市政零排放工程中含銅廢水的處理方法

市政零排放工程中含銅廢水的處理方法

含銅廢水是典型的重金屬?gòu)U水，其主要污染物為銅。銅是人類生活中經(jīng)常接觸的一類金屬，而且是人體必需的微量元素。一般認(rèn)為銅的毒性很小，但長(zhǎng)期接觸過量后，銅會(huì)在肝、腦、腎等組織中沉積，刺激消化系統(tǒng)，引起腹痛、嘔吐，表現(xiàn)為威爾遜（Wilson）氏癥。當(dāng)水中銅的質(zhì)量濃度達(dá)0.01mg/L時(shí)，對(duì)水體自凈有明顯抑制作用；超過5mg/L會(huì)產(chǎn)生異味，超過15mg/L就無(wú)法飲用。因此，若將含銅廢水未經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人體健康目前，對(duì)于含銅廢水的常用處理方法主要包括沉淀法、氧化還原法、離子交換法、吸附法、電解法和膜分離法等。其中沉淀法和氧化還原法在工程應(yīng)用最為廣泛，但投資運(yùn)行成本較高，而且存在著二次污染和不能回收重金屬的問題；吸附法適用于處理低含量銅廢水，投資運(yùn)行成本較低且無(wú)二次污染，但是重金屬回用率較低；電解法無(wú)二次污染且能回收重金屬但能耗較高；離子交換法和膜分離法雖少見于工程應(yīng)用，但均無(wú)二次污染且能回收重金屬，其中膜分離法處理含銅廢水的濃度范圍遠(yuǎn)大于離子交換法經(jīng)上述方法處理后，含銅廢水出水一般均可達(dá)到GB8978-1996一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中總銅質(zhì)量濃度排放限值0.5mg/L的要求1電鍍及清洗等工序?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的影響湖南長(zhǎng)沙某公司主要生產(chǎn)制造電子元件、印制電路板等電子材料，生產(chǎn)制作過程中的電解、電泳、電鍍及清洗等工序會(huì)產(chǎn)生大量的含銅廢水，若未經(jīng)處理直接進(jìn)入市政管網(wǎng)，將會(huì)極大地影響水體生態(tài)環(huán)境，威脅人類健康。該工程設(shè)計(jì)處理能力為4000m本零排放工程中工業(yè)廢水主要回用于生產(chǎn)工序中，故出水水質(zhì)按環(huán)評(píng)要求應(yīng)執(zhí)行GB/T19923-2005的工藝產(chǎn)品用水標(biāo)準(zhǔn)2流程和主要設(shè)備2.1混凝沉淀池+反滲透系統(tǒng)針對(duì)原水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求，采用的工藝流程如圖1所示。廢水進(jìn)入原水調(diào)節(jié)池中進(jìn)行曝氣并攪拌均勻后，引流至pH調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH及水質(zhì)水量，隨后經(jīng)提升泵提升至混凝沉淀池；在混凝沉淀池內(nèi)加入聚合氯化鋁（PAC）、聚丙烯酰胺（PAM）以形成更易沉淀的絮凝體，降低部分COD、SS；在絮凝沉淀池繼續(xù)絮凝沉淀（重金屬CuMBR出水經(jīng)原水泵加壓進(jìn)入碳濾池過濾，去除水中的SS、膠體等雜質(zhì)后，進(jìn)入超濾裝置進(jìn)一步去除大分子有機(jī)物、膠體、細(xì)菌等；超濾出水流經(jīng)保安過濾器后，進(jìn)入反滲透裝置去除水中的多余重金屬離子、有機(jī)物和鹽分。最終，RO淡水進(jìn)入回用水池再回用于生產(chǎn)車間，RO濃水經(jīng)濃縮減量后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶裝置，濃縮液回流處理，結(jié)晶體打包后轉(zhuǎn)運(yùn)處置。2.2主要結(jié)構(gòu)、設(shè)備和參數(shù)2.2.1混凝沉淀池和mbr池1）調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池主要用于存儲(chǔ)廢水，并通過曝氣和水力攪拌充分混合，穩(wěn)定廢水濃度，為生化系統(tǒng)提供穩(wěn)定的污染負(fù)荷。調(diào)節(jié)池設(shè)置4座，尺寸均為13.6m×5.0m×7.0m,HRT為6.5h，全地埋式鋼砼結(jié)構(gòu)，每座池內(nèi)均設(shè)置2臺(tái)回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)曝氣，1用1備。2)pH調(diào)節(jié)池。pH調(diào)節(jié)池主要調(diào)節(jié)水體pH及水質(zhì)水量，為下一步混凝做好酸堿環(huán)境的準(zhǔn)備。pH調(diào)節(jié)池設(shè)置4座，尺寸均為3.1m×2.5m×5.5m，地上式鋼結(jié)構(gòu)，反應(yīng)時(shí)間≥30min。每座池內(nèi)配機(jī)械攪拌機(jī)2套，1用1備，配套使用空氣攪拌曝氣管網(wǎng)。3）混凝沉淀池。廢水中難以沉淀的顆粒在混凝劑或絮凝劑的凝聚作用下形成絮凝體后得以去除，混凝沉淀池既能降低原水的色度、濁度，還能去除廢水中的各類有毒有害污染物?；炷恋沓卦O(shè)置4座，尺寸均為3.1m×2.5m×5.5m，地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，混凝反應(yīng)時(shí)間≥30min，通過加入NaOH調(diào)節(jié)pH在11～12，并在池中增設(shè)曝氣攪拌裝置，確保重金屬離子形成沉淀。4)pH回調(diào)池。pH回調(diào)池和pH調(diào)節(jié)池作用基本相同。pH回調(diào)池設(shè)置4座，尺寸均為3.1m×2.5m×5.5m，地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，反應(yīng)時(shí)間≥30min。每座池內(nèi)配2套空氣攪拌管和pH計(jì)，1用1備。5）水解酸化池。廢水中的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)在水解酸化池內(nèi)被截留吸附，池中的水解細(xì)菌將大分子難溶性有機(jī)物進(jìn)行水解酸化轉(zhuǎn)變?yōu)橐捉到獾男》肿游镔|(zhì)，同時(shí)部分有機(jī)物也被降解，從而提高廢水的可生化性，利于后續(xù)生化處理。水解酸化池設(shè)置4座，設(shè)計(jì)COD容積負(fù)荷均為2.5kg/（m6）接觸氧化池。接觸氧化池可有效去除水中的BOD7)MBR池。MBR池出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定，出水懸浮物和濁度接近于零，還可以去除氨氮等難降解有機(jī)物，同時(shí)該工藝剩余污泥量少，理論上甚至可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放。本工程中浸沒式MBR膜池設(shè)置4座，尺寸均為7.7m×3.15m×7.0m，地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。膜池運(yùn)行方式采用運(yùn)行9min停1min的運(yùn)行方式，每1h反洗1min，每天總共運(yùn)行21.25h，膜系統(tǒng)曝氣采用間歇式曝氣，曝30s停90s。同時(shí)注意膜池進(jìn)水要求pH在2～10，溫度在0～38℃，動(dòng)植物性油、礦物性油的質(zhì)量濃度分別≤5、≤3mg/L；膜池進(jìn)水不得含有纖維狀、碎屑薄片狀等傷害膜絲的物質(zhì)，如纖維屑、毛發(fā)，也不得含有對(duì)膜有破壞所作用的溶劑、絮凝劑等物質(zhì)。8)MBR產(chǎn)水池。MBR產(chǎn)水池主要是為后續(xù)系統(tǒng)運(yùn)行、膜系統(tǒng)反洗以及清洗提供水源，共設(shè)置4座，體積均≥82m9）污泥濃縮池。污泥濃縮池就是通過污泥增稠來降低污泥的含水率和減小污泥的體積，從而降低后續(xù)處理費(fèi)用。污泥濃縮池設(shè)置4座，池體尺寸為3.6m×3.1m×5.5m，地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。2.2.2ro系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況1）碳濾池。碳濾池以活性炭為過濾介質(zhì)，利用活性炭的吸附能力，去除一般生化處理和物化處理難以去除的微量污染物質(zhì)，進(jìn)一步凈化水質(zhì)。碳濾池設(shè)置4座，池體尺寸為6m×2.8m×4.5m，填料高度為1.5m。濾池濾速為4.5m/h，反洗周期3d，水洗強(qiáng)度為15L/（m2）超濾系統(tǒng)（UF）。超濾系統(tǒng)主要包括纖維過濾器、精密過濾器、超濾本體裝置和膜組件化學(xué)清洗裝置等。作為反滲透的預(yù)處理工藝，超濾系統(tǒng)可以有效去除廢水中的細(xì)小懸浮物、膠體微粒和細(xì)菌等雜質(zhì)，使出水滿足反滲透進(jìn)水要求。工程采用SFP-2860超濾膜元件，共2套，膜絲為中空纖維，材質(zhì)H-PVDF，處理量110m本工程采用超濾系統(tǒng)對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，有效減少了反滲透膜元件污堵和結(jié)垢現(xiàn)象，且PVDF材質(zhì)的中空纖維超濾膜元件的膜絲機(jī)械強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)，長(zhǎng)期運(yùn)行成本低3)RO系統(tǒng)。RO系統(tǒng)能夠有效去除水中的溶解鹽、金屬離子、膠體、細(xì)菌和大部分有機(jī)物等雜質(zhì)。采用德國(guó)的SUPERRO-90元件，該元件具有良好的化學(xué)品耐受性和性能穩(wěn)定性。在同等條件下進(jìn)行廢水減量化處理時(shí)，該膜回收率更高、蒸餾費(fèi)用更少。一級(jí)RO膜和二級(jí)RO膜各設(shè)置2套，主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。4)RO濃水蒸發(fā)結(jié)晶裝置。RO濃水蒸發(fā)結(jié)晶裝置可對(duì)廢水RO濃液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，高效回收結(jié)晶廢鹽，實(shí)現(xiàn)工藝的零排放要求。濃水蒸發(fā)結(jié)晶裝置設(shè)置2套，每套蒸發(fā)量為4230kg/h。3系統(tǒng)運(yùn)行效果本工程自2018年3月調(diào)試完成，投入使用后，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于GB/T19923-2005的工藝產(chǎn)品用水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了廠方的超純水進(jìn)水條件要求。3.1Cu系統(tǒng)調(diào)試完成后半年內(nèi)對(duì)Cu由圖2可知，原水Cu3.2cod的去除效果系統(tǒng)調(diào)試完成后半年內(nèi)對(duì)COD的去除效果如圖3所示。由圖3可知，原水COD在400～650mg/L波動(dòng)，經(jīng)過預(yù)處理、MBR、UF、RO處理后，最終出水COD平均為2.54mg/L，優(yōu)于GB/T19923-2005的工藝產(chǎn)品用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到廠方設(shè)計(jì)出水要求，COD平均去除率達(dá)到了99.55%。3.3ss的的測(cè)定系統(tǒng)調(diào)試完成后半年內(nèi)對(duì)SS的去除效果如圖4所示。由圖4可知，原水SS的質(zhì)量濃度在7.5～16.5mg/L波動(dòng)，經(jīng)過預(yù)處理、MBR、UF、RO處理后，最終出水未檢出SS，同時(shí)滿足GB/T19923-2005的工藝產(chǎn)品用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和廠方設(shè)計(jì)出水要求，SS去除率達(dá)到了100%。3.4NH系統(tǒng)調(diào)試完成后半年內(nèi)對(duì)NH由圖5可知，原水NH3.5電導(dǎo)率的變化系統(tǒng)調(diào)試完成后半年內(nèi)對(duì)電導(dǎo)率的變化如圖6所示。由圖6可知，原水電導(dǎo)率在7.5～11.5mS/cm之間波動(dòng)，經(jīng)過預(yù)處理、MBR、UF