天津开发区电镀废水处理中心工艺探讨

天津开发区电镀废水处理中心工艺探讨 天津开发区电镀废水处理中心工艺探讨 张路　张鸿涛　张旭　陈军　Helmut Schreiner　沈松扬 提要:　　针对天津开发区电镀废水排放点分散、废水种类多样、毒性大等难点，天津开发区电镀废水处理中心采用分散预处理、收集与集中处理及管理相结合的办法，用移动处理单元与处理中心联合处理的工艺实现了资源回用，具有一定的经济效益。 关键词:　电镀废水　选择性离子交换　现场处理　回用　天津开发区 　　 1　工程背景 　　电子行业是天津经济技术开发区的支柱产业，投资在1000万美元以上的企业多达17家，如 MOTOROLA(中国)公司、通用半导体(中国)公司等，陆续还将有联合弹簧、联展科技等一批其他性质的企业进区设厂。在线电镀、确保质量恰恰是这些企业的生产特点。因此，电镀废水的处理至关重要。 2　废水性质与工艺要求 　　开发区电镀废水的治理难点在于电镀厂点分散、废水种类多样、毒性大。大致有三类电镀废水：锡铅混合废水(排放这类废水的企业较多，如MOTOROLA、通用公司)；含铬镀锌废水 (如凯迪公司)；含氰镀铜废水(如三井高科技)。各企业预处理后废水水质见表1。为了解决开发区缺水的严峻问题，处理出水必须能回用于开发区相关电镀工艺或漂洗水，以实现节水和生产的双重目标。目前国家对于电镀用水水质没有严格的规定，因此开发区要求回用水的水质应基本达到工业纯水，回用水水质指标见表2。 　　表1　预处理后废水水质 项目 含氰镀铜废水 锡铅混合废水 含铬镀锌废水 pH ＞7 2-4 ＜4 CN-(mg/L) ＜0.5 　 　 Cu(mg/L) 20～80 　 　 Pb(mg/L) 　 20～100 　 Sn(mg/L) 　 20～100 　 Cr(mg/L) 　 　 50～200 Zn(mg/L) 　 　 20～100 3　工艺选择 　　我国的电镀废水处理技术经过近半个世纪的发展，工艺逐步多元化，从最初的化学法、电解还原法发展至离子交换法、反渗透法、微生物法等多技术并存的局面。不仅如此，闭路循环、资源回用更是成为电镀行业普遍关注的焦点。各电镀废水处理技术的比较结果见表3。由表3可见，综合出水水质、污泥产生量等多因素的分析，离子交换法优于其它的电镀废水处理工艺。更重要的在于采用离子交换工艺处理电镀废水，出水可回用；通过电解可回收贵金属资源，这使得该工艺的运行费用大大降低，甚至可能有所盈利，这一切都离子交换技术处理电镀废水是先进、清洁的。 　　表2　回用水水质指标 序号 项目 单位 指标 1 电导率 μS/cm(25℃) ≤2 2 总硅 μg/L ≤50 3 铜 μg/L ≤5 4 锌 μg/L ≤5 5 锡 μg/L ≤5 6 铅 μg/L ≤5 7 镍 μg/L ≤2 8 钠 μg/L ≤5 9 钾 μg/L ≤5 10 氯 μg/L ≤10 11 硝酸根 μg/L ≤5 12 磷酸根 μg/L ≤5 13 硫酸根 μg/L ≤5 14 总有机碳 μg/L ≤200  　　表3　电镀废水处理技术比较 处理方法 出水水质 污泥量 耗酸碱 能耗 其它 化学法[1](中和、沉淀、铁氧体、置换) 差 多 耗 少  活性炭吸附法 尚可 少 耗 少 周期短,再生困难 微生物法 较好 少 不耗 少 菌种难以培养 气浮法 差 多 耗 大 　 蒸发浓缩法 尚可 少 不耗 很大 　 离子交换法 很好 少 耗 少 水可回用,金属可回收 膜技术(NF、RO等) 好 少 不耗 大 要求进水水质好、 膜易受污染、周期短 4　处理工艺及特点 　　4.1　分散预处理、收集与集中处理及管理相结合 　　电镀过程产生的电镀废水一般有镀件除油、除锈等预处理废水，镀件漂洗废水及电镀、钝化、退镀等过程产生的废槽液。以往的电镀行业通常是单独处理自身的排放污水，处理规模很小，建设投资处理成本较高，没有规模效应，造成了社会资金的浪费。另外，处理后的污泥无法妥善处置，极易产生二次污染。而电镀废水的社会化集中处理克服了以上缺点，在这方面，德国鲁尔地区和日本东京废物的社会化集中处理都是相当成功的典范。我国也早在1979 年就提出了"成立地区性电镀废水和污泥处理中心、专业工厂或服务公司，逐步做到废物处理工业化和社会化"的建议。根据"中华人民共和国环境保护法"和我国八项环保#管理#中"污染物区域集中控制"制度的要求，天津开发区电镀废水的处理采用分散预处理、收集与集中处理及管理相结合的办法：将含有低浓度Sn、Pb、Cr、Cu、Zn等重金属离子和少量有机物的镀层多级逆流漂洗废水在各个电镀企业内部就地进行必要的预处理(破氰，调整pH 值)，然后分质输送至厂内储存调节池以待集中处理。 　　4.2　移动处理单元与处理中心 　　鉴于开发区污染源多且广、废水输送管道防腐要求高、工程造价和再生水回用管网投资巨大等几个因素的考虑，开发区电镀废水的处理不采用通常管道集中废水的方式，而是采用装载离子交换柱的移动处理车对各电镀厂点的漂洗废水进行处理。离子交换树脂交换饱和后，移动处理车返回废水处理中心接受再生。电镀废水处理的基本流程见图1。 　　图1　TEDA电镀废水处理中心基本流程 　　4.2.1　移动处理单元(现场处理) 　　使用10套移动处理车，包括Sn/Pb移动处理车6套，Cu移动处理车2套，Zn/Cr移动处理车2套分别处理锡铅混合废水、含氰镀铜废水和含铬镀锌废水。出水可直接流回电镀厂点的收集设备，回用于电镀漂洗工艺。移动处理车内离子交换采用双阳双阴串联工艺，若阴柱出水无法达标还可考虑在阴柱后串接混床。离子交换树脂的选择本着高效、易于再生、稳定性好的原则，阳柱离子树脂选用SP112，阴柱离子树脂选用MP64，混床中阳离子树脂和阴离子树脂分别为SP112和MP500，以上三种树脂均为德国Bayer公司生产，离子交换工艺流程见图2。漂洗水过滤筒活性炭阳离子柱2根阴离子柱2根混合离子交换柱出水 　　图2　移动处理车离子交换工艺流程 　　4.2.2　处理中心 　　处理中心由废水处理单元、再生单元、电解单元、纯水单元等几个主要单元构成。各单元的简要功能说明如下： 　　(1)再生单元：离子交换树脂饱和后，处理车返回处理中心。在再生单元，离子交换树脂得以再生以便重新投入使用。Sn/Pb和Cu移动处理车中的阳离子交换柱再生液需进入电解单元，回收金属资源和再生剂。为了提高电解效率和再生剂的浓度，将最初排出的浓再生液和后面的稀再生液分开收集，前者直接电解，后者通过选择离子交换柱将金属离子浓缩，饱和的洗脱液再进行电解。流程见图3。 　　图3　处理中心再生单元流程 　　(2)电解单元：电解单元主要回收Sn/Pb移动单元及Cu移动单元的阳柱再生液中的酸和金属，电解后的酸回用于离子交换柱的再生。Sn/Pb移动单元的阳柱再生液采用隔膜式电解，8个单元，每日可回收金属90 kg。Cu移动单元的阳柱再生液采用极板式电解， 2个单元，每日可回收金属12 kg。 　　(3)纯水单元：电镀废水处理中心的纯水单元的建设是为了提供再生过程所需的反冲洗水、淋洗水及配制再生剂、药剂等用水，以避免额外购买纯水增加处理成本。生产纯水的水源为自来水，饱和后的离子交换柱用再生剂再生，再生液进入废水储罐。 　　(4)废水处理单元：移动车再生过程中产生的酸性、碱性、混合床废水及含铬废水等分别进入中和反应沉淀池，对于含氰化物的废水首先要进行氧化处理，含六价铬废水要先进行还原处理，然后按各类废水的金属离子性质的不同，调节pH值，使金属离子形成相应的氢氧化物，并在絮凝剂的作用下，在沉淀池中沉降。沉淀池出水再经选择性离子交换柱进一步去除金属离子后，调整pH值，出水排放或者部分回用。工艺流程见图4。 　　图4　处理中心废水处理单元流程 　　4.3　固体废物处置 　　电镀废水处理中心的固体废物主要是废活性炭(移动处理车中的饱和活性炭不再生，直接更新)和废水处理单元产生的污泥，这些废物由于含有各类重金属离子及氰化物，因此需妥善处置。本项目的固体废物送开发区固体废物处理中心处置，较好地防止了二次污染。 5　经济效益简要分析 　　电镀废水处理中心的建设为开发区引进更多企业打下了基础。引进企业会提供更多的就业机会，创造更多税收。另外，采用电镀废水处理中心集中处理开发区新增电镀企业的电镀废水，使得电镀企业无需建设相应的处理装置，节省了建设投资。由于废水集中处理，规模增大，有利于回收，降低了废水的处理费用，此项目每年可回收锡铅17.1 t、铜2.7 t。根据上海电镀行业废水处理设施调查表明，电镀废水的这一集中处理可使治理总投资减少约50 %，具有一定的经济效益。另外，电镀废水处理后回用于电镀行业的漂洗程序，节约了用水，使得开发区水资源损耗减少。 6　建议 　　Zn/Cr移动处理车的阴、阳树脂再生液中，Zn和Cr的浓度都较大，具有回收价值，目前一般都进行回收。如进行回收，每年可回收Zn约2.3 t、Cr约4.6 t，同时每年可减少由于化学法处置锌和铬而产生的污泥152.7 t。 7　结语 　　天津开发区电镀废水处理中心目前已建成，有望于今年夏季投产运行。其工艺先进，符合电镀废水社会化处理的要求，工艺采用单元组合，合理且富有弹性，实现了资源回用、闭路循环、最小排放的目标，值得借鉴与推广。