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拉链生产含重金属废水处理工艺

       随着金属制造、电镀、制革、造纸、医药等工业的发展，越来越多的含重金属废水直接或间接排放到水环境中。工业废水中有毒重金属主要包括铜、锌、镍、汞、镉、铅、铬等。与有机污染物不同的是，重金属不会衰减、不能被生物降解，水体一旦被重金属污染，很难被修复。因此，需采取有效的方法对重金属废水进行治理，减轻其对环境的危害。

       嘉兴某拉链生产企业建有年产金属拉链2000万条、尼龙拉链4800万条、塑钢拉链1000万条的生产线，具有覆盖沿海东部经济圈、辐射全球的生产营销体系。该公司在除油、清洗、固色等生产工序中产生含有较高浓度铜、锌、铬等重金属以及磷酸盐的生产废水。根据“三同时”的原则，该公司建设了废水处理设施，处理出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)及《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33／887-2013)要求，实现了纳管达标排放。

       1、设计水质、水量

       1.1 废水水量
       根据现场调研及取样分析，该企业所排放的生产废水主要包括固色工序产生的含铬废水，以及除油、清洗等工序产生的酸洗、磷化废液和清洗废水等。废水总量为100m3／d，其中包括含铬废水约2m3／d。废水处理设施设计运行20h／d，设计处理水量为5m3／h。

       1.2 设计进、出水水质
       根据取样分析结果，并类比同类型企业项目的废水水质情况，确定该企业的设计进水水质。废水呈酸性且pH值有所波动，主要污染指标包括总磷、总铜、总锌、总铬和六价铬等，不含镍、汞、镉和铅等污染物。根据当地环境保护局要求，废水经处理后需达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级标准，其中氨氮、总磷参照执行《工业企业废水氮、磷污染物问接排放限值》(DB33／887-2013)要求。

       设计进、出水水质如表1所示。

       2、处理工艺设计

       2.1 设计思路
       ①企业生产废水排放不均匀，且存在酸碱性不稳定的问题，因此需要设置一座调节池，对水量和水质进行均质平衡，以利于稳定处理。由于生产工艺中含除油工序，需在调节池前设置隔油池，以利于后续工艺处理。
       ②含铬废水需单独收集，采用还原方法将Cr6+还原成cr3+再中和沉淀去除，将总铬、六价铬处理到车间排放口标准后再与其他废水混合处理。
       ③废水中含铜、锌和磷较高，需采用物化处理才能达到排放标准。废水pH值较低，需配套酸碱中和处理。中和药剂选择石灰乳，可在调节pH的同时使Ca2+与磷酸盐反应形成磷酸钙沉淀而去除总磷。
       ④企业生产原料包括次亚磷酸钠，生产废水中含有次磷酸根，与石灰乳形成的次亚磷酸钙属于溶于水的物质，不会形成沉淀，因此需要另外投加氧化剂(NaClO)，将次磷酸根氧化，以形成磷酸钙沉淀。
       ⑤废水处理过程中产生的污泥属于危险固废，可采用隔膜式压滤机进行脱水处理，使污泥含水率降至60％以下，以减少危废的产生量。
       ⑥需设置一定容积的事故池，以应对生产过程或废水处理过程中的突发事件。
       ⑦设计中考虑采用容积较大的保障池，在水质检测合格后方可达标排放，若检测不合格可返回调节池或者事故池重新处理。

       2.2 工艺流程
       ①含铬废水单独收集，并通过泵将废水从集水池内提升进入还原反应槽，调节pH值，在酸性条件下向废水中加入还原剂(焦亚硫酸钠)，将Cr6+还原成Cr3+；加人中和药剂及PAM，废水中的Cr3+形成Cr(OH)3沉淀。经固液分离后，上清液排入综合调节池与其他废水一并处理；沉淀污泥排人污泥浓缩池。考虑到含铬废水水量较小，设置一个序批式反应桶，其反应、沉淀过程均在此桶内进行，每天处理一次。
       ②其他生产废水流经格栅拦污后自流进入调节池，与预处理后的含铬废水一并处理。调节池内设水泵，利用回流均化水质、水量。
       ③均化好的综合废水经泵提升至反应池1，反应池内设机械搅拌，并分别投加石灰乳，调节pH值至8～9，再投加PAC、PAM进行絮凝反应，然后通过沉淀池1进行泥水分离。石灰乳投加泵与pH计设置在线连锁控制，自动投加。
       ④为确保混凝沉淀效果，废水再通过二级混凝反应沉淀池，先投加NaClO将次磷酸钙氧化成磷酸钙沉淀，进一步通过投加混凝药剂去除废水中的重金属、TP等污染物。为确保重金属去除效果，设置重金属捕捉剂备用投加系统。
       ⑤混凝沉淀出水设pH值调整池，当pH值>9时，投加少量酸调整pH值至6～9。
       ⑥在排放口前设置保障池(观测池)，在检测合格后方可达标排放，若检测不合格可返回调节池或者事故池重新处理。
       ⑦沉淀池的污泥排放至污泥浓缩池，再经高压隔膜板框压滤机将污泥压滤至含水率<60％。由于污泥中含有铜、锌、铬等重金属，需按照危废处置规范进行处置，并按要求设置相应的暂存间。

       废水及污泥处理工艺流程如图1所示。

       3、主要构筑物及设备

       ①含铬废水收集池。有效容积2m3的塑料桶2个，用于储存含铬废水。
       ②含铬废水反应沉淀池。有效容积为3m3。的塑料桶1个，配备搅拌机1台。
       ③事故池。地下式钢混结构，1座，尺寸为4.0m×3.5m×2.2m，用于储存事故废水。配备提升泵1台，流量为5m3／h，扬程为150kPa，功率为1.1kW。
       ④调节池。采用V=20m3的塑料桶3个，有效容积共60m3，停留时间为14h。配备提升泵2台，流量为5m3／h，扬程为150kPa，功率为1.1kW；浮球液位计1套；电磁流量计1台。
       ⑤反应池1。钢防腐结构，1座，尺寸为3.0m×1.0m×2.0m，反应时间为1h。配备搅拌机3台，不锈钢材质，功率为0.75kW；在线pH计1台。
       ⑥沉淀池1。钢防腐结构，1座，尺寸为3.0m×3.0m×3.5m，表面负荷为0.55m3／(m2•h)。池内设PP斜板9m2；配备排泥泵2台，流量为10m3／h，扬程为100kPa，功率为1.1kW。
       ⑦反应池2。钢防腐结构，1座，尺寸为3.0m×1.0m×2.0m，反应时间1h。配备搅拌机3台，不锈钢材质，功率为0.75kW；在线pH计1台。
       ⑧沉淀池2。钢防腐结构，1座，尺寸为3.0m×3.0m×3.5m，表面负荷为0.55m3／(m2•h)。池内设PP斜板9m2；配备排泥泵2台，流量为10m3／h，扬程为100kPa，功率为1.1kW。
       ⑨pH调整池及观测池。钢防腐结构。1座，尺寸为3.0m×4.0m×3.0m，有效容积为30m3。配备在线pH计1台。
       ⑩标准排放口。钢防腐结构，1座，尺寸为1.0m×0.5m×0.5m。配备电磁流量计1台。
       ⑪污泥浓缩池。钢防腐结构，1座，尺寸为3.0m×3.0m×3.0m。配备污泥提升泵2台，流量为5m3／h，扬程为600kPa，功率为3kW；隔膜板框压滤机1台，过滤面积为30m2，压力为0.6MPa，功率为2.2kW。
       ⑫其他设备。V=1.5m3的溶加药装置5套，带加药泵、搅拌机，分别用于投加石灰乳、PAC、PAM、稀硫酸及次氯酸钠；V=50L的溶加药装置1套，带搅拌机，用于投加焦亚硫酸钠。

       4、工程调试

       与运行该工程于2015年5月建成，经过3个月的调试运行，处理效果稳定，对总磷、总铜、总锌、总铬、六价铬等主要污染物的去除效果明显，各项出水指标均达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级标准及《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33／887-2013)要求，通过了当地环保部门验收。

       验收监测结果如表2所示

       5、经济技术指标

       该工程废水处理规模为100m3／d。总投资约92.2万元，包括土建费用5万元，设备及安装费用87.2万元。废水处理运行成本约为4.14元/m3，包括人工费、药剂费、电费等，具体见表3。

       6、结语

       采用还原反应+中和沉淀法预处理拉链生产企业含铬废水，采用两级混凝沉淀工艺处理含磷及铜、锌重金属的综合废水，取得了较好的处理效果。实际运行结果显示，处理出水水质稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级标准以及《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33／887-2013)要求。废水处理规模为100m3／d，总投资为92.2万元，运行费用约4.14元／m3。

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