电镀综合废水处理工程设计方案.docx
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电镀综合废水处理工程设计方案
山东华龙机械有限公司
400m3/d电镀综合废水处理工程
设
计
方
案
二零一三年二月
附图:
废水处理工艺流程图
废水处理区总平面布置图
第一章 总论
1.1 项目概况
山东华龙机械有限公司位于山东省临沂市经济开发区,主要从事汽摩配件及五金锁具类配件等电镀。
由于电镀生产过程中,将排放一定量的含有多种致癌、致畸、致突变、剧毒等物质的废水,因此,必须认真处理,并尽量回收利用,以减少或消除其对环境的污染。
为贯彻落实国家环境保护方针政策,加强环境污染防治,严格执行“三同时”的要求,该公司特委托我公司进行生产废水处理工程设计方案的编制。
电镀工艺品种繁多,产生的电镀废水中含有的污染物也不一定相同,须综合处理的电镀废水将含有多项镀种产生的污水。
常用镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀锡、镀金和镀银。
无论那种镀种和镀件,电镀工艺大体相同,乡镇企业常用氰化电镀工艺。
产生的电镀废水分为以下几种:
1、镀件清洗水:
占电镀废水的80%以上。
废水中大部分污染物质是由镀件表面的附着液在清洗时带入的。
其污染物质主要为重金属离子,如:
Ni2+、Cu2+、Cr6+、Zn2+、Pb2+、Cd2+、Ag+等。
其PH值一般为4—6,呈酸性。
2、镀液过滤和废镀液:
产生的污水中含有高浓度的污染物质,主要有:
Cr6+、CN-、废酸、废碱、光亮剂、洗涤剂、表面活性剂等,大部分为有害物质和剧毒物质。
3、电镀车间的“跑、冒、滴、漏”产生的低浓度污染水。
上述描述中,1、3统称为含铬废水,2统称为含氰废水。
因企业实际情况限制,两种电镀废水不可能分开排放至污水处理站。
企业排放的废水总称为电镀综合废水,将直接排放至废水处理站内进行统一处理。
该废水污染成分复杂,处理环境各不相同,是非常难以处理的一种工业污染废水。
1.2 设计依据
1、业主提供的有关水质、水量资料及处理要求;
2、《电镀废水治理设计规范》(GBJ136-90);
3、《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008);
4、《中华人民共和国环境保护法》;
5、《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93);
6、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002);
7、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
8、《低压配电装置及线路设计规范》(GB50054-95);
9、其它行业标准及相关设计规范。
1.3 设计范围
本工程设计范围为污水处理工程区块(从调节池至排放口之间)的设备、建构筑物、电气、仪表、管道及安装等。
1、废水集中处理区进水、排水、供水于废水处理区块外1m处与建设单位交接。
供电在配电柜进电总线处交接。
2、给排水范围:
废水由甲方接入污水处理调节池,排水由乙方接至计量排放口。
自来水由甲方接入废水处理区。
3、消防、绿化、道路、自来水及照明系统由建设单位另行委托统一负责实施。
1.4 设计原则
1、贯彻执行国家现行的经济建设方针、政策,结合实际情况,充分利用现有的设施(设备)、水、电供应以及管理、技术、维修与运输等条件,合理选定方案,降低工程造价,减少建设投资,降低运行费用;
2、本着切合实际、技术先进、经济合理、安全适用的原则,积极采用经过实践考验的先进成熟的新工艺、新技术、新设备,发挥整体技术优势,提高技术含量,完善节能措施;
3、选用国内外先进、可靠、高效、成熟的设备,性能可靠、稳定的控制系统。
4、因地制宜提高土地利用率,总平面布置做到合理、紧凑、美化环境并与其周围景观相协调;
5、尽量采用先进的工艺技术,配套成熟的控制技术,减少工人的劳动强度,使污水处理工程操作管理方便,易维修;
6、妥善处理处置污水处理过程中产生的污泥,避免造成二次污染。
1.5设计水量、水质及出水标准
1.5.1 设计水量
各工艺水量的确定:
根据电镀生产废水的特点及处理工艺要求,拟将废水分为六大类:
含氰废水(W1)、焦磷酸废水(W2)、含镍废水(W3)、综合废水(W4)、含铬废水(W5)、除油除蜡废水(W6)等。
1、含氰废水(W1)主要来自于氰化镀银及预镀铜后的清洗废水。
预计日产生含氰废水约30m3/d。
主要污染因子为:
pH、总氰化物、总铜、总银、CODCr等;
2、焦磷酸废水(W2)主要来自于电镀枪色及化学沉镍后的清洗废水。
预计日产生焦磷酸废水约20m3/d。
主要污染因子为:
pH、总磷、总镍、CODCr等;
3、含镍废水(W3)主要来自于预镀镍、半光亮镍、光亮镍后的清洗废水,预计日产生含镍清洗废水20m3/d。
主要污染因子为:
pH、总镍、CODCr等;
4、综合废水(W4)主要来自于酸性镀铜、酸性、活化等后的清洗废水。
预计日产生酸铜废水约50m3/d。
主要污染因子为:
pH、总铜、CODCr等;
5、含铬废水(W5)主要来自于镀铬、钝化、粗化、还原后续清洗等工序废水,预计日产生含铬清洗水量约90m3/d。
主要污染因子为:
pH、Cr6+、总铬等;
6、除油除蜡废水(W6)主要来自于除油和碱洗工序的清洗废水,预计日产生除油除蜡清洗水量约90m3/d。
主要污染因子为:
pH、CODCr、总铁等;
总水量的确定:
根据上述分析,生产废水产生量Q=Σ(W1+W2+…W6)=300m3/d。
考虑到水量变化以及设计裕度(取Kz=1.33),设计处理日处理能力为Qmax=400m3/da,废水处理与生产同步,采用8小时单班制,则设计最大时处理能力为qe=50m3/h。
1.5.2 设计进水水质
根据同类企业的情况,预计本方案进水质情况如表1-1
表:
1-1进水水质单位:
mg/l(pH除外)
污染物
含氰废水
(W1)
焦磷酸水
(W2)
含镍废水
(W3)
综合废水
(W4)
含铬废水
(W5)
除油除蜡废水
(W6)
COD
150~200
120~180
100~150
120~150
50
350~500
Cr6+
≤0.5
≤0.5
≤0.5
≤0.5
≤300
≤0.5
氰化物
≤200
≤0.5
≤0.5
≤0.5
≤0.5
≤0.5
Cu2+
≤200
≤120
≤2
≤200
≤10
≤0.5
Ni2+
≤0.5
≤70
≤300
≤50
≤10
≤0.5
Zn2+
≤50
≤0.5
≤0.5
≤30
≤1
≤2
石油类
≤1
≤1
≤1
≤1
≤1
≤10
pH
10~12
4.5~6.5
4.5~6
3~5
2.5~3.5
6~8
1.5.3 出水标准
本项目废水经处理后排放灵江,根据有关规定,该企业的废水处理后执行《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)。
(原环评要求执行GB8978-1996《污水综合排放标准》,现实行新的行业标准),具体指标如表1-2:
表1-2电镀行业水污染物排放限值单位:
mg/l
污染物项目
标准限值
第一类污染物
总铬
1.0
六价铬
0.2
总镍
0.5
第二类污染物
总铜
0.5
总锌
1.5
总铁
3.0
pH值
6~9
SS
50
CODcr
80
氨氮
15
总氮
20
总磷
1.0
石油类
3.0
总氰化物
0.3
第二章 工艺设计
2.1工艺选择
2.1.1含氰废水(W1)
含氰废水中的氰离子(CN-)能与镍、铜、铁过渡金属元素形成稳定的配位化合物(即常说的络合物),阻止了金属离子与氢氧根(OH-)的结合,因此,欲将其沉淀去除,必须先破环其络合状态。
目前,较为经济成熟的工艺为碱性氧化破氰,适宜采用的氧化剂为次氯酸钠,可将氰根(CN-)氧化为二氧化碳(CO2)和氮气(N2)。
CN-+OCl-+H2OCNO-+Cl-+H2O
2CNO-+4OH-+Cl2CO2+N2+6Cl-+2H2O
考虑到部分络合物异常稳定(如:
铁氰化物等),含氰废水水量较小,本方案采用一次破氰、间歇反应的处理方式,停留时间为1天,可避免生产负荷冲击。
破氰后的废水与综合废水合并处理。
W1的处理工艺流程为:
碱+氧化剂
2.1.2焦磷酸废水(W2)
焦磷酸废水中主要含有焦磷酸、化学镍等,常用的化学沉淀法很难将铜、镍离子去除。
采用酸性氧化的方法,先将废水调节到酸性,再投加强氧化剂将焦磷酸氧化为正磷酸,络合物被破坏,使金属离子游离出来。
其反应原理为:
P2O74-+ClO-2PO42-+Cl-
W2与W1一样,采用间歇反应的处理方式,停留时间为1天,氧化后的废水与W4合并处理。
W2的处理工艺流程为:
酸+氧化剂
2.1.3含镍废水(W3)
含镍废水在车间内单独收集,并通过槽边回收装置进行回收,副产品外卖,水循环利用。
当回收系统废水需要外排时,可与综合废水(W4)合并。
W3支线的处理工艺流程为:
2.1.4综合废水(W4)
综合废水中含有大量的金属离子,在不含六价铬、氰化物及络合性物质的情况下,采用中和沉淀易使金属离子达标,但一旦有氰化物或络合物混入综合废水中,金属离子就很难达标,因此,清污分流以及W1、W2、W3各股废水的预处理都非常关键。
W4出水与W5合并,作用有二:
一是综合废水(W4)沉淀的pH较高,可中和含铬废水(W5)的酸性;二是含铬废水(W5)对综合废水(W4)部分离子起稀释和二次混凝沉淀作用。
Mn++nOH-=M(OH)n↓
W4的处理工艺流程为:
W1、W2、W3碱PACPAM
2.1.5含铬废水(W5)
含铬废水中主要含有Cr6+、Cr3+等离子,Cr6+必须先还原(药剂可选用焦亚硫酸钠)为Cr3+,然后中和沉淀而从水中去除。
其反应机理为:
2Cr2O72-+3S2O52-+10H+4Cr3++6SO42-+5H2O
Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓
W5支线的处理工艺流程为:
酸+还原剂
2.1.6除油除蜡废水(W6)
该企业除油除蜡工艺涉及到化学除油、电解除油以及超声波除油三种方式,但除油溶液的基本成分大致相同,均为碱、磷酸盐以及表面活性剂等,因此,废水中石油类物质、CODcr和磷酸盐含量较高,对排放水中相应指标的贡献值较大,需单独收集处理,以便能有效控制CODcr及磷的含量。
W6的处理工艺流程为:
碱、铁盐PAC、PAM
注:
以上所有支线流程仅为废水流向,沉淀池的污泥池进入污泥浓缩池浓缩后经压滤机压滤成滤饼,安全处置(流程中已省略)
2.1.7CODcr的去除
由于电镀废水生化性很差,真实B/C值不足0.2,采用生化法很难去除。
在本方案中,清污分流后CODcr含量较高的是除油除蜡废水(W6),其余废水CODcr值较低,对W6采用物化的方法将CODcr降至200mg/l以下再与其他废水混合,混合后的废水CODcr在150mg/l左右,采用臭氧氧化+吸附的方式可确保CODcr达标。
2.2工艺流程图
注:
为废水流向,为污泥流向
2.3工艺流程说明
1、含氰废水(W1)自车间自流入反应调节池1,在碱性条件下(pH≥10.5)加入NaCLO氧化,采用间歇处理的方式:
进水-反应-排水,总停留时间为1天,可有效去除氰化配合物,处理后的废水与W2、W3、W4合并处理;
2、焦磷酸废水(W2)自车间自流入反应调节池2,在酸性条件下(pH3~3.5)加入NaCLO氧化,采用间歇处理的方式:
进水-反应-排水,总停留时间为1天,可有效去除焦磷酸、化学镍等络合物,处理后的废水与W1、W3、W4合并处理;
3、含镍废水(W3)在车间通过槽边回收装置进行回收,出水可回用于清洗槽,回收的副产品可产生较高的经济效益。
回收系统外排水与W1、W2、W4合并处理;
4、综合废水(W4)自车间自流入调节池4,经泵提升与来自W1、W2、W3预处理后废水混合进入中和池1,加碱搅拌调节PH值至10.5~11,然后进入絮凝反应池1,加入PAC、PAM,絮凝反应后进入沉淀池1,出水进入中和池2,与含铬废水合并处理;
5、含铬废水(W5)自车间自流入调节池5,用提升泵泵入还原池,加入焦亚硫酸钠还原六价铬,然后与来自W4的废水一起流入中和池2,调节pH8.5~9.0,然后经絮凝反应池2和沉淀池2,出水进入中间水池;
6、除油除蜡废水(W6)自车间自流入调节池6,用提升泵泵入中和池3,加入碱和铁盐,搅拌调节PH值至8.5~9,然后进入絮凝反应池3,加入PAM,混凝反应后进入沉淀3,出水与来自W5的废水一起进入中间水池;
7、中间水池废水经水泵提升后进入氧化塔,通入臭氧接触反应,使有机物矿化分解为二氧化碳或者降解为小分子物质,再经过活性碳吸附过滤,出水经pH调整后排放。
本处理系统的污泥经污泥浓缩池浓缩后,用压滤机制成滤饼,交有关部门安全处置。
2.4预期处理效果
预计处理过程中污染物削减情况如表2-1
表2-1预期污染物削减表
废水及处理工艺
水量
Ni2+
Cu2+
Cr6+
CN-
COD
t/d
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/L
含氰废水(W1)
30
-
200
-
200
180
反应调节池1
30
-
200
-
0.5
80
焦磷酸废水(W2)
20
70
120
-
-
150
反应调节池2
20
70
120
-
-
80
含镍废水(W3)
20
300
-
-
-
120
回收系统
20
2
-
-
-
120
综合废水(W4)
50
30
50
0.2
0.5
150
中和池1(W1/W2/W3/W4)
100
29.7
84.0
0.2
0.5
115
沉淀池1
100
0.2
0.9
0.2
0.4
115
含铬废水(W5)
90
-
-
300
-
50
还原池
90
-
-
0.1
-
200
中和池2(W4/W5)
190
0.2
0.47
0.1
0.2
157
沉淀池2
190
0.2
0.47
0.1
0.2
120
除油除蜡废水(W6)
90
-
-
-
-
500
沉淀池3
90
-
-
-
-
200
中间水池
280
0.2
0.3
0.1
0.2
160
氧化+吸附
280
0.2
0.3
0.1
0.2
60
排放池
280
0.2
0.3
0.1
0.2
60
含氰废水(W1)中氧化破氰工艺对CN-的去除率按99.75%计,同时CODcr的去除率按55.6%计;
焦磷酸废水(W2)在酸洗条件下经24h氧化破络后,对焦磷酸、化学镍等络合物的去除率按99.5%计,氧化剂同时降低约46.7%的CODcr;
含镍废水(W3)经槽边回收装置回收,对Ni2+去除率按99.3%计;
综合废水(W4)与W1、W2、W3相互混合稀释,经中和沉淀,对Ni2+、Cu2+去除率按99.3%、98.9%计,CODcr的去除率按23.3%计;
含铬废水(W5)采用焦亚硫酸钠还原,对Cr6+的去除率按99.97%计,同时由于焦亚硫酸钠的过量投加,CODcr升高到200mg/l左右;W4与W5混合后,CODcr有所稀释,降至157mg/l,再经中和沉淀,去除率按23.6%计;
除油除蜡废水(W6)含有大量的油类及表面活性剂,经混凝沉淀,CODcr去除率按60%计;
臭氧氧化+活性碳吸附,对CODcr的去除率按62.5%计;
根据对同类废水的试验研究及工程实践,上述各处理单元要达到上述预期的处理效率是可行的。
第三章 废水处理站工程设计
3.1 主要建、构筑物工艺设计及设备选型
本工程主要建、构筑物包括:
调节池、中和池、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩池、综合机房等;主要设备包括:
污水提升泵、搅拌机、风机、加药系统、臭氧发生器、污泥脱水设备等。
3.1.1调节池1
设计参数:
设计水量:
qh=5m3/h
停留时间:
HRT=13.5h
有效容积:
V=67.5m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=3.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
50UHB-ZK-20-20/4流量:
Q=20m3/h
扬程:
H=20m功率:
N=4.0kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位控制器
数量:
二台(与水泵联动)
3.PH计
数量:
1套
4.ORP仪表
数量:
1套
3.1.2反应调节池2
设计参数:
设计水量:
qh=3.325m3/h
停留时间:
HRT=20h
有效容积:
V=67.5m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=3.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
32UHB-ZK-15-15/2.2流量:
Q=15m3/h
扬程:
H=15m功率:
N=2.2kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位控制器
数量:
二台(与水泵联动)
3.PH计
数量:
1套
4.ORP仪表
数量:
1套
3.1.3调节池4
设计参数:
设计水量:
qh=8.125m3/h
停留时间:
HRT=11h
有效容积:
V=90m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=4.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
50UHB-ZH-20-20/4流量:
Q=20m3/h
扬程:
H=20m功率:
N=4.0kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位控制器
数量:
二台(与水泵联动)
3.1.4中和池1
设计参数:
设计水量:
qh=40m3/h
停留时间:
HRT=3.4h
有效容积:
V=135m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=6.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
50UHB-ZK-20-20/4流量:
Q=20m3/h
扬程:
H=20m功率:
N=4.0kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位控制器
数量:
二台(与水泵联动)
3.PH计
数量:
1套
3.1.5絮凝反应池1
设计参数:
设计水量:
qh=20m3/h(按水泵流量)
停留时间:
HRT=18min
有效容积:
V=6m3
有效水深:
H=2.0m
外形尺寸:
L×B×H=1.5×2.0×2.5m(共2格)
结构形式:
钢制防腐,与沉淀池合并。
配套设备:
1.搅拌机
功率:
N=2.2kw,浆叶防腐,非标定制
数量:
2台
3.1.6沉淀池1
设计参数:
设计水量:
qh=20m3/h
表面负荷:
q=0.667m3/m2.h
停留时间:
HRT=3h
有效容积:
V=60m3
外形尺寸:
L×B×H=5.0×6.0×3.5m
结构形式:
钢制,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.斜管填料
规格:
孔径50mm,长1m
数量:
30m3
3.1.7调节池5
设计参数:
设计水量:
qh=15m3/h
停留时间:
HRT=7.5h
有效容积:
V=112.5m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=5.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
50UHB-ZK-20-20/4流量:
Q=20m3/h
扬程:
H=20m功率:
N=4.0kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位控制器
数量:
二台(与水泵联动)
3.1.8还原池
设计参数:
设计水量:
qh=20m3/h
停留时间:
HRT=18min
有效容积:
V=6m3
有效水深:
H=2.0m
外形尺寸:
L×B×H=1.5×2.0×2.5m(共2格)
结构形式:
钢制防腐。
配套设备:
1.搅拌机
功率:
N=2.2kw,浆叶防腐,非标定制
数量:
2台
2.PH计
数量:
1套
3.ORP仪表
数量:
1套
3.1.9中和池2
设计参数:
设计水量:
qh=40m3/h(按水泵最大组合流量)
停留时间:
HRT=3.4h
有效容积:
V=135m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=6.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
65UHB-ZH-40-15流量:
Q=40m3/h
扬程:
H=15m功率:
N=5.5kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位计
数量:
1套
3.pH仪表
数量:
1套
3.1.10絮凝反应池2
设计参数:
设计水量:
qh=40m3/h
停留时间:
HRT=23min
有效容积:
V=15.6m3
有效水深:
H=2.5m
外形尺寸:
L×B×H=2.5×2.5×3.0m(共2格)
结构形式:
钢制防腐,与沉淀池合并。
配套设备:
1.搅拌机
功率:
N=2.2kw,浆叶防腐,非标定制
数量:
2台
3.1.11沉淀池2
设计参数:
设计水量:
qh=40m3/h
表面负荷:
q=0.80m3/m2.h
停留时间:
HRT=2.5h
有效容积:
V=100m3
外形尺寸:
L×B×H=5.0×10.0×3.5m
结构形式:
钢制防腐。
配套设备:
1.斜管填料
规格:
孔径50mm,长1m
数量:
50m3
3.1.12调节池6
设计参数:
设计水量:
qh=15m3/h
停留时间:
HRT=7.5h
有效容积:
V=112.5m3
有效水深:
H=2.5m
土建外形尺寸:
L×B×H=5.0×9.0×3.0m
结构形式:
地下钢砼,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
50UHB-ZK-20-20/4流量:
Q=20m3/h
扬程:
H=20m功率:
N=4.0kw
数量:
二台(一用一备)
2.液位控制器
数量:
二台(与水泵联动)
3.1.13中和池3、絮凝池3
设计水量:
qh=20m3/h(按水泵流量)
停留时间:
HRT=18min
有效容积:
V=6m3
有效水深:
H=2.0m
外形尺寸:
L×B×H=1.5×2.0×2.5m(共2格)
结构形式:
钢制防腐,与沉淀池合并。
配套设备:
1.搅拌机
功率:
N=2.2kw,浆叶防腐,非标定制
数量:
2台
2.pH仪表
数量:
1套
3.1.14沉淀池3
设计参数:
设计水量:
qh=20m3/h
表面负荷:
q=0.667m3/m2.h
停留时间:
HRT=3h
有效容积:
V=60m3
外形尺寸:
L×B×H=5.0×6.0×3.5m
结构形式:
钢制,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.斜管填料
规格:
孔径50mm,长1m
数量:
30m3
3.1.15中间水池
设计参数:
设计水量:
qh=60m3/h(按最大进水流量)
停留时间:
HRT=1.5h
有效容积:
V=90m3
有效水深:
H=2.5m
外形尺寸:
L×B×H=4.0×9.0×3.0m
结构形式:
钢制,内壁作防腐处理。
配套设备:
1.提升泵
型号:
65UHB-ZK-30-15流量:
Q=30m3/h
扬程:
H=
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