實(shí)驗室重金屬廢水處理工藝

　　位于長(cháng)沙的某高校二級學(xué)院某學(xué)院擁有礦業(yè)工程、礦物加工工程、無(wú)機非金屬材料工程、生物工程和生物技術(shù)四個(gè)專(zhuān)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(wú)機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)驗室重金屬廢水需經(jīng)過(guò)處理達到國家排放標準后才能排放。

　　1、項目概況

　　1.1 廢水來(lái)源及水量

　　廢水來(lái)源于A(yíng)樓和B樓，A樓的實(shí)驗室廢水主要來(lái)源：清洗污水(包括洗手、清洗設備、清洗容器等)和實(shí)驗過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。實(shí)驗過(guò)程的廢水主要來(lái)源包括：浮選、重選和磁選試驗;化學(xué)分析和濕法浸出試驗;貴金屬提取過(guò)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定，直接外排對環(huán)境有影響。B樓的實(shí)驗室廢水主要來(lái)源：教學(xué)實(shí)驗和科研實(shí)驗產(chǎn)生的廢水，廢水水質(zhì)同樣具有不確定性、多變性和復雜性的特點(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(guò)剩藥劑溶液，低濃度廢水則主要是化學(xué)實(shí)驗器皿的洗滌水等。廢水處理設施的建設場(chǎng)地位于A(yíng)樓東側的綠地。A樓和B樓兩棟實(shí)驗大樓的實(shí)驗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︰3。

　　1.2 處理規模

　　廢水處理系統的設計規模為Q=35m3/d，廢水處理站每天工作時(shí)間8h，每小時(shí)廢水處理規模為4.5m3/h。

　　1.3 廢水進(jìn)水質(zhì)及出水標準

　　廢水進(jìn)水水質(zhì)詳見(jiàn)表1：

　　出水水質(zhì)執行《污水綜合排放標準》(GB8979-1996)一級標準，詳見(jiàn)表2：

　　2、工程設計

　　2.1 工藝流程設計

　　廢水處理工藝流程詳見(jiàn)圖1。

　　因氰化物僅在A(yíng)實(shí)驗樓222實(shí)驗室使用，氰化物廢水在A(yíng)實(shí)驗樓222單獨收集采用堿性氯化法預處理后，再排入A實(shí)驗樓廢水收集管道，進(jìn)入廢水調節池。本工程在B實(shí)驗樓南門(mén)綠化帶內設置了一座廢水調節池，在A(yíng)實(shí)驗樓廣場(chǎng)設置了三座廢水調節池，在廢水處理站設置了一座總調節池。B實(shí)驗樓的實(shí)驗廢水由管道輸送至廢水調節池，再由泵輸送至廢水處理站的總調節池內;A實(shí)驗樓的實(shí)驗室廢水由廢水收集管道分別收集進(jìn)入三座廢水調節池內，再由設置在調節池內的泵輸送至廢水處理站的總調節池內。A、B實(shí)驗樓的實(shí)驗廢水在廢水處理站總調節池內進(jìn)行均質(zhì)、均量混合�？傉{節池內的廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入廢水處理生產(chǎn)用房?jì)鹊闹亟饘購U水處理機進(jìn)行處理，重金屬處理機包含三個(gè)反應區和一個(gè)沉淀區。第一反應區內通過(guò)添加硫酸將廢水調節至酸性，在酸性環(huán)境下通過(guò)添加亞硫酸氫鈉將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻;第二反應區內通過(guò)添加氫氧化鈉將廢水pH調節至中性，將三價(jià)鉻、鋅等轉化為沉淀;第三反應區內添加硫化鈉，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化為氟化鈣沉淀，添加PAM增強廢水的絮凝沉降性能，廢水在沉淀區進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入氧化反應器進(jìn)行氧化反應，去除廢水中殘余的硫化鈉，經(jīng)氧化反應器處理的廢水再經(jīng)砂濾和活性炭過(guò)濾后達標排放。重金屬廢水處理機產(chǎn)生的化學(xué)污泥排入污泥濃縮器濃縮后進(jìn)入廂式壓濾機壓濾處理，干泥運輸至危險廢物處置中心處置，壓濾液返回總廢水調節池，重新進(jìn)入廢水處理站處理。

　　廢水處理系統設置了從氧化反應器超越砂濾器、活性炭過(guò)濾器的超越管，當廢水中污染物濃度低，經(jīng)重金屬廢水處理機和氧化反應器處理后出水水質(zhì)符合排放標準時(shí)，可直接超越砂濾器與活性炭過(guò)濾器直接達標排放，節約運行成本。

　　2.2 主要工藝設備與參數

　　(1)總廢水調節池。

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

　　(2)重金屬廢水處理機。

　　1套，該設備是廢水處理的核心設備。重金屬處理機包含三個(gè)反應區和一個(gè)沉淀區，設計處理能力Q=4.5m3/h，其功能為將廢水中的六價(jià)鉻、鋅、鉛、鎘、鎳、錳等金屬離子轉化為沉淀去除，外形尺寸L×B×H=5.3m×1.5m×4m，包含第一反應區(化學(xué)還原區)、第二反應區(中和區)、第三反應區(硫化物反應區)、斜板沉淀區四個(gè)部分，各部分的尺寸與技術(shù)參數詳見(jiàn)表3。

　　(3)氧化反應器。

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

　　(4)砂濾器。

　　1臺，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(guò)濾器。

　　1臺，直徑Φ=0.8m，濾速9m/h，活性炭過(guò)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、有機物、懸浮物雜質(zhì)。

　　(6)污泥處理系統。

　　1套，污泥處理系統由污泥濃縮器(1臺)、廂式壓濾機(1臺)、氣動(dòng)隔膜泵(1臺)組成。重金屬廢水處理機排出的污泥經(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，廂式壓濾機過(guò)濾面積4m2，配套的氣動(dòng)隔膜泵泵參數：Q=2m3/h，H=50m。

　　2.3 系統控制

　　重金屬廢水處理機采用pH/ORP控制儀對酸度、氧化還原電位、加藥進(jìn)行自動(dòng)控制。在第一反應區(化學(xué)還原區)設置pH控制儀控制pH值為2~3，設置ORP控制儀控制ORP數值控制在240~300mV之間。在第二反應區(中和區)設置pH控制儀控制pH值為8~8.5，廢水處理系統中廢水提升泵通過(guò)液位控制器控制啟停，整個(gè)重金屬廢水處理機基本實(shí)現自動(dòng)控制。

　　砂濾器、活性炭過(guò)濾器的運行由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^(guò)濾器每運行7天反沖洗一次。污泥脫水系統采用人工手動(dòng)控制。

　　2.4 運行效果

　　廢水處理站出水水質(zhì)詳見(jiàn)表4，各項控制指標均優(yōu)于設計值。

　　4、結論

　　采用重金屬廢水處理機(包含化學(xué)還原、中和、硫化物反應三個(gè)反應區以及沉淀區)+氧化反應器+砂濾+活性炭工藝處理實(shí)驗室重金屬廢水，出水水質(zhì)可穩定達標，系統運行維護簡(jiǎn)單。(來(lái)源：湖南省有色地質(zhì)勘查研究院)