电镀废水处理站总体设计

1　前言

在电镀废水中往往含有多种有毒物质,各电镀厂点的废水量及成分差异很大,因此,必须结合实际情况,先抓好主要矛盾(选用好的工艺、流程和清洗方式),然后采用效果好、经济实用的处理方法。只有这样才能做到治本与治标相结合,使运转费用压到最低限度,处理方法也能经得起长时期的考验。总体设计电镀废水处理站原则:简便、经济、稳定、有效,并尽量做到环境效益、经济效益和社会效益之间的统一。

2　清洗方式

目前,仍有许多电镀厂点采用单槽清洗,不仅浪费水,而且造成废水总量增加,以致难以处理。对于这样的厂点,改进清洗方式是废水处理的前提。

多级逆流漂洗加上回收槽的清洗方式,已被不少电镀厂点所采用。大量事实表明,这种方式一可节约用水,采用三级逆流漂洗,比单槽清洗能节约95%以上的水;二可减少镀液带出量;三可减轻对污染治理的负担,特别是用化学法处理废水时,处理场地及材料消耗都可大大减少。是一种花钱少、效果好、又可靠的清洗方式。这种清洗方式对任何类型的镀种,不管是大厂、小厂,都可采用。

和漂洗比较,喷淋清洗更节约用水。对于镀铬、镀光亮镍、半光亮镍、钢铁件氧化、磷化等需加温槽液的表面处理工序,可设置2～3级回收槽,起到间歇法逆流漂洗,即清洗水定期逆向补充,最后可以回到镀槽,补充镀液的蒸发损失。当蒸发损失较少时,应考虑用蒸发浓缩或反渗透等方法将多余的回收水进行浓缩处理后再回用。这样就可以做到微排放,使水和化学原料得到充分回收或利用。采用手工操作、逆流漂洗方式。势必增加操作工人的劳动强度,对其推广带来一定的困难。因此,应该尽量采用半机械化或机械化生产线。为了降低废水中有毒物质的浓度,要杜绝跑、冒、滴、漏,还应采取多种减少镀液带出量的措施。比如,延长镀件在镀槽上的停留时间、在镀液中加入允许的表面活性剂、改进工装夹具设计、改进滚筒的结构、改进工件悬挂方法等。

3　工艺改革

防止电镀污染的根本办法是工艺改革,它是减少电镀污染和减轻处理负担的最有效、最经济的措施。工艺改革的一个措施是采用新的无毒镀种。例如,以微酸性氯化钾镀锌代替氰化镀锌,就可以从根本上消除含氰废水的污染。由于不含氰化物,就避免了对极毒氰化物废水、废气进行处理,生产操作中的防护要求及安全管理要求也有所降低。工艺改革的另一措施是以其它镀种或工艺代替毒性较强的镀种或工艺。例如,镀镍铁合金代替氰化镀铜锡合金,镀银前处理的浸银代替汞化,镀银后以浸防银变色剂代替铬酸盐钝化等。从而,就可以从根本上减少废水的污染源。

工艺改革的第三个措施是降低有毒溶液的浓度。例如采用低铬钝化或超低铬钝化,其铬酐浓度只有高铬钝化的十分之一或几百分之一;也可采用低铬酐镀铬,其铬酐浓度只有高铬酐镀铬的五分之一。这些有毒浓度的降低,往往还具有明显的经济效益,大大节约原材料。由于降低了有毒物浓度,带出液含有毒物总量也随之减少,清洗工作量减少,清洗用水也减少。

4　电镀废水处理方法的选择

在选择电镀废水处理方法之前,应当对各种处理方法的效果、投资、占地面积、设备性能、原材料要求等方面有较为全面了解。电镀废水处理方法很多,但各有所长,也各有所短。因此,要取长补短,往往几种方法组合使用,效果更好。因各电镀厂点生产情况不同、条件不同,电镀废水情况也不同。制订电镀废水处理方案时要根据本厂的镀种和实际情况,切不要照抄照搬。

例如:在处理氢氧化铜为主的沉淀物固液分离时,不能采用气浮法,应采用斜纹法;而在处理氢氧化锌和氢氧化铬时,应采用气浮法。处理方案应经过严格论证、完善,避免盲目投入,降低运转成本。选择废水处理方法的基本原则:

①废水经处理,应符合国家排放标准或可回用,不产生二次污染。

②对废水变化的适应性要强,如废水浓度、ｐｈ值及其成分变化等。

③处理过程中,化学药剂用量少、电能消耗少、运转成本要小。

④处理工艺可操作性好,处理性能稳定。

⑤处理机和土建设备(如:废水池等)之间要匹配。

⑥处理废水能连续运转,并能自动记录、自动检控。

5 总体设计的依据及其内容

5.1　总体设计的依据

①电镀工艺及其配方、年产量(即生产纲领)。应尽量采用无污染、少污染或污染容易处理的电镀工艺②国家环保法制定的废水排放标准。

5.2　总体设计的内容

5.2.1　设计说明书内容包括:设计依据、设计范围、电镀废水处理工艺、废水量、废水水质(污染物种类与含量)、废水处理的工艺原理及流程、设备选型、技术经济效果、建筑与结构、供电、暖通、仪表、概算,以及存在问题。

5.2.2　废水处理系统图指明各种废水来源,列明废水处理系统。各种废水系统需要分开时就必须分开,例如:酸性废水与含氰废水就不允许混排,以免混淆。并说明综合处理方式与目的。

5.2.3　废水处理工艺流程图指明达到综合处理而选用的设备、管道、阀门、辅助设施,并标明废水走向、管径、过程和选用材料等。

5.2.4　综合性废水处理站平面图指明废水处理站在厂内的相对位置,与各车间的相互关系。

5.2.5　综合性废水处理站工艺设备布置图

废水处理站总体布置,根据各厂具体情况,与电镀车间分建或合建。站内布置又可分横向和竖向。大中型电镀厂(点),厂内场地拥挤,宜与电镀车间合建。

①单独综合性废水处理站横向布置,一般将废水池、污泥干化池设置在室外,处理设备及水泵房辅助用房布置在一层建筑物内。具体布置:根据各类废水与采用设备集中布置,同时考虑安装操作、运行、管理。配药系统,包括溶药、投药、水泵提升等设备,一般均放在底层与处理设备附近。投药箱、回收液箱可集中在二楼或三楼。回用水箱可设置在层顶。各类废水池尽可能合并修建、一次建成,可节地节资。整个管网横向连接。

②单独综合性废水站竖向布置,除个别废水池、污泥干化场设置在室外,水泵房、处理设备辅助用房布置在不同层建筑物内。具体布置:部分水池及水泵房在地下室或半地下室。底层布置处理设备,调药、配药提升系统。二层布置投药间、回用液间、化验分析间,回用水箱布置在层顶,整个管网竖向连接。

③整个综合性废水站布置要紧凑,便于操作管理,又要留有充分余地,适应今后工艺变化和处理技术发展。主要处理设备在同一间内,不宜按废水种类设置小间;当设备操作在较高处时,宜设操作平台,平台设备高度一般离地2米左右,便于安装、操作、维修。

④值班室一般布置在废水处理间,采用玻璃隔开,以便于观察管理。

⑤仪表室操作一般布置在处理设备中心,应便于观察。

⑥化验分析室一般布置在二楼,药剂仓库靠近溶液配药间,设有专门通道。污泥脱水间靠近污泥干化场,设在向阳处,污泥堆放应便于运输。

5.2.6　综合废水处理站工艺管道布置图、设备管道透视图和管道编号表

5.2.6.1　管道种类和材料

综合性废水处理站的管道种类繁多而复杂。一般有:废水管、回用水管、回用液管、投药管、自来水管、蒸汽管、压缩空气管、排水管、树脂输送管、污泥管等等。管道与阀门的材质,必须根据流体的介质、腐蚀性能、压力和温度等因素来选择。

5.2.6.2　管道、管径的选定

管道、管径的选定可通过水压确定,采用“废水处理厂/站的设计及运行”有关管道数据查得。在综合性废水处理站设计中,管道流速一般可取1～1.5ｍ/ｓ,溶液管道流速可取0.5～1.5ｍ/ｓ,污泥可取1.0ｍ/ｓ左右。

5.2.6.3　管道布置与安装

综合废水处理站管道多,要求布置排列整齐,长度短,转弯少,便于安装、识别、操作和维修。管道安装一般沿墙、柱、梁水平与垂直布置,并用支架固定。埋地的管道除混凝土管、陶瓷管、硬聚氯乙烯管可直接埋地外,一般都布置在管沟内,或埋敷在地下室、半地下室顶板上,便于地面耐腐蚀处理和安装维修。管道水平安装应有一定的坡度(1%～5%)。在整个管道最底处设放空阀,最高处设放气阀。树脂交换输送管应为透明管。

管道与管道之间的连接,可用套接、焊接或法兰连接。在管道的适当位置上要用活接头(缩节)连接,以便安装拆卸。管道90°弯头或三通应尽量用成品配件。管道穿水池时,应放在池壁上的预埋套管里,管道安装时要考虑防腐措施;管道在穿越承重墙或基础时,应预留洞,预留孔直径另加两百毫米。室外架空管道可根据需要做保温层,以免冬天冰冻使管道液体结冰堵塞。硬聚乙烯管要避日光强照,以防老化。

5.2.7　综合废水处理站设备安装图、非标设备图和设备说明表根据不同的废水处理工艺,配置相应的设备。由于目前设备种类甚多,选择时必须注意设备的实际性能对废水处理的有效性,特别在验收设备时要注意设备设计是否合理,制作是精工制作还是粗制滥造。这些,都关系到废水处理的效果。因此,在选型设备时,一般都要经过实地使用考察,选择切实可行的定型的及成套的处理设备。处理设备既要价廉物美,又要讲究实效。各废水处理设备,包括水泵、管路、阀门及回收液设备,可安装在废水处理间。调药设备和投药设备,包括调药桶、压力提升桶、投药箱,按实际情况,可单独设置,也可与废水处理间合在一起安装。各水池水位信号装置、水泵起闭装置、各取样点自动测定装置、操作人员工作台都可以安装在仪表操作间。在污泥脱水处及污泥干化场,要设置污泥脱水机及附属设施。

5.2.8　综合性废水站局部大样图

对于一些难以看清楚的关键部位,必须要有局部大样图表示。

5.2.9　综合性废水站留孔留槽图对于土建上需要预留孔占槽的地方,必须预先出图表示。否则,土建完成后再打孔再做槽,既费时,又要影响到土建结构的强度。

5.2.10　综合性废水站耐腐蚀衬里大样图综合性废水站耐腐蚀处理一般分地坪、管沟和水池内壁内衬。地坪、管沟采用环氧玻璃钢(三层玻璃布五层环氧树脂),3～5ｍｍ硬聚氯乙烯板或软聚氯乙烯板,用202、203胶水作粘结剂结贴面。水池内衬除用地坪管沟的办法外,还可用花岗石内衬、环氧树脂匀缝。目前,最简便的办法是涂刷耐腐蚀涂料。

5.2.11　综合废水处理站一些图纸根据需要,还应有下列一些图纸:1)综合性废水处理站建筑图;2)综合性废水处理站结构图;3)综合性废水处理站暖风图;4)综合性废水处理站供电图;5)综合性废水处理站动力管道图;6)综合性废水处理站自动控制仪表图。

5.2.12　综合性废水处理站设备表

指明设备名称、规格、型号、单位、数量、生产厂、其它。

5.2.13　综合性废水处理站材料表指明各种材料名称、规格、材料、单位、单重、总重、备注等。

5.2.14　综合性废水处理站概算表根据废水处理工艺所选用的设备和材料,综合土建、电气设施、器具工具,再根据运输、安装、调试、地区差价、管理等费用汇总成概算表。

5.3　综合性废水处理站设计注意事项

①电镀车间内部各类废水排放必须分道排水,便于以废治废,也便于电镀废水回收利用,尽量达到闭路循环的效果。

②电镀废水经处理达到排放标准后才能向外排放,严禁用稀释办法排放废水。

③采用化学法处理废水时,应尽量选用成本低的化学药剂,污泥量少的处理技术。污泥应脱水、妥善处理,严禁任意丢弃。

例如用硫酸亚铁还原法处理六价铬废水时,先要在废水中添加酸,使ｐｈ值降至2～3,然后添加硫酸亚铁还原剂,用量约是ｃｒ6+的16倍～32倍。当ｃｒ6+还原成ｃｒ3+后,又要添加碱使ｐｈ值由2～3升高到7～7 5。采用一步法处理含铬废水时,ｐｈ值为5的废水不需要添加酸,就可以直接加入沉淀剂及少量碱,在ｐｈ值7～7 5时,很快形成沉淀物。废渣比还原法少得多。处理成本比还原法大大降低。

④所选用的处理设备和所设计的各类废水池,包括均化池、中间水池、半成品水池、成品水池、贮存池、调节池等,既要齐全,又要互相匹配。有的厂家选用处理设备很大,而均化池很小,处理效果波动往往很大,时而达标,时而超标。问题的原因就在于设备与设计的不匹配。

⑤要控制排放废水中的各类有害物质的浓度。有些电镀厂点把一些漂洗水,经简单处理或汇集后就直接排放,而把一些回收液、脚缸残液排到均化池,结果均化池中各类有害化学成分浓度都很高,使斜纹固液分离法或汽浮法难以招架,失去了原有的设备功能,达不到快速固液分离的最佳效果。

⑥为了及时计算废水流量及投药量,设备的相应部位都要安装转子流量计或电磁流量计。在确保工艺要求下,应严格控制电镀生产用水量和用水定额,反对清洗长流水。为此,要安装水表计量。这样废水量才能得以控制,确保综合性废水处理站的正常运转和连续运转。

⑦严禁任意倾倒各种废槽液(俗称缸脚),须按槽液类型设置分离装置或采用处理措施,经处理至基本无毒,才能排入混合废水池,再进一步处理。否则,要处理的有害物质浓度,会突然升高使处理设备难以承受,即使处理后也很难达标。

⑧各类废水池结构的设计,应能把水抽干,并能下池清理淤泥。

⑨在废水处理站设计时,尽量使各类废水以最短的距离流入废水池,经废水处理站处理后的回用水以最短的距离回用。处理站应靠近厂内道路以便于药品和污泥的运输。在地形位差地段可充分利用高度差异,利用位差设置污水处理站的设备和废水池,以此减少能耗。

⑩电镀废水处理站可一次规划,分期实施,并留有余地。在设计废水处理站时,应考虑到扩大生产、增加新镀种时废水量处理会增加。

6　小结

①在考虑电镀废水处理方案时,决不能就处理谈处理,必须治本与治标相结合,应以治本为主,考虑废水治理的措施。

②重视工艺改造,以消除或减少废水污染。

③重视改进清洗方法和清洗设备,以节约用水并为浓缩回收、微排放创造一个先决条件。

④选择稳定性好、适应性强的废水处理方法,废水排放达标,运转成本低。

⑤了解处理设备的实际性能,不能选用无厂无商标无质保的设备。

⑥应按不同的废水类别,选择不同的设备。并设计与此相配套的废水池。

⑦电镀废水处理方案建立之前,必须进行严格论证,尽量使废水处理站设计和建站更加完善。

⑧在设计电镀废水处理站时,要全面规划,又要留下余地,即还要考虑到生产量扩大或新镀种上马,并分别实施。