實(shí)驗(yàn)室重金屬廢水處理工藝

　　位于長沙的某高校二級(jí)學(xué)院某學(xué)院擁有礦業(yè)工程、礦物加工工程、無機(jī)非金屬材料工程、生物工程和生物技術(shù)四個(gè)專業(yè)，該學(xué)院擁有兩棟科研教學(xué)樓，A樓和B樓，其中A樓主要進(jìn)行礦業(yè)工程、礦物加工工程、無機(jī)非金屬材料工程的科研與教學(xué);B樓主要進(jìn)行生物工程和生物技術(shù)(生物冶金等領(lǐng)域)的科研和教學(xué)。A樓和B樓均排放含有重金屬、酸堿等污染物的廢水，實(shí)驗(yàn)室重金屬廢水需經(jīng)過處理達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排放。

　　1、項(xiàng)目概況

　　1.1 廢水來源及水量

　　廢水來源于A樓和B樓，A樓的實(shí)驗(yàn)室廢水主要來源：清洗污水(包括洗手、清洗設(shè)備、清洗容器等)和實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的廢水。實(shí)驗(yàn)過程的廢水主要來源包括：浮選、重選和磁選試驗(yàn);化學(xué)分析和濕法浸出試驗(yàn);貴金屬提取過程的含氰化物廢液等。廢水的pH值、重金屬離子、氰化物等成分含量不穩(wěn)定，直接外排對環(huán)境有影響。B樓的實(shí)驗(yàn)室廢水主要來源：教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢水，廢水水質(zhì)同樣具有不確定性、多變性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，主要包括高濃度和低濃度的廢水，其中，高濃度廢水主要為配制的失效或過剩藥劑溶液，低濃度廢水則主要是化學(xué)實(shí)驗(yàn)器皿的洗滌水等。廢水處理設(shè)施的建設(shè)場地位于A樓東側(cè)的綠地。A樓和B樓兩棟實(shí)驗(yàn)大樓的實(shí)驗(yàn)室廢水排放總量范圍為10~35m3/d，A樓與B樓的廢水排放量的大致比例約為7?U3。

　　1.2 處理規(guī)模

　　廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模為Q=35m3/d，廢水處理站每天工作時(shí)間8h，每小時(shí)廢水處理規(guī)模為4.5m3/h。

　　1.3 廢水進(jìn)水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)

　　廢水進(jìn)水水質(zhì)詳見表1：

　　出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8979-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，詳見表2：

　　2、工程設(shè)計(jì)

　　2.1 工藝流程設(shè)計(jì)

　　廢水處理工藝流程詳見圖1。

　　因氰化物僅在A實(shí)驗(yàn)樓222實(shí)驗(yàn)室使用，氰化物廢水在A實(shí)驗(yàn)樓222單獨(dú)收集采用堿性氯化法預(yù)處理后，再排入A實(shí)驗(yàn)樓廢水收集管道，進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池。本工程在B實(shí)驗(yàn)樓南門綠化帶內(nèi)設(shè)置了一座廢水調(diào)節(jié)池，在A實(shí)驗(yàn)樓廣場設(shè)置了三座廢水調(diào)節(jié)池，在廢水處理站設(shè)置了一座總調(diào)節(jié)池。B實(shí)驗(yàn)樓的實(shí)驗(yàn)廢水由管道輸送至廢水調(diào)節(jié)池，再由泵輸送至廢水處理站的總調(diào)節(jié)池內(nèi);A實(shí)驗(yàn)樓的實(shí)驗(yàn)室廢水由廢水收集管道分別收集進(jìn)入三座廢水調(diào)節(jié)池內(nèi)，再由設(shè)置在調(diào)節(jié)池內(nèi)的泵輸送至廢水處理站的總調(diào)節(jié)池內(nèi)。A、B實(shí)驗(yàn)樓的實(shí)驗(yàn)廢水在廢水處理站總調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行均質(zhì)、均量混合?？傉{(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入廢水處理生產(chǎn)用房內(nèi)的重金屬廢水處理機(jī)進(jìn)行處理，重金屬處理機(jī)包含三個(gè)反應(yīng)區(qū)和一個(gè)沉淀區(qū)。第一反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過添加硫酸將廢水調(diào)節(jié)至酸性，在酸性環(huán)境下通過添加亞硫酸氫鈉將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻;第二反應(yīng)區(qū)內(nèi)通過添加氫氧化鈉將廢水pH調(diào)節(jié)至中性，將三價(jià)鉻、鋅等轉(zhuǎn)化為沉淀;第三反應(yīng)區(qū)內(nèi)添加硫化鈉，將廢水中的砷、銅、鉛、鋅、鎘、鎳、鋇、錳、鈷、汞等金屬離子轉(zhuǎn)化為不溶于水的金屬硫化物沉淀，添加CaCl2將廢水中的氟離子轉(zhuǎn)化為氟化鈣沉淀，添加PAM增強(qiáng)廢水的絮凝沉降性能，廢水在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入氧化反應(yīng)器進(jìn)行氧化反應(yīng)，去除廢水中殘余的硫化鈉，經(jīng)氧化反應(yīng)器處理的廢水再經(jīng)砂濾和活性炭過濾后達(dá)標(biāo)排放。重金屬廢水處理機(jī)產(chǎn)生的化學(xué)污泥排入污泥濃縮器濃縮后進(jìn)入廂式壓濾機(jī)壓濾處理，干泥運(yùn)輸至危險(xiǎn)廢物處置中心處置，壓濾液返回總廢水調(diào)節(jié)池，重新進(jìn)入廢水處理站處理。

　　廢水處理系統(tǒng)設(shè)置了從氧化反應(yīng)器超越砂濾器、活性炭過濾器的超越管，當(dāng)廢水中污染物濃度低，經(jīng)重金屬廢水處理機(jī)和氧化反應(yīng)器處理后出水水質(zhì)符合排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可直接超越砂濾器與活性炭過濾器直接達(dá)標(biāo)排放，節(jié)約運(yùn)行成本。

　　2.2 主要工藝設(shè)備與參數(shù)

　　(1)總廢水調(diào)節(jié)池。

　　1座，有效容積20m3，用于對廢水進(jìn)行水量、水質(zhì)調(diào)節(jié)。采用成品玻璃鋼材質(zhì)(耐酸腐蝕),設(shè)置于廢水處理站旁，配備304不銹鋼潛污泵2臺(tái)(1用1備)，規(guī)格：Q=6m3/h，H=10m，N=0.75kW。

　　(2)重金屬廢水處理機(jī)。

　　1套，該設(shè)備是廢水處理的核心設(shè)備。重金屬處理機(jī)包含三個(gè)反應(yīng)區(qū)和一個(gè)沉淀區(qū)，設(shè)計(jì)處理能力Q=4.5m3/h，其功能為將廢水中的六價(jià)鉻、鋅、鉛、鎘、鎳、錳等金屬離子轉(zhuǎn)化為沉淀去除，外形尺寸L×B×H=5.3m×1.5m×4m，包含第一反應(yīng)區(qū)(化學(xué)還原區(qū))、第二反應(yīng)區(qū)(中和區(qū))、第三反應(yīng)區(qū)(硫化物反應(yīng)區(qū))、斜板沉淀區(qū)四個(gè)部分，各部分的尺寸與技術(shù)參數(shù)詳見表3。

　　(3)氧化反應(yīng)器。

　　1臺(tái)，用于將重金屬廢水處理機(jī)出水中含有的微量硫化物氧化，使用漂白粉作為氧化劑，氧化反應(yīng)器的有效容積為V=2m3，停留時(shí)間26min。

　　(4)砂濾器。

　　1臺(tái)，砂濾器直徑Φ=0.8m，濾速9m/h，用于去除廢水中的懸浮物。

　　(5)活性炭過濾器。

　　1臺(tái)，直徑Φ=0.8m，濾速9m/h，活性炭過濾器利用顆?；钚蕴窟M(jìn)一步去除砂濾器出水中的殘存的余氯、有機(jī)物、懸浮物雜質(zhì)。

　　(6)污泥處理系統(tǒng)。

　　1套，污泥處理系統(tǒng)由污泥濃縮器(1臺(tái))、廂式壓濾機(jī)(1臺(tái))、氣動(dòng)隔膜泵(1臺(tái))組成。重金屬廢水處理機(jī)排出的污泥經(jīng)濃縮器重力濃縮后，由氣動(dòng)隔膜泵輸送至板框壓濾機(jī)脫水，污泥濃縮器尺寸L×B×H=1.5m×1.5m×4.5m，HRT=10h，廂式壓濾機(jī)過濾面積4m2，配套的氣動(dòng)隔膜泵泵參數(shù)：Q=2m3/h，H=50m。

　　2.3 系統(tǒng)控制

　　重金屬廢水處理機(jī)采用pH/ORP控制儀對酸度、氧化還原電位、加藥進(jìn)行自動(dòng)控制。在第一反應(yīng)區(qū)(化學(xué)還原區(qū))設(shè)置pH控制儀控制pH值為2~3，設(shè)置ORP控制儀控制ORP數(shù)值控制在240~300mV之間。在第二反應(yīng)區(qū)(中和區(qū))設(shè)置pH控制儀控制pH值為8~8.5，廢水處理系統(tǒng)中廢水提升泵通過液位控制器控制啟停，整個(gè)重金屬廢水處理機(jī)基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

　　砂濾器、活性炭過濾器的運(yùn)行由PLC控制，砂濾器的反洗采用定期反洗，周期為2天反洗一次?；钚蕴窟^濾器每運(yùn)行7天反沖洗一次。污泥脫水系統(tǒng)采用人工手動(dòng)控制。

　　2.4 運(yùn)行效果

　　廢水處理站出水水質(zhì)詳見表4，各項(xiàng)控制指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

　　4、結(jié)論

　　采用重金屬廢水處理機(jī)(包含化學(xué)還原、中和、硫化物反應(yīng)三個(gè)反應(yīng)區(qū)以及沉淀區(qū))+氧化反應(yīng)器+砂濾+活性炭工藝處理實(shí)驗(yàn)室重金屬廢水，出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)簡單。(來源：湖南省有色地質(zhì)勘查研究院)