电镀工业园区全面的水资源解决方案
来源：东莞市东元新能源科技有限公司 阅读：2695 更新时间：2013-08-02 09:27
1 电镀行业废水处理现状
据环保行政部门不完全统计，我国大中型电镀企业基本都有污染治理设施，电镀废水分别采用化学沉淀法、离子交换法、活性炭吸附法、电解法、电渗析法、反渗透法、生物法等工艺技术，小型电镀企业在环保力度不断加大的情况下也纷纷上马一些简易的处理方法，总的污染治理投资年均增长率为25%，有一部分资金是企业自投，绝大多数是利用环保部门排污费的补助资金和国家环保专项费用。然而同期的电镀污染治理效果却没有同比增长。以电镀废水为例，处理费年均增长率为7.9%，达标排放率年均增长率为6.6%。据环保部门的不完全统计，目前电镀行业有治理设施的占70%，无治理设施的占25～30%，还有一部分企业虽然有治理设施而不运行、不加药、不达标。总之，迫于国家环保法律法规要求及环保行政主管部门的执法监督及鼓励政策的落实，虽然限期上了许多的环保设施，我国在电镀行业的治理投资数额有了很大的增长，但投资效率仍较低下。一是由于经济利益的驱动，企业害怕增加成本，环保设施成了摆设或者应付环保部门检查开开停停；二是由于分散治理处理水量少，确实存在不经济性，有些企业处理每吨电镀废水成本高达10-15元；三是电镀废水治理是一项技术性较强的专业，一些企业特别是中小型企业不具备这种能力，因此污染治理设施建成后不能正常运行；四是由于监督机制不健全，企业环保意识不到位，各级环保部门为解决电镀污染问题确实下了很大工夫，但不明显。主要是用的分散治理的方法。我们认为应该让专业化治理单位进行集中治理，让生产经营与污染处理彻底“分离”，让企业的环境行为发生根本性转变才是最有效、最根本的解决办法。
随着电镀工业的发展，将逐渐暴露出原有以及现在仍存在电镀废水治理的问题：1分水不彻底：大部分电镀工业园区电镀废水只分为含氰、含铬、酸碱三类废水；而镀件的前处理含油废水和混排废水未被分出；厂家无法完全避免混排问题。2 废水收集输送：不同厂家的同一类水集中于一条管道收集，混排责任分不清；大多工业园区的输送管道埋地，一旦泄漏，查找困难，易造成严重污染。3 废水水质监控不到位：没有配置必要的高技术检测设备，废水混排查找不及时，也难以查找；没有有效的手段监控各种废水，无法约束各厂家的乱排乱放，不能用经济手段促使各厂家进行清洁生产。4 电镀废水处理中心站处理效果不稳定： 因各厂家的电镀废水只分三类水，无法有效去除废水中的COD，不能有效地控制混排废水，常常因混排原因造成出水的氰和铬超标；自动化程度不高，耗药量大，劳动强度大，处理效果不稳定；运行费用居高不下。
而就是因为电镀废水的治理存在这这样那样的问题，如何做好电镀工业园区电镀废水的处理和回用就成为迫在眉睫的问题。
2.1 对进园企业进行清洁生产审核和实行准入制度
电镀集中区的电镀废水要实现长期稳定并以远低于国家污水排放标准和废水回用的标准，最重要的前提就是：一定要对准备进入电镀集中区的企业先进行清洁生产审核，对已达到国家环保总局于2002年4月发布的《电镀行业清洁生产技术要求（报批稿）》并通过了审核或承诺在短期内可通过整改实现清洁生产的企业予以入园。具体而言，凡准备进入电镀工业园区的电镀企业，其清洁生产是从源头上消减污染，所以在电镀生产过程中应使用清洁能源，选取低毒、低浓度、常温和高电流效率的工艺，采用先进的技术与装备、科学的水洗方式、一流的管理，实现较高的综合利用。其中，对低毒的电镀工艺取向应明确；含氰电镀（国家发改委允许暂缓淘汰的除外）、含铅电镀、含镉电镀、含六价铬电镀和用六价铬钝化的工艺不得进入电镀集中区。这些措施会在最大程度上减少新鲜水的用量，废水、废液的排放量和废水中主要污染物[总氰化物（以CN计）、总锌、总铜、总镍、总铬]的产水量，从而可进一步优化废水品质，降低电镀废水的处理的难度和运行成本以减少回用设施负荷。
2.2认真分析电镀工业园区的电镀废水的特点
在电镀生产过程中，工件从一道工序移到下一道工序时，需经过水洗，其目的是为了不把前道工序的药品带入下道工序中，因此电镀工厂经常排放的是镀件清洗水。清洗水中一般都含有工件带入的工艺溶液。此外电镀厂必须排放的另外一类废水是老化液，所谓老化液是指处理槽中的溶液反复使用而失去生产能力的含有大量杂质的工作槽液，包括电镀槽老化液和退镀槽老化液。
电镀废水可分为：
（1）工艺废水：清洗水、冷却水、蒸发冷凝水、排气洗涤水。
（2）电镀老化液：被杂质污染的、或失效废弃的电镀液和化学镀液。
（3）废工艺溶液：被杂质污染、或失效废弃的弱腐蚀液、去油液、酸洗液。
（4）退镀老化液：退镀挂具或工件镀层的溶液。
（5）排风洗涤水：从排风系统和气雾收集器收集的溶液。
（6）电镀过滤器清洗废水：电镀过滤器清洗时产生的废水。
（7）其他废水：电镀车间的“跑、冒、滴、漏”等。
电镀废水或废液不仅污染的种类不同，而且主要污染物的浓度往往也有很大差异，这些差异决定了这些废水或废液的处理技术上的多样性和工艺上的特殊性。
电镀废水中所含高毒物质种类多，其危害性是很大的。未经认真处理的电镀废水排入河道、池塘、渗入地下，不但会危害环境，而且会污染饮用水和工业用水。
2.3让生产经营与污染处理彻底“分离”
现今电镀废水的处理会出现处理不达标、或者不处理的现象是因为原有的电镀废水的处理都是分散治理的方式，存在很多的问题，现在考虑的是要承包给专业化治理单位进行集中治理，让生产经营与污染处理彻底“分离”，让企业的环境行为发生根本性转变才是最有效、最根本的解决办法。
在电镀集中区内，由于镀种多，因此电镀废水中的污染物总类也多。除酸碱废水、含油废水、有机废水外，还有令人关注的含氰废水以及大量有毒的、难降解的重金属废水。如果不进行科学的分类收集和分质处理，只是简单的、粗放的将这些废水混集在废水处理站的综合池内，那么综合池中的废水肯定是一团糟，最终将影响整个废水集中处理后的效果。
而集散性废水处理的方式能有效的避免这些问题。该处理方式的废水集水系统包括四部分：一是各电镀企业排往“地下收集池”的污水管道系统，二时电镀企业厂房外的地下废水收集池，三是由泵浦将废水从地下收集池达输送到“废水处理站”的废水管道系统，四是废水处理站的废水收集池，同时还可以设置收集个电镀企业浓废液的储槽。其中各个企业都专门设置了排入废水处理站的废水管道。在进入废水处理站的集水池集中处理前，必须在线监测废水中的氰和六价铬的含量是否符合接管要求。不符合要求的废水不允许排入集水池中，并立即关闭进水管道的阀门，把污染源隔离，同时报警通知发生污染事故的电镀点立即采取措施。这样，便于环保监督管理，一旦发生排污事故，容易分清责任者，将污染控制在局部，防止污染事故发生。虽然这种管道的设置较麻烦，但是能有效的减少污染物的排放。
2.4采用先进、成熟的废水处理及回用工艺，提倡循环经济
东元公司在长期替客户解决水资源回用的过程中，总结一条新的设计思路，即优先设计回用，再全面考虑废水处理达标的方法，归纳为“先回用、后处理”的设计理念。在这一理念指引下，优先将低污染、经济价值高的清洗废水自生产车间直接分流至回用水系统，采用预处理＋膜技术处理后，出水水质可优于自来水；对于其它高COD、含络合物、经济价值低的废水则分入废水站处理，与回用水系统产生之浓水一并处理。
2.4.1 “先回用、后处理”新理念阐述
u 将生产线产生的废水按水质分类作为总体设计的优先考虑因素，将可直接回用的优质清洗废水作为回用水源进入废水回用系统，提供比自来水更优秀的稳定水源。
u 取消全部从末端取水回用的概念。
u 优先考虑废水回用系统设计，其次进行配套废水处理设计，结合废水处理成本的经济性，设计回用率逐步提高，达到６０%。
u 经过先回用、后处理的废水，要重点解决废水中的COD问题，生化之前要采用特别预处理提高可生化性。
2.4.2 新理念示意图
“先回用、后处理” 新理念示意图
3 电镀工业园废水处理及回用中心站示例
以无锡市表面处理科技工业园废水处理中心为例。无锡市表面处理科技工业园位於无锡市洛社镇杨市，园区已2003年建设投產，现有表面处理企业40餘家，是综合性表面处理工业园。 园区企业主要有五金电镀、塑胶电镀、轮轂电镀等等，主要镀种有：镀锡、铜、鉍、镍、银、金、锌、铬、及阳极氧化等等，由於园区处於太湖区域，為了进一步降低污染物对太湖环境的污染，园区领导及市府高度重视环保处理，计划同步引进先进的环保设施和污水处理技术、水资源回用处理技术。决定委託东莞市东元新能源科技有限公司(东元)设计及制定该项工程系统方案。
园区规划处理能力为2000m³/d。电镀废水分类5类：含氰废水、含铬废水、混排废水、前处理废水和综合废水。另外有一般清洗水和含镍废水已经在企业厂内做了回用，回用浓水排到综合废水池中进行后续处理。
备注：该回用水水质为《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-1991）之C类标准。
原水分类及水质表
|
废水
种类 |
废水量m³/d |
主要污染物及产生量 |
||||||
|
COD
ppm |
氰离子 |
铬离子ppm |
铜离子ppm |
镍离子ppm |
锌离子ppm |
油类ppm |
||
|
前处理废水 |
400 |
600～1200 |
--- |
--- |
--- |
--- |
--- |
80～130 |
|
含铬
废水 |
400 |
40～60 |
--- |
50～100 |
--- |
--- |
--- |
--- |
|
含氰
废水 |
300 |
40～60 |
60～150 |
--- |
40～90 |
--- |
30～120 |
--- |
|
综合
废水 |
700 |
40～60 |
--- |
--- |
40～130 |
20～120 |
20～60 |
--- |
|
混排
废水 |
200 |
30～90 |
30～110 |
10～90 |
20～80 |
20～90 |
50～90 |
--- |
废水经过处理后需要达到电镀污染物排放标准（GB21900-2008），如下表所示：
|
pH |
COD
(mg/L) |
氰化物
(mg/L) |
氨氮 (mg/L) |
总氮 (mg/L) |
总磷
(mg/L) |
六价铬
(mg/L) |
总铬
(mg/L) |
总铜
(mg/L) |
总镍
(mg/L) |
总锌
(mg/L) |
|
6-9 |
＜50 |
＜0.2 |
＜8 |
＜15 |
＜0.5 |
＜0.1 |
＜0.5 |
＜0.3 |
＜0.1 |
＜1 |
3.1废水处理工艺流程
3.2 主要工艺介绍
AOPs高级氧化工艺
化学氧化技术主要利用氧化剂的氧化能力，将废水中的污染物氧化，其中以能够生產出氢氧自由基（?OH）的高级氧化程序（AOPs, Advanced Oxidation Processes）最具效果，因為其氧化能力在所有氧化剂中排第二，仅次於氟。本技术乃改良自Fenton化学氧化法。AOPs技术结合化学絮凝、催化氧化及还原等工艺，利用过氧化氢及催化剂，使產生上述高氧化能力的自由基来将污水中不容易生物降解的有机污染物分解，提升污水的可生化性（即BOD/COD的比例），提高后续的生化系统的处理效果。
在氧化的过程中，污水中残留的有毒氰化物亦同时被强力的氢氧自由基氧化掉。AOPs工艺亦包含化学絮凝，所以能将污水中的重金属亦一併去除。这样，不但只可确保出水的氰化物及重金属含量能符合排放的要求，而且还能保护后续的生化处理系统免受有毒物资的衝击。甚至当原有污水处理系统的操作不正常，此AOPs系统亦能作為后备的保险系统，确保处理效果仍能满足排放要求。
除此之外，在AOPs工艺中，污水中的总磷亦会被氧化成磷酸盐，再通过化学沉淀过程被去除。
AAF高级曝气生物滤池
AAF高级曝气生物滤池的主要功能是通过好氧生化过程，将污水中残留的有机物去除来进一步降解 COD，并透过硝化过程将氨氮转化成硝酸盐。
由於电镀污水中有机物的可生物降解性都狠差，所以必须大幅加大曝气池的容积或增加曝气池的微生物量来将曝气池的有机负荷降至狠低，才能将排放水的COD控制在50mg/L以下。但是加大曝气池容积会增加佔地面积及提高土建费用。所以本方案应用了AAF高级曝气生物滤池。此工艺藉著池中独特的填料，大幅增加曝气池中的微生物量，因而大大缩小了曝气池的容积。另一方面，硝化菌的生长速度狠慢，特别是在冬季低温季节时，必须延长污泥龄才能让硝化菌在曝气池中存活成為优势菌。AAF高级曝气生物滤池的填料能让硝化菌固定生长在填料表面，因而提供狠长的污泥龄，确保生物脱氮的效率及稳定性。
AAF高级曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，是常规二级生物处理的5～10倍，所以它的池容积和佔地面积较常规二级生物处理工艺要小得多，大大节省了佔地面积和土建费用。AAF系统是一种上流式、固定膜生化技术反应器。它使用的填料空隙比一般传统式BAF所使用的要大，因此AAF系统避免了一般传统BAF技术所常见的高压头损失、气水分佈及堵塞问题。
由於高浓度的微生物以膜状存在於AAF填料表面，其本身就耐水量的衝击，而高浓度的固定生物膜使得流速增大而不会使微生物流失，所以对水量、水质具有较强的抗衝击能力。在常规的BAF曝气生物滤池工艺上，将池内颗粒型填料改进為AAF专用填料，在保证好氧微生物负荷的前提下，成功地解决了填料的堵塞问题，无需反冲。此外本设计将AAF高级曝气生物滤池分為多级处理，使得各级AAF能够更好的保存自己的优势微生物群落，进一步增强了系统的抗衝击能力。
在常规接触氧化法中常见的填料有软性填料、半软性填料、组合填料、弹性立体填料、自由摆动填料等。这些填料通常是在两端分别拴扎在各种类型支架上使用。由於其结构简单、造价低、比表面积大，不易堵塞，耐衝击负荷等优点，几乎佔领了目前绝大部分的污水生物处理填料市场。但是这些填料最大的问题是填料支架腐蚀倒塌、填料中心绳的互挠断裂以及无法入池维修造成填料报废。市场上出售的產品如半软性填料的模片厚度，由最初的2mm改為现在的0.34mm，强度狠弱，掛膜后弯曲下垂。中心绳在掛膜后弹性伸长，使得串片在鼓风吹动下摆动且缠绕在一起。原生產配套的钢支架、塑钢支架由於价位高，许多厂商改成一根钢筋或一根尼龙绳拉拽，一旦掛膜后，中心绳的挠曲更大，更促进了串片的缠绕直到断绳。
而AAF高级曝气生物滤池採用足够大的棱柱体，安装和检修时只需整体放入或取出填料。其优点是比表面积大，安装检修方便，不易堵塞，使用寿命长等。而且生物膜附著量特别大，无短路区，是处理效果极佳的整体型填料。
3.3处理效果
该废水处理工程于2009年8月投入运行以来，设施运转正常，处理效果良好，出水水质稳定达标。经环境检查站检查，出水达到电镀污染物一级排放标准GB（21900-2008）。工程在同年正式通过环保局的竣工验收。环境检查站检查数据如下表所示：
|
pH |
COD
(mg/L) |
氰化物
(mg/L) |
氨氮 (mg/L) |
总氮 (mg/L) |
总磷
(mg/L) |
六价铬
(mg/L) |
总铬
(mg/L) |
总铜
(mg/L) |
总镍
(mg/L) |
总锌
(mg/L) |
|
7 |
37 |
0.003 |
6.3 |
10.6 |
0.4 |
0.03 |
＜0.5 |
0.02 |
＜0.1 |
＜1 |
3.4 工程技术特点
（1）节省用地
废水站尽量布置紧凑，节省占地面积。
（2）采用先进成熟可靠、节省投资的处理工艺
环境污染日趋严重，越来越引起人们的关注，各种环保技术也相继问世，然而许多环保技术仍需要实践检验，在选择处理技术时，必须采用先进成熟可靠、节省投资的技术，遵循“分类收集，分质处理”的设计原则；使系统对水质水量的变化具有的抗冲击能力。设备选型要求质量上乘、运行稳定可靠，采用部分进口设备及选用耐腐蚀材料，以提高处理效率和延长设备的使用寿命。
（3）建筑布局实用美观
水处理构筑物建筑布局首先考虑的是其实用性，同时，水处理构筑物的布局和外形也要有一定的美观性，即要和当地环境和建筑相协调，又要独树一帜，别具一格。本次设计所包含的构筑物在能满足现在企业发展要求的同时又为企业的发展预留一定的处理余量。
（4）节约运行费用
运行费用主要包括能源消耗、药品消耗、设备损耗和维修费用。为了降低运行费用，我们在设计时，结合工程使用情况，选择一些性能好、能耗低、使用寿命长的设备，在工艺条件许可和确保出水水质的情况下，尽量减少药品的投加，尽量采用动力少的工艺。
（5）自动控制
为了减轻操作人员的劳动强度，最大限度地减少人为因素的影响，采用PLC过程控制。pH计、液位计采用自动控制方式，加药泵与pH控制计联动，处理过程自动化程度高，可实现自动运行、自动监测、自动控制。
4 结束语
（1）绿色科技，引领未来，东元整合减废与减水措施，废水分流、废水处理、废水回用、纯水制造等单元，为企业设计全方位的水资源解决方案。
（2）针对电镀工业园区废水的特点，根据分析、分流、先预处理再综合处理的原则进行合理的细化分类，对不同的废水水质先进行分类预处理，再进行集中物化处理。
（3）采用高效节能，便于运行的废水处理新工艺、新技术，确保废水处理及回用效果，减少工程投资和日常运行费用。
（4）该处理及回用技术既有工艺合理、操作简单、自动化程度高、经济合理等特点。处理后出水达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）中表2标准；回用水达到《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-1991）之C类标准。
（5）工业园区实现严格管理，严控进园企业条件，要求进园企业尽可能采用先进电镀工艺，提倡清洁生产理念。
（6）实施源头控制，并消减氰、铬等污染物的浓度和排放量，形成电镀废水“源头控制，集中处理”的管理模式，可在工业园区电镀废水集中处理工程中应用推广。
（7）东元致力于开发最经济的“水资源解决方案”，通过技术与革新，改善人类的生活环境。
