汽车零部件电镀重金属废水处理案例

某汽车零部件电镀园区重金属废水集中处理工程

项目背景

某省级汽车零部件产业园区内聚集了十二家电镀企业，主要对汽车紧固件、内饰冲压件、减震器活塞杆等零部件进行镀锌、镀镍、镀铬及镀铜加工。园区原有各企业自行处理废水，由于企业规模小、技术能力弱，经常发生超标排放现象，对周边水环境造成严重威胁。当地政府责令园区建设集中式电镀废水处理中心，统一收集处理园区内所有电镀废水。工程设计要求分质处理含氰废水、含铬废水、含镍废水、含锌铜废水及综合混合废水，处理后出水达到电镀污染物排放标准表三要求。

废水水质特征

经过对园区十二家企业废水排放的系统调研，确定各类废水的水量及水质如下：含氰废水每日排放八十立方米，总氰化物浓度二十至八十毫克每升，含铜五至十五毫克每升；含铬废水每日一百二十立方米，六价铬浓度三十至一百毫克每升，总铬三十五至一百一十毫克每升；含镍废水每日一百五十立方米，总镍浓度十五至六十毫克每升；含锌铜废水每日两百立方米，总锌五十至一百五十毫克每升，总铜八至二十五毫克每升；综合混合废水每日三百五十立方米，主要来自前处理酸洗、碱洗及地面冲洗水，含酸、碱、少量重金属及表面活性剂。全园区总计每日排放废水九百立方米。

工艺流程设计

集中处理工程采用“分质分流、物化沉淀、离子交换、膜浓缩”相结合的技术路线。各类废水通过园区架空管廊分别输送至处理中心相应储罐。具体工艺流程如下：

含氰废水进入调节罐后泵入两级破氰反应器。第一级破氰在碱性条件下进行，投加次氯酸钠，控制氧化还原电位值在三百至三百五十毫伏，pH值十至十一，反应时间三十分钟，将氰氧化为氰酸盐。第二级破氰在近中性条件下进行，投加次氯酸钠，控制氧化还原电位值在六百至七百毫伏，pH值七至八，反应时间三十分钟，将氰酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮气。破氰后的废水进入含氰沉淀池，投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺去除铜离子等。

含铬废水进入还原反应罐，投加焦亚硫酸钠，控制氧化还原电位值在二百至二百五十毫伏，pH值二点五至三，反应时间四十分钟，将六价铬还原为三价铬。还原后出水进入中和沉淀池，投加氢氧化钠调节pH至八至八点五，使三价铬和部分其他重金属形成氢氧化物沉淀。

含镍废水单独处理，首先进入pH调节罐用氢氧化钠调节pH至十点五至十一，使镍离子形成氢氧化镍沉淀。沉淀后上清液进入离子交换系统，离子交换树脂采用螯合型树脂，专门吸附残留的镍离子，确保出水总镍浓度低于每升零点一毫克。树脂饱和后用百分之五盐酸再生，再生液返回含镍废水调节罐重新处理。

含锌铜废水采用硫化物沉淀法处理。首先调节pH至七至八，投加硫化钠每升零点三克，使锌和铜形成极难溶的硫化物沉淀，再投加聚合氯化铝助凝，进入斜管沉淀池分离沉淀。

综合混合废水先经格栅和调节池，然后进入中和反应池用石灰乳调节pH至八至九，再进入混凝反应池，投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，最后进入辐流式沉淀池。各类废水经预处理后汇集至混合调节池。

混合调节池出水进入高效澄清池进一步去除悬浮物和残余重金属，然后进入多介质过滤器去除细小颗粒。过滤器出水进入超滤系统作为反渗透预处理，超滤膜采用外压式中空纤维膜，孔径零点零三微米。超滤产水进入反渗透系统进行脱盐和深度净化，反渗透采用一级两段设计，回收率百分之七十五。反渗透产水达到工业用水标准，回用于园区电镀生产线漂洗工序。反渗透浓水进入蒸发结晶系统，蒸发结晶产生的结晶盐经鉴定为危险废物，委托有资质单位处置。各股废水预处理产生的污泥分类收集，含氰污泥、含铬污泥、含镍污泥、混合污泥分别经板框压滤机脱水后，按照危险废物管理要求分别贮存和处置。

主要构筑物及设备参数

各类废水储罐均采用玻璃钢材质，容积分别为：含氰废水五十立方米两个，含铬废水八十立方米两个，含镍废水一百立方米两个，含锌铜废水一百二十立方米两个，综合废水两百立方米两个。两级破氰反应器容积各十五立方米，材质为不锈钢。还原反应罐容积二十立方米，材质为聚丙烯。含镍废水离子交换系统设置两个交换柱，每个交换柱树脂装填量两立方米。硫化物沉淀池采用斜管沉淀，表面负荷每小时每立方米一点五米。综合废水沉淀池为辐流式，直径十二米，水深四米。高效澄清池直径八米，水深五米，内置污泥回流系统。

多介质过滤器直径三米，高度四米，内填石英砂和无烟煤滤料。超滤系统安装膜组件二十支，每支膜面积五十平方米。反渗透系统采用抗污染反渗透膜元件九十六支，排列方式为十四比七。蒸发结晶系统采用机械蒸汽再压缩技术，蒸发能力为每日八十立方米。污泥脱水系统配置板框压滤机四台，过滤面积各一百平方米。

运行效果及经济分析

工程于二零二零年十一月建成投入运行。连续六个月监测数据显示：处理后出水中总氰化物未检出，六价铬未检出，总铬低于每升零点一毫克，总镍低于每升零点零五毫克，总铜低于每升零点一毫克，总锌低于每升零点五毫克，化学需氧量低于每升四十毫克，所有指标均满足电镀污染物排放标准中最严格的表三限值要求。废水综合回用率达到百分之七十二，每年可减少重金属排放量约十二吨。

工程总投资五千六百万元，其中土建工程一千八百万元，设备购置两千八百万元，安装工程五百万元，其他费用五百万元。运行成本每吨水十四点五元，具体构成包括：电费三点二元，药剂费六点五元（次氯酸钠、焦亚硫酸钠、硫化钠、氢氧化钠、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、酸、碱等），膜及树脂更换费二点二元，蒸发结晶处置费一点八元，污泥处置费零点五元，人工费零点三元。该工程的实施彻底解决了园区电镀废水污染问题，保障了区域水环境安全。