腐蚀的问题。3. 砂过滤器：采用厚5mm的316L不锈钢材质，防止砂滤罐锈穿。4. 碱管：原先碱管路堵塞无法加药，现更换碱管并在药泵前安装Y型过滤器。5. 中间水池：原中间水池的防腐层已经脱离，采用五布七油的环氧树脂和玻璃纤维布重做防腐防渗。6. 反应池：各个反应池均为 PP 材质，厚度为 15 mm，用加强筋加固。7. 处理槽：选用材料耐酸碱腐蚀、耐氧化不变形，并配压缩空气搅拌装置防止污泥沉积。表3. 主要构筑物及其设计参数序号设备名称规格有效容积数量材料1破氰反应池2200mmx3500mmx1400mm1m32座PP材质 加强筋加固2含酸碱废水反应池2200mmx3500mmx1400mm1m31座PP材质 加强筋加固3含铬废水反应池中酸化槽2200mmx1300mmx1400mm4m31座PP材质 加强筋加固4还原槽2200mmx2700mmx1400mm8m31座PP材质 加强筋加固5含氟废水反应槽1800mmx850 mmx1 400 mm2m31座PP材质 加强筋加固6柠檬酸除铜废水反应槽1800mmx850 mmx1 400 mm厚度为15 mm2m31座PP材质 加强筋加固7处理槽2200mmx2700mmx1400mm1座耐酸碱腐蚀、耐氧化材料8压缩空气搅拌装置1座9混凝斜管沉淀池13500mmx8600mmx3800mm 28 m3/h1座316 L不锈钢材质加强筋加固10混凝斜管沉淀池 23500mmx8000mmx3800mm 25 m3/h2座316 L不锈钢材质加强筋加固11中间水池 22 100 mmx3 100 mm2座316L 不锈钢材质12离子交换器1 500 mmx4 200 mm2座4 t树脂 316L不锈钢材质13过滤器1500mmx2400mm3台玻璃钢加强14精密过滤器15芯40寸2台SUS304外壳15滤芯5m x 4030根PP16阳床1500mmx2400mm2玻璃钢加强17阳树脂SQSX-0011批18阴树脂SQSX-0021批19回用水箱PT-10000L1个PE20活性炭过滤器750mmx1950mm1套玻璃钢加强21袋式过滤器300mmx1200mm1套SUS304外壳22脱钠柱750mmx1950mm2个玻璃钢加强23脱钠树脂SQSX-0031批24铬酸收集箱PT-2000L1个PE25铬酸收集箱PT-5000L1个PE26蒸发装置组合1套钛钢防腐27PH仪表64213个组合28自控制柜组合1套组合（实现自动处理洗脱再生）29板框压滤设备组合1套五、效益分析5.1环境效益电镀污废水回用实现无害毒物质排放，将处理水用于生产和场地清洁；铬酸回收后回用于生产线上，最大降低该厂的环境风险、实现铬酸回收环境经济双收益。5.2经济效益5.2.1改造前、后费用比较总费用包括电费、药剂费、人工费，总费用节约了1.9元/m3表4.改造前、后费用比较 (元/m3)Tab4. Comparison of operation cost before and after reconstruction项目电费药剂费人工费总费用改造前0.5606.5000.677.700改造后0.8966.6030.678.1395.2.2工程运行成本（节约费用）工程运行可节约多项费用：回收铬酸、排污费用、自来水费用以及改造前废水处理费用和污泥处理处置费等共计127.35万元/年。表5.工程运行成本（节约费用）节约费用项目成本回收铬酸216000元/a排污费用315000元/a（以3.5元/t计）自来水费用135000元/a（以1.5元/t计）改造前废水处理费用382500元/a改造前污泥处理处置费225000元/a合计1273500元/a5.2.3工艺改造前后的进、出水质水量对比表6.电镀污染物排放标准部分标准Tab6. Design discharge standard项目PH/(mg.L-1)CODNi2+Cr6+CN-Cu2+F-Cd2+Pb2+Zn2+磷酸盐排放标准69800.50.20.30.5100.050.21.51.0表7.回用水水质标准污染物排放限值PH色度/倍SS/mg/LCOD /mg/LBODs臭味总大肠菌群/个/L溶解性固体/mg/L6.5930105010无不快感觉5800对比表8、表9、表10，即电镀废水工艺改造前后的进、出水质水量对比，污废水处理工艺改造前后水质有了明显改善：COD、Ni2+、Cr6+等项目均达到了电镀污染物排放标准规定，见表6；回用水也要求达到城市污水再生利用杂用水水质 (GB18920-2002)，见表7。表8.原有工艺进水、出水水质水量Tab8. Influent and effluent quality and quantity of original process/(mg.L-1)项目PHCODNi2+Cr6+CN-Cu2+F-Cd2+Pb2+Zn2+磷酸盐进水232004001020208010203050204010202040/20301530出水791002001.00.50.30.5100.050.21.51.0水量(m3/d)20040026035090100表9.改造后进水水质及水量Tab9. Current influent quality and quantity of electroplating waste water项目PH/(mg.L-1)CODNi2+Cr6+CN-Cu2+F-Cd2+Pb2+Zn2+磷酸盐进水水质352405507016014032010020050130150280100200160280130260100300水量(m3/d)400550400130110六、结语废水处理成本相对于原有工艺虽然有所提高，但实现了洗漂水充分回用，社会效益显著。另外通过污水回用及对铬酸资源的回收，节约了自来水用量、废水排污费、固废的处理处置费及铬酸的使用量。具有明显的经济、环境效益，既增加了环境效益又为企业节约了费用。参考文献：1 GB 21900-2008 电镀污染物排放标准S.北京:中国环境出版社 , 2008.2李亚峰, 张文静 某厂电镀废水处理设施改造工程J 水处理技术, 20133张文启, 饶品华, 张兴林, 含铬电镀废水回用及铬酸回收工程实践J 工业水处理 , 20124 Yuan Peng, Fan Mingde, Yang Dan, et al. 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