無錫電鍍絡(luò)合一體化廢水處理設(shè)施工藝介紹

煙氣洗滌是危險(xiǎn)廢物焚燒系統(tǒng)煙氣凈化的重要工藝環(huán)節(jié)，亦是確保煙氣達(dá)標(biāo)排放的環(huán)節(jié)，由于危險(xiǎn)廢物的種類繁多、成分復(fù)雜，煙氣洗滌產(chǎn)生的高鹽廢水具有雜鹽含量較高的特點(diǎn)，且含有較高的有機(jī)污染物，pH偏堿性。該高鹽廢水不適合采用物化或生物處理技術(shù)，反滲透技術(shù)雖可以解決高鹽廢水的減量，但反滲透產(chǎn)生的高含鹽濃縮液的出路更為棘手。

近年來，隨著環(huán)評(píng)對(duì)污染物排放總量控制日益嚴(yán)格，絕大多數(shù)危險(xiǎn)廢物綜合處理廠執(zhí)行廢水處理達(dá)標(biāo)后“零"排放，為此，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的高效減量與達(dá)標(biāo)處理迫在眉睫。本研究結(jié)合某危廢處理廠的高鹽廢水處理工程，探索多效蒸發(fā)工藝在高鹽廢水處理工藝設(shè)計(jì)中相關(guān)重要工藝流程的選取與關(guān)鍵參數(shù)的取值，以期為類似工程提供參考與借鑒。

多效蒸發(fā)是一個(gè)多級(jí)串聯(lián)濃縮過程，其中各效操作參數(shù)與單效蒸發(fā)相同，但各效過程參數(shù)相互制約。一般而言，增加效數(shù)可以提高蒸發(fā)處理的經(jīng)濟(jì)性，但由于存在溫度差損失，效數(shù)不可能無限制地增加。針對(duì)無機(jī)鹽溶液的蒸發(fā)，目前一般選擇二~四效蒸發(fā)。

根據(jù)多效蒸發(fā)中物料與二次蒸汽的流向不同，多效蒸發(fā)細(xì)分為平流、順流和逆流等多種蒸發(fā)工藝。

危廢焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高鹽廢水總?cè)芙夤腆w（Total Dissolved Solids，TDS）含量較高，且含有一定的雜質(zhì)、懸浮物（Suspended Solids，SS）和CODCr，黏度較大，適合選用逆流式三效蒸發(fā)工藝。

2、工藝流程與設(shè)計(jì)參數(shù)

多效蒸發(fā)工藝計(jì)算遵循物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。計(jì)算內(nèi)容包括加熱蒸汽（生蒸汽）的消耗量、各效蒸發(fā)量以及各效傳熱面積。多效蒸發(fā)的計(jì)算一般采用試算法。

在此次實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)試劑基礎(chǔ)上，進(jìn)行工業(yè)廢水污染物排放對(duì)河流生態(tài)環(huán)境影響實(shí)驗(yàn)。針對(duì)此次實(shí)驗(yàn)采取的河流水樣品，測(cè)定水樣品中，氮磷濃度、水環(huán)境質(zhì)量等參數(shù)值，從而確定工業(yè)廢水污染物排放對(duì)河流生態(tài)環(huán)境影響。

采取某城市的工業(yè)廢水，分別倒入此次實(shí)驗(yàn)采集的河流水樣品中，并將其靜置30天，每隔5天，采用時(shí)間控制器、掃描電子顯微鏡、單佛pH計(jì)、化學(xué)元素檢測(cè)儀等設(shè)備，測(cè)定一次摻入廢水的河流水樣，采集此次實(shí)驗(yàn)，所需的河流水樣品參數(shù)并記錄。觀察河流水樣品氮磷濃度等兩個(gè)參數(shù)的變化；而河流水質(zhì)量，則每隔2天檢測(cè)一次，采用化學(xué)元素檢測(cè)儀設(shè)備，檢測(cè)鈣、鎂等元素質(zhì)量，判斷河流水樣品水質(zhì)硬度，并采用無菌生理鹽水和氯化鈉兩種試劑，檢測(cè)不同河流水質(zhì)量下的微生物變化，從而得出河流水質(zhì)量。判斷工業(yè)廢水，排放進(jìn)河流當(dāng)中時(shí)，對(duì)河流生態(tài)環(huán)境造成的影響。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要采用超聲清洗儀設(shè)備，對(duì)此次實(shí)驗(yàn)所用的所有實(shí)驗(yàn)器具，進(jìn)行清洗，并將實(shí)驗(yàn)藥劑、器材整理、歸位。

1．3 采集河流樣品

此次采集河流水樣，將采集未被工業(yè)廢水污染，正常河流水質(zhì)的河流水樣品。采集河流水樣時(shí)，選擇高密度聚乙烯塑料瓶作為采樣容器。在采樣之前，采用超聲清洗儀對(duì)采樣容器進(jìn)行清洗，確定采樣器具清洗干凈后，采用電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，進(jìn)行風(fēng)干處理，確保采樣器中，不存在影響采樣水質(zhì)的物質(zhì)，影響此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在采樣過程中，需要讓采集的河流水樣，在自動(dòng)采樣器中，蕩洗2～3次。采集水樣品時(shí)，采用時(shí)間控制器，控制河流水樣品采集時(shí)間，并計(jì)算水樣保存時(shí)間，避免水樣出現(xiàn)質(zhì)量問題，影響實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。采樣結(jié)束后，需要仔細(xì)檢查水樣采集結(jié)果，保證采集到的水樣，符合此次實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量要求。當(dāng)水樣存儲(chǔ)至采樣容器中時(shí)，需要對(duì)水樣采取簡(jiǎn)單的保存工作。在此次實(shí)驗(yàn)中，河流水樣中會(huì)存在一定的重金屬離子、微生物等，采用單佛pH計(jì)測(cè)定河流酸堿值，通過鹽酸和硫酸，控制水樣的PH值，保存水樣，并加入氨氮離子，抑制水樣出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)。當(dāng)河流水樣運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室時(shí)，需要對(duì)水樣質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，確定水樣是否合格，當(dāng)水樣為合格品時(shí)，采用避光的方式，在0℃～4℃左右的溫度下，進(jìn)行保存。至此，完成河流水樣采集。

1．4 計(jì)算河流參數(shù)

完成河流水樣采集后，對(duì)河流水樣中的成分進(jìn)行分析，由于河流水受到工業(yè)廢水污染后，存在氮磷濃度增加現(xiàn)象，引起河流內(nèi)的藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象，導(dǎo)致河流出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象，水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象時(shí)，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優(yōu)勢(shì)的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現(xiàn)藍(lán)色、綠色、紅色、棕色、乳白色等，藻類在水體中占據(jù)的空間越來越大，使魚類活動(dòng)的空間越來越小，不僅如此，藻類過度生長(zhǎng)繁殖，將造成水中溶解氧的急劇變化，藻類的呼吸作用和死亡的藻類的分解作用消耗大量的氧，有可能在一定時(shí)間內(nèi)使水體處于嚴(yán)重缺氧狀態(tài)，嚴(yán)重影響魚類的生存。而且水體富營養(yǎng)化嚴(yán)重影響水體的利用，水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，水就不能被人畜直接利用。大量生物和有機(jī)物殘?bào)w沉積于水的底層，在缺氧情況下，被一些微生物分解，產(chǎn)生甲烷、硫化氫等有害氣體。富營養(yǎng)化的水體中還存在能使人畜中毒受害的亞硝酸鹽和硝酸鹽物質(zhì)。出現(xiàn)富營養(yǎng)化現(xiàn)象的水體，不僅影響水體的處理和利用，造成水生經(jīng)濟(jì)生物(如魚類)的損失，而且恢復(fù)水體的清潔需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

工業(yè)園區(qū)是指在一定的地域空間范圍內(nèi)，通過集中配置基礎(chǔ)設(shè)施以及政府制定相關(guān)的優(yōu)惠政策，吸引或引導(dǎo)工業(yè)企業(yè)及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)進(jìn)駐本地區(qū)。。在這樣一個(gè)工業(yè)共同體中，每個(gè)成員單位通過集體化管理，共同承擔(dān)部分生產(chǎn)、運(yùn)行成本，同時(shí)也可以獲得更大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。然而，隨著工業(yè)園區(qū)規(guī)模的擴(kuò)大，其內(nèi)部各行業(yè)的企業(yè)隨之增加，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，各企業(yè)排放的廢水也給當(dāng)?shù)刭Y源和環(huán)境帶來了巨大壓力。所以工業(yè)園區(qū)廢水處理對(duì)我國生態(tài)文明建設(shè)和綠色發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施具有重要意義。

2、工業(yè)園區(qū)水污染問題

2.1 工業(yè)園區(qū)廢水的特點(diǎn)

工業(yè)園區(qū)的廢水主要來自園區(qū)內(nèi)各企業(yè)產(chǎn)生的廢水和廢液。據(jù)《工業(yè)園區(qū)廢水處理管理政策研究報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，截止至2018年9月，我國已有省級(jí)及以上工業(yè)園2411家，市縣級(jí)工業(yè)園則達(dá)到了40000多家。而在省級(jí)及以上工業(yè)園中，廢水處理設(shè)施建成率為97%，僅工業(yè)廢水和生活廢水兩項(xiàng)的年處理總量就高達(dá)971億噸。而近年來，多地出現(xiàn)工業(yè)園區(qū)水污染事件的報(bào)道，表現(xiàn)出該方面政策及管理的不完善。隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的出臺(tái)，工業(yè)園區(qū)的廢水處理也面臨著更高的處理要求。

由于園區(qū)內(nèi)各企業(yè)客觀上存在行業(yè)、生產(chǎn)條件、產(chǎn)品類型、設(shè)備性能和管理水平等的差異，導(dǎo)致各企業(yè)流入廢水處理廠的廢水的水質(zhì)、水量會(huì)有很大差別，因此，與城市廢水處理廠的廢水相比，工業(yè)園區(qū)所接納的廢水的水量和水質(zhì)變化巨大，且具有污染物濃度高、種類多、毒性高、難生物降解等特點(diǎn)。正因如此，使得工業(yè)園區(qū)廢水處理廠的處理系統(tǒng)通常缺乏針對(duì)性的設(shè)計(jì)和缺乏管理經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)物理+生化處理也難以使其出水達(dá)標(biāo)排放。

2.2 工業(yè)園區(qū)廢水排放要求

在一般情況下，根據(jù)企業(yè)所屬行業(yè)類別，國家制定了各行業(yè)的具有針對(duì)性的排放標(biāo)準(zhǔn)。而由于工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)所屬行業(yè)不定，且工業(yè)園廢水往往統(tǒng)入廢水廠，經(jīng)廢水廠處理后外排，其排放要求往往由工業(yè)園所在地的排放條件來決定。若園區(qū)廢水廠將廢水處理后納入市政管網(wǎng)，則其處理后的廢水各指標(biāo)需達(dá)到《廢水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《廢水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343-2010)的要求。若園區(qū)廢水廠的進(jìn)水成分復(fù)雜，生物難降解且含有有毒有害物質(zhì)，則執(zhí)行GB8978-1996的一級(jí)或二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)來控制。

無錫電鍍絡(luò)合一體化廢水處理設(shè)施工藝介紹

2.3 工業(yè)園區(qū)廢水處理概況

目前常見的工業(yè)園區(qū)廢水處理廠的主要工藝為“預(yù)處理-生化處理"三級(jí)處理模式。近年來，隨著園區(qū)內(nèi)各行各業(yè)企業(yè)工藝的迭代升級(jí)，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中往往會(huì)產(chǎn)生更復(fù)雜的難生物降解有機(jī)物，隨管網(wǎng)進(jìn)入園區(qū)廢水廠，導(dǎo)致廢水中的COD更難以降至達(dá)標(biāo)排放。大量研究及應(yīng)用表明，在生化處理后接深度處理的三級(jí)處理模式能有效降低印染廢水中的COD，是使廢水達(dá)標(biāo)排放的有效方法。深度處理過程主要包括物理吸附、曝氣生物濾池、高級(jí)氧化技術(shù)、膜生物反應(yīng)器等，主要目的是將生化階段的尾水進(jìn)行進(jìn)一步處理，使其能達(dá)標(biāo)排放或外排。在實(shí)際應(yīng)用中，主要是通過組合工藝，綜合各處理單元的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高各處理單元的處理能力。在上述深度處理工藝中，以高級(jí)氧化技術(shù)及其與其他技術(shù)的組合應(yīng)用較為廣泛。

3、高級(jí)氧化技術(shù)簡(jiǎn)介

高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced Oxidation Processes，AOPs)是通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基(?OH)，并利用?OH的強(qiáng)氧化性對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行處理的一種處理技術(shù)。廢水中高級(jí)氧化處理的機(jī)理大致分為以下兩步：(1)?OH的產(chǎn)生：O3、H2O2等氧化劑在一定條件下產(chǎn)生氧化能力的?OH。?OH的氧化電位為2.80eV，氧化性僅次于氟(2.87eV)，具有能有效地降解和去除有機(jī)污染物的能力；(2)有機(jī)污染物的分解：?OH在極短時(shí)間內(nèi)將大分子有機(jī)物氧化分解成小分子有機(jī)物，甚至能夠礦化為CO2、H2O。因此，經(jīng)過高級(jí)氧化過程后，廢水的可生化性往往在一定程度上有所提高。正因如此，高級(jí)氧化技術(shù)具有反應(yīng)速度快、適用范圍廣、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)，且一般具有良好的處理效果。隨著近年來排放標(biāo)準(zhǔn)的提升，該技術(shù)也逐漸應(yīng)用于各行業(yè)的廢水深度處理過程中。根據(jù)高級(jí)氧化技術(shù)中使用的不同的氧化劑或反應(yīng)形式，該技術(shù)主要分為臭氧氧化、光化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化與芬頓氧化等，而實(shí)際工程中以臭氧氧化和芬頓氧化較為常見。下面對(duì)工業(yè)園區(qū)廢水處理廠的常見的幾種高級(jí)氧化技術(shù)進(jìn)行概括，并對(duì)其應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，以期為相關(guān)研究人員和工程技術(shù)人員提供有益參考。

3.1 臭氧氧化工藝

O3作為一種強(qiáng)氧化劑，在任何pH條件均可與水中的污染物成分進(jìn)行反應(yīng)，其產(chǎn)物為小分子有機(jī)物、H2O、CO2，故其不會(huì)造成二次污染。臭氧分子與污染物成分的反應(yīng)方式主要包含兩種：(1)緩慢且有選擇性的直接氧化作用；(2)O3分子在廢水中經(jīng)過一系列反應(yīng)生成?OH，生成的?OH與有機(jī)污染物分子反應(yīng)從而對(duì)其進(jìn)行去除。兩種反應(yīng)方式中，后者具有更強(qiáng)的氧化性，反應(yīng)速率更快，且具有無選擇性。

然而，常規(guī)臭氧氧化工藝在實(shí)際應(yīng)用中也有一定的局限性：?OH的生成速率低，在實(shí)際工程中難以達(dá)到所需處理量的要求；此外，該工藝的運(yùn)行維護(hù)成本高，對(duì)廢水水質(zhì)的要求較高，無法應(yīng)對(duì)實(shí)際運(yùn)行過程中水質(zhì)水量驟變的情況；此外，運(yùn)行過程中臭氧對(duì)設(shè)備的腐蝕也不可忽視。

為了提升臭氧催化過程的處理效率，目前主要有如下三種改進(jìn)方法：

(1)臭氧催化氧化：使用Fe2+、Mn2+、NaOH等催化劑促進(jìn)?OH的生成，通過?OH將難生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子甚至礦化為H2O、CO2而排出體系。

(2)H2O2/O3：H2O2是廢水處理過程中常用的氧化劑。H2O2可以與O3反應(yīng)，產(chǎn)生無選擇性的?OH進(jìn)而與污染物分子反應(yīng)。O3/H2O2的反應(yīng)條件溫和、設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低，且可以一定程度上增加水的可生化性。

(3)UV/O3：在UV/O3過程中，紫外光在水存在下將臭氧轉(zhuǎn)化為氧分子和原子氧。原子氧進(jìn)一步生成H2O2，在UV作用下，H2O2分解形成羥基自由基。UV/O3對(duì)COD的去除效率工藝通常比單獨(dú)的臭氧或UV的效率更高，但是其在能源效率上不如H2O2/UV或H2O2/O3，因?yàn)榕cH2O2相比，O3在水中的溶解度低，抑制了反應(yīng)的進(jìn)行。因此，如果污染物濃度較高，運(yùn)行成本也可能會(huì)隨之升高。目前，已有部分關(guān)于UV/H2O2/O3組合工藝的研究。

3.2 Fenton氧化工藝

芬頓氧化法的原理是通過Fe2+與H2O2反應(yīng)生成的?OH與廢水中的有機(jī)污染物反應(yīng)，從而達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。

Fenton反應(yīng)的機(jī)理起源于1934年Harber和Weiss提出的自由基氧化機(jī)理，即?OH氧化有機(jī)污染物生成CO2和H2O，其中包含了一系列的復(fù)雜反應(yīng)。

影響Fenton氧化反應(yīng)的因素主要包含停留時(shí)間、反應(yīng)溫度、藥劑的投加量以及廢水的pH。芬頓反應(yīng)能有效去除多種有機(jī)污染物，且對(duì)反應(yīng)條件要求不高。

此外，也有部分基于Fenton工藝的改進(jìn)型工藝，例如電芬頓、光芬頓、超聲芬頓及各種改進(jìn)Fenton的組合技術(shù)，這些技術(shù)已被證明具備一定的研究和實(shí)踐價(jià)值。

3.3 光化學(xué)氧化

光化學(xué)氧化技術(shù)是在通過光催化劑在紫外或可見光照下發(fā)生電子的躍遷，產(chǎn)生?OH、?O、h+來對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行氧化還原降解的技術(shù)。光催化氧化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下：反應(yīng)條件溫和；可以應(yīng)用于大多數(shù)難降解有機(jī)廢水的處理；對(duì)微生物、部分無機(jī)物均有一定的處理效果；處理后的產(chǎn)物無二次污染。

光化學(xué)氧化法具有反應(yīng)條件溫和，運(yùn)行成本低而且易于與其他高級(jí)氧化技術(shù)聯(lián)用等優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)用中也有一些不足，比如催化劑的制備成本高，光利用效率不高，且有可能產(chǎn)生毒素更大的中間產(chǎn)物，催化劑回收存在很大的難度等，所以還需要繼續(xù)深入的研究，才能夠推動(dòng)其在實(shí)際水處理中的應(yīng)用和推廣。

3.4 電化學(xué)氧化工藝

電化學(xué)氧化技術(shù)是在常溫常壓下，通過陽極放電產(chǎn)生?OH而對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行去除的技術(shù)。電化學(xué)氧化法的優(yōu)點(diǎn)是幾乎不會(huì)產(chǎn)生二次污染，且反應(yīng)條件溫和、裝置簡(jiǎn)單，建造成本低。目前，國外已發(fā)展出陽極氧化工藝(anodic oxidation)、電芬頓(electro-Fenton)、光電芬頓(photoelectro-Fenton)、太陽光電芬頓(solarphotoelectro-Fenton)等工藝并有一部分應(yīng)用實(shí)例。但電催化在實(shí)際運(yùn)行中存在氧化效率低，耗電量大，穩(wěn)定性不高，裝置運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高等缺陷，所以目前電化學(xué)氧化法仍處于實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用摸索階段，要大規(guī)模應(yīng)用到工業(yè)中，還需要進(jìn)一步的優(yōu)化工藝參數(shù)，提高電化學(xué)氧化法的反應(yīng)效率。