无锡电镀络合一体化废水处理设施工艺介绍

无锡电镀络合一体化废水处理设施工艺介绍

烟气洗涤是危险废物焚烧系统烟气净化的重要工艺环节，亦是确保烟气达标排放的环节，由于危险废物的种类繁多、成分复杂，烟气洗涤产生的高盐废水具有杂盐含量较高的特点，且含有较高的有机污染物，pH偏碱性。该高盐废水不适合采用物化或生物处理技术，反渗透技术虽可以解决高盐废水的减量，但反渗透产生的高含盐浓缩液的出路更为棘手。

近年来，随着环评对污染物排放总量控制日益严格，绝大多数危险废物综合处理厂执行废水处理达标后“零"排放，为此，实现高盐废水的高效减量与达标处理迫在眉睫。本研究结合某危废处理厂的高盐废水处理工程，探索多效蒸发工艺在高盐废水处理工艺设计中相关重要工艺流程的选取与关键参数的取值，以期为类似工程提供参考与借鉴。

多效蒸发是一个多级串联浓缩过程，其中各效操作参数与单效蒸发相同，但各效过程参数相互制约。一般而言，增加效数可以提高蒸发处理的经济性，但由于存在温度差损失，效数不可能无限制地增加。针对无机盐溶液的蒸发，目前一般选择二~四效蒸发。

根据多效蒸发中物料与二次蒸汽的流向不同，多效蒸发细分为平流、顺流和逆流等多种蒸发工艺。

危废焚烧系统产生的高盐废水总溶解固体（Total Dissolved Solids，TDS）含量较高，且含有一定的杂质、悬浮物（Suspended Solids，SS）和CODCr，黏度较大，适合选用逆流式三效蒸发工艺。

2、工艺流程与设计参数

多效蒸发工艺计算遵循物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算内容包括加热蒸汽（生蒸汽）的消耗量、各效蒸发量以及各效传热面积。多效蒸发的计算一般采用试算法。

在此次实验准备的实验试剂基础上，进行工业废水污染物排放对河流生态环境影响实验。针对此次实验采取的河流水样品，测定水样品中，氮磷浓度、水环境质量等参数值，从而确定工业废水污染物排放对河流生态环境影响。

采取某城市的工业废水，分别倒入此次实验采集的河流水样品中，并将其静置30天，每隔5天，采用时间控制器、扫描电子显微镜、单佛pH计、化学元素检测仪等设备，测定一次掺入废水的河流水样，采集此次实验，所需的河流水样品参数并记录。观察河流水样品氮磷浓度等两个参数的变化；而河流水质量，则每隔2天检测一次，采用化学元素检测仪设备，检测钙、镁等元素质量，判断河流水样品水质硬度，并采用无菌生理盐水和氯化钠两种试剂，检测不同河流水质量下的微生物变化，从而得出河流水质量。判断工业废水，排放进河流当中时，对河流生态环境造成的影响。

当实验结束后，需要采用超声清洗仪设备，对此次实验所用的所有实验器具，进行清洗，并将实验药剂、器材整理、归位。

1．3 采集河流样品

此次采集河流水样，将采集未被工业废水污染，正常河流水质的河流水样品。采集河流水样时，选择高密度聚乙烯塑料瓶作为采样容器。在采样之前，采用超声清洗仪对采样容器进行清洗，确定采样器具清洗干净后，采用电热恒温鼓风干燥箱，进行风干处理，确保采样器中，不存在影响采样水质的物质，影响此次实验结果。在采样过程中，需要让采集的河流水样，在自动采样器中，荡洗2～3次。采集水样品时，采用时间控制器，控制河流水样品采集时间，并计算水样保存时间，避免水样出现质量问题，影响实验检测结果。采样结束后，需要仔细检查水样采集结果，保证采集到的水样，符合此次实验的质量要求。当水样存储至采样容器中时，需要对水样采取简单的保存工作。在此次实验中，河流水样中会存在一定的重金属离子、微生物等，采用单佛pH计测定河流酸碱值，通过盐酸和硫酸，控制水样的PH值，保存水样，并加入氨氮离子，抑制水样出现氧化还原反应。当河流水样运至实验室时，需要对水样质量进行检测，确定水样是否合格，当水样为合格品时，采用避光的方式，在0℃～4℃左右的温度下，进行保存。至此，完成河流水样采集。

1．4 计算河流参数

完成河流水样采集后，对河流水样中的成分进行分析，由于河流水受到工业废水污染后，存在氮磷浓度增加现象，引起河流内的藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象，导致河流出现富营养化现象，水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、绿色、红色、棕色、乳白色等，藻类在水体中占据的空间越来越大，使鱼类活动的空间越来越小，不仅如此，藻类过度生长繁殖，将造成水中溶解氧的急剧变化，藻类的呼吸作用和死亡的藻类的分解作用消耗大量的氧，有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态，严重影响鱼类的生存。而且水体富营养化严重影响水体的利用，水体富营养化现象一旦出现，水就不能被人畜直接利用。大量生物和有机物残体沉积于水的底层，在缺氧情况下，被一些微生物分解，产生甲烷、硫化氢等有害气体。富营养化的水体中还存在能使人畜中毒受害的亚硝酸盐和硝酸盐物质。出现富营养化现象的水体，不仅影响水体的处理和利用，造成水生经济生物(如鱼类)的损失，而且恢复水体的清洁需要相当长的时间。

工业园区是指在一定的地域空间范围内，通过集中配置基础设施以及政府制定相关的优惠政策，吸引或引导工业企业及相关配套产业进驻本地区。。在这样一个工业共同体中，每个成员单位通过集体化管理，共同承担部分生产、运行成本，同时也可以获得更大的经济和社会效益。然而，随着工业园区规模的扩大，其内部各行业的企业随之增加，在创造经济价值的同时，各企业排放的废水也给当地资源和环境带来了巨大压力。所以工业园区废水处理对我国生态文明建设和绿色发展战略的实施具有重要意义。

2、工业园区水污染问题

2.1 工业园区废水的特点

工业园区的废水主要来自园区内各企业产生的废水和废液。据《工业园区废水处理管理政策研究报告》统计，截止至2018年9月，我国已有省级及以上工业园2411家，市县级工业园则达到了400-5775585多家。而在省级及以上工业园中，废水处理设施建成率为97%，仅工业废水和生活废水两项的年处理总量就高达971亿吨。而近年来，多地出现工业园区水污染事件的报道，表现出该方面政策及管理的不完善。随着《水污染防治行动计划》的出台，工业园区的废水处理也面临着更高的处理要求。

由于园区内各企业客观上存在行业、生产条件、产品类型、设备性能和管理水平等的差异，导致各企业流入废水处理厂的废水的水质、水量会有很大差别，因此，与城市废水处理厂的废水相比，工业园区所接纳的废水的水量和水质变化巨大，且具有污染物浓度高、种类多、毒性高、难生物降解等特点。正因如此，使得工业园区废水处理厂的处理系统通常缺乏针对性的设计和缺乏管理经验，常规物理+生化处理也难以使其出水达标排放。

2.2 工业园区废水排放要求

在一般情况下，根据企业所属行业类别，国家制定了各行业的具有针对性的排放标准。而由于工业园区内企业所属行业不定，且工业园废水往往统入废水厂，经废水厂处理后外排，其排放要求往往由工业园所在地的排放条件来决定。若园区废水厂将废水处理后纳入市政管网，则其处理后的废水各指标需达到《废水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级标准和《废水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010)的要求。若园区废水厂的进水成分复杂，生物难降解且含有有毒有害物质，则执行GB8978-1996的一级或二级标准来控制。

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2.3 工业园区废水处理概况

目前常见的工业园区废水处理厂的主要工艺为“预处理-生化处理"三级处理模式。近年来，随着园区内各行各业企业工艺的迭代升级，在企业的生产过程中往往会产生更复杂的难生物降解有机物，随管网进入园区废水厂，导致废水中的COD更难以降至达标排放。大量研究及应用表明，在生化处理后接深度处理的三级处理模式能有效降低印染废水中的COD，是使废水达标排放的有效方法。深度处理过程主要包括物理吸附、曝气生物滤池、高级氧化技术、膜生物反应器等，主要目的是将生化阶段的尾水进行进一步处理，使其能达标排放或外排。在实际应用中，主要是通过组合工艺，综合各处理单元的优缺点，进一步提高各处理单元的处理能力。在上述深度处理工艺中，以高级氧化技术及其与其他技术的组合应用较为广泛。

3、高级氧化技术简介

高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)是通过化学反应产生羟基自由基(ꞏOH)，并利用ꞏOH的强氧化性对有机污染物进行处理的一种处理技术。废水中高级氧化处理的机理大致分为以下两步：(1)ꞏOH的产生：O3、H2O2等氧化剂在一定条件下产生氧化能力的ꞏOH。ꞏOH的氧化电位为2.80eV，氧化性仅次于氟(2.87eV)，具有能有效地降解和去除有机污染物的能力；(2)有机污染物的分解：ꞏOH在极短时间内将大分子有机物氧化分解成小分子有机物，甚至能够矿化为CO2、H2O。因此，经过高级氧化过程后，废水的可生化性往往在一定程度上有所提高。正因如此，高级氧化技术具有反应速度快、适用范围广、二次污染小等优点，且一般具有良好的处理效果。随着近年来排放标准的提升，该技术也逐渐应用于各行业的废水深度处理过程中。根据高级氧化技术中使用的不同的氧化剂或反应形式，该技术主要分为臭氧氧化、光化学氧化、电化学氧化与芬顿氧化等，而实际工程中以臭氧氧化和芬顿氧化较为常见。下面对工业园区废水处理厂的常见的几种高级氧化技术进行概括，并对其应用现状与发展趋势进行分析，以期为相关研究人员和工程技术人员提供有益参考。

3.1 臭氧氧化工艺

O3作为一种强氧化剂，在任何pH条件均可与水中的污染物成分进行反应，其产物为小分子有机物、H2O、CO2，故其不会造成二次污染。臭氧分子与污染物成分的反应方式主要包含两种：(1)缓慢且有选择性的直接氧化作用；(2)O3分子在废水中经过一系列反应生成ꞏOH，生成的ꞏOH与有机污染物分子反应从而对其进行去除。两种反应方式中，后者具有更强的氧化性，反应速率更快，且具有无选择性。

然而，常规臭氧氧化工艺在实际应用中也有一定的局限性：ꞏOH的生成速率低，在实际工程中难以达到所需处理量的要求；此外，该工艺的运行维护成本高，对废水水质的要求较高，无法应对实际运行过程中水质水量骤变的情况；此外，运行过程中臭氧对设备的腐蚀也不可忽视。

为了提升臭氧催化过程的处理效率，目前主要有如下三种改进方法：

(1)臭氧催化氧化：使用Fe2+、Mn2+、NaOH等催化剂促进ꞏOH的生成，通过ꞏOH将难生物降解的大分子有机物分解为小分子甚至矿化为H2O、CO2而排出体系。

(2)H2O2/O3：H2O2是废水处理过程中常用的氧化剂。H2O2可以与O3反应，产生无选择性的ꞏOH进而与污染物分子反应。O3/H2O2的反应条件温和、设备简单，运行成本低，且可以一定程度上增加水的可生化性。

(3)UV/O3：在UV/O3过程中，紫外光在水存在下将臭氧转化为氧分子和原子氧。原子氧进一步生成H2O2，在UV作用下，H2O2分解形成羟基自由基。UV/O3对COD的去除效率工艺通常比单独的臭氧或UV的效率更高，但是其在能源效率上不如H2O2/UV或H2O2/O3，因为与H2O2相比，O3在水中的溶解度低，抑制了反应的进行。因此，如果污染物浓度较高，运行成本也可能会随之升高。目前，已有部分关于UV/H2O2/O3组合工艺的研究。

3.2 Fenton氧化工艺

芬顿氧化法的原理是通过Fe2+与H2O2反应生成的ꞏOH与废水中的有机污染物反应，从而达到降解有机污染物的目的。

Fenton反应的机理起源于1934年Harber和Weiss提出的自由基氧化机理，即ꞏOH氧化有机污染物生成CO2和H2O，其中包含了一系列的复杂反应。

影响Fenton氧化反应的因素主要包含停留时间、反应温度、药剂的投加量以及废水的pH。芬顿反应能有效去除多种有机污染物，且对反应条件要求不高。

此外，也有部分基于Fenton工艺的改进型工艺，例如电芬顿、光芬顿、超声芬顿及各种改进Fenton的组合技术，这些技术已被证明具备一定的研究和实践价值。

3.3 光化学氧化

光化学氧化技术是在通过光催化剂在紫外或可见光照下发生电子的跃迁，产生ꞏOH、ꞏO、h+来对有机污染物进行氧化还原降解的技术。光催化氧化技术的优点如下：反应条件温和；可以应用于大多数难降解有机废水的处理；对微生物、部分无机物均有一定的处理效果；处理后的产物无二次污染。

光化学氧化法具有反应条件温和，运行成本低而且易于与其他高级氧化技术联用等优点，但应用中也有一些不足，比如催化剂的制备成本高，光利用效率不高，且有可能产生毒素更大的中间产物，催化剂回收存在很大的难度等，所以还需要继续深入的研究，才能够推动其在实际水处理中的应用和推广。

3.4 电化学氧化工艺

电化学氧化技术是在常温常压下，通过阳极放电产生ꞏOH而对有机污染物进行去除的技术。电化学氧化法的优点是几乎不会产生二次污染，且反应条件温和、装置简单，建造成本低。目前，国外已发展出阳极氧化工艺(anodic oxidation)、电芬顿(electro-Fenton)、光电芬顿(photoelectro-Fenton)、太阳光电芬顿(solarphotoelectro-Fenton)等工艺并有一部分应用实例。但电催化在实际运行中存在氧化效率低，耗电量大，稳定性不高，装置运行维护费用高等缺陷，所以目前电化学氧化法仍处于实验研究和应用摸索阶段，要大规模应用到工业中，还需要进一步的优化工艺参数，提高电化学氧化法的反应效率。