某电镀废水处理工程设计

引言电镀产品加工技术是一种精密制造工艺，该工艺借助金属化合物与电解质之间的化学相互作用，将一层硬质有色金属或硬质电镀合金电沉积到硬质有色金属或其他硬质非金属基底表面。尽管该方法对于提升有色金属基底的关键性能（如美观性、耐磨性和耐腐蚀性）至关重要，但电镀行业被列为全球金属化学污染物排放最严重的三大行业之一[1]。随着电镀制品加工技术的快速发展，电镀废水的排放量呈逐年递增且重金属组分复杂的发展趋势，且普遍具有毒性、处理难度大等特点。由于电镀废水中含有大量有毒的重金属，如镉(Cd2+)、铬(Cr6+)、镍(Ni2+)、铜(Cu2+)、锌(Zn2+)等，若该废水中的重金属离子未经适当处理直接排放至天然水生态系统，这些离子会在环境中形成难溶解的化合物。此类化合物不仅会在生物体中快速富集，还具有抗生物化学降解特性，其通过食物链最终进入人体。过量摄入这些重金属可导致蛋白质变性、抑制酶活性并诱导细胞死亡，且长期接触可能引发癌症等严重疾病，对人体健康构成重大威胁。除重金属外[2]，电镀废水中还含有大量酸性有机化合物、酸、碱等物质，同样会对公众健康造成进一步危害。随着《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）等多项法规的出台与严格执行，电镀企业污染物整体排放水平较以往已有显著改善。然而，近半数企业在满足国家标准化要求方面仍面临挑战，尤其是在大型电镀设备废水处理工艺及污染控制设施领域。进而电镀废水的治理与循环利用仍存在持续性问题，包括处理工艺达标率低、废水分类不当以及回用效率不足等[3]。因此，对各类电镀镀层工业废水进行合理、系统且高效的处理与回用，对提升受纳水体质量至关重要。本研究以珙县余箐功能区为对象，旨在设计一套高效、经济的电镀废水处理系统，实现废水零排放和资源回收，为电镀行业的绿色发展提供技术支持。1研究背景1.1电镀业的发展及产生的污染电镀是制造产业链中的关键环节，已广泛应用于工业生产、化学工程、机械制造、电子、航空及航天等多个领域。因此，电镀行业日益彰显其战略重要性，成为中国制造业中不可或缺且快速发展的领域[4-5]。电镀工艺产生的废水中的主要污染物如下[6]：（1）重金属离子：铬、镍、铜等重金属离子主要来源于电镀过程中使用的镀液及各类添加剂，当电流通过镀液时，金属离子从阳极溶解。随着电镀过程的持续，未参与反应的金属离子随废水排入水体。其中，铬离子主要来源于酸性镀铬液及无氰镀锌液[7]，镍离子来自各类镀镍溶液，铜离子则主要源自酸性和碱性镀铜溶液。这些重金属离子对环境及生态系统构成显著威胁：一方面，其在水体中不易降解且易于富集，继而被生物体吸收，导致生物体内金属浓度升高并影响其生长发育；另一方面，人类摄入后可严重危害健康，造成神经系统损伤及肝肾功能损害。（2）有机添加剂：有机添加剂用于改善电镀质量、优化镀层性能，包括光亮剂、整平剂、润湿剂及稳定剂等。当镀液老化或达到使用周期时，未反应的有机添加剂及其降解产物随废水排放，造成环境污染。此类有机化合物在自然环境中难以生物降解，导致水体中累积并破坏生态平衡；部分有机添加剂及其降解产物对水生生物具有毒性，可能改变物种组成并破坏生态系统稳定性。更严重的是，长期累积可能渗入地下水，污染饮用水源，对人类健康构成潜在威胁。（3）酸碱物质：电镀企业使用大量酸性和碱性溶液调节镀液pH值、优化电镀效果，并进行脱脂、酸洗等表面处理，其主要成分为电镀及前处理过程中使用的酸性或碱性化学品。随着镀液的重复使用与老化，部分物质失去活性并随废水排入环境，未经中和的酸与碱可导致水体pH值剧烈变化，对水生生物造成胁迫甚至致死。水体pH值的改变还会影响水中其他化学物质的存在形态及毒性，加剧水体污染。当酸性或碱性物质渗入土壤时，可改变土壤pH值、破坏土壤结构并影响植物生长。（4）悬浮物：电镀过程中，化学反应不完全、材料磨损或操作不当可产生大量悬浮于废水中的微小固体颗粒，主要包括电镀过程中使用的固体材料、添加剂及未反应的化学物质（如金属盐、稳定剂、缓蚀剂等），这些颗粒可能含有金属、有机物等化学物质，增加废水成分复杂性及处理难度。悬浮固体对水质的危害主要体现在：其一，其可阻挡阳光穿透水体，影响光合作用并破坏水生生态系统平衡[8]；其二，可能含有重金属、有毒有机物等有害物质，沉积后毒害底栖生物；其三，增加水体浊度，影响水体景观及功能品质。对电镀企业而言，悬浮固体的存在不仅增加废水处理难度，还可能影响电镀产品质量。1.2电镀污染的治理现状中国电镀行业自产生及发展以来，消耗了大量工业资源。相关研究表明，我国单位电镀面积的用水量为国外的10倍以上。电镀废水作为一种分布广泛、规模庞大、水量高且处理难度极大的工业废水，其所含的有毒有害物质对环境构成不可忽视的重大威胁。由于电镀工艺的复杂性及镀液中氰化物、重金属离子和有机化合物的存在，该工艺各阶段均会产生大量废水[9-12]。通过对电镀生产工艺的分析，电镀废水的来源通常包括以下几类:（1）镀件清洗废水，这是电镀废水的主要来源之一。在清洗过程中，镀件表面附着的溶液被冲刷至废水中，导致大量污染物进入水体;（2）废镀液和镀液过滤水，废镀液主要包括老化失效的镀液、退镀液以及电镀槽清洗时排放的残留液等;（3）其他废水，包括地面冲洗水、电镀槽泄漏导致的各类槽液、废水处理过程中使用的冲洗水以及实验室排水等。这些废水中含有Cd、Cr、Cu、Zn、Ni、氰化物、酸、碱、悬浮物、磷酸盐、石油类物质、表面活性剂和氮化物等[13-15]。电镀技术是现代工业的常规技术之一，在其工艺中会出现大量成分复杂的电镀废水。随着环境保护的重要性和意义日益凸显，政府要求电镀工厂严格控制工业废水排放。企业须最大限度地对废水进行处理回用或自行开展无害化处理，以减轻电镀废水污染带来的环境压力。目前，我国各地区电镀废水排放标准普遍依据《电镀污染物排放标准》（GB21900－2008）中表3的排放限值，且越来越多的地区正在实施更严格的标准，要求电镀废水零排放。因此，企业为实现零排放，可以加强对废水的无害化处理再利用，这样不仅能实现节能减排，而且能很好地降低污染。1.3当前面临的问题及发展趋势在工业领域中，电镀行业属于污染较重的行业类型之一。相关统计数据显示，截至2021年，我国已建成140余个电镀工业园区，电镀行业产品加工市场规模达到1800亿元，而这也使得电镀废水治理的压力加大[16]。因此，电镀行业蓬勃发展所导致的环境污染（尤其是重金属污染）问题已备受关注。当前电镀废水处理面临的主要问题如下：（1）电镀废水的收集与分类工作尚未得到充分落实[17]。目前，许多电镀废水处理厂面临的核心问题在于缺乏对废水分类收集的重视。通常情况下，这些处理厂仅将废水简单划分为含氰废水、含镍废水、含铬废水及混合废水等几类，但该分类标准缺乏足够的严谨性与科学性。这导致处理厂无法高效回收废水中的金属杂质，造成显著的资源浪费，并降低了废水处理设施的经济效益。此外，由于废水中的混合污染物具有不同的化学性质，若未采用针对性的处理方法，将导致处理过程中产生大量的资源消耗。（2）电镀废水处理成本较大。废水处理离不开配套的污水处理设备，这些设备成本较高，这就需要污水处理企业投入较大的资金成本。在投入使用过程中，虽然部分企业污水处理效果不够理想，废水处理达不到我国相关标准，但企业已经在设备、处理材料等方面投入了很多时间精力以及资金等[18-19]。针对这一问题，电镀企业之间可以达成合作，投入足够的人力、物力、财力，引入更为先进的废水处理设备，构建一个污水处理工程，在有效控制成本的前提下，共同实现有效处理电镀废水的目标。（3）企业管理力度不够。随着现代企业的快速发展，电镀工艺的应用日益广泛。随着生产规模的扩大，电镀工业废水的产生量也显著增加。因此，对电镀工业废水进行有效管理，是企业避免因无序排放导致环境污染的关键。在我国，电镀工业废水治理需重点关注以下两个方面：其一，电镀废水处理体系需实现多元化与集中化。电镀污泥中含有铬、镉、锌、镍、铜等多种重金属颗粒及氰化物成分，这些重金属及其化合物均属于高毒性化学物质，可导致癌症、先天缺陷及畸形等危害。因此，其处置必须遵循多元化与集中化原则，针对不同水质条件进行精细化综合治理[20]。因此，在重金属污染综合防治的形势下，发展电镀工业园区建设，将区域内分散的电镀企业集中起来进行统一规划、集中治理已成为电镀行业进行产业结构调整的必然趋势[21]。针对电镀废水的特性，首要措施是在废水收集基础上强化预处理工艺，通过该工艺降低主要重金属污染物浓度，同时提升废水的可生化性。继而，生物处理系统可借助微生物的吸附、降解、吸收及絮凝等机制，进一步去除残留的有机污染物与重金属[22]，这种工艺组合在废水处理量较大的情况下是相对高效且经济的。2设计概况2.1工程概况2.1.1地理位置珙县，位于四川省南部边缘，属宜宾市管辖的川、滇两省交界的山区县，地理范围在东经104°38′-105°02′，北纬27°53′-28°31′之间，县域呈长条状，南北长67.8km，东西宽18km，行政面积1149.5km2，县政府驻地巡场镇。珙县虽然地处山区，但是北部县城凭借其传统的资源、产业及地理区位优势，成为了宜宾市南部主要的铁路枢纽和客货集散地。2.1.2项目基本情况在宜宾市珙县余箐工业园规划用地15.2km2，主要布局金属及非金属的镀金、镀银、镀锌、镀铜、镀镍、镀铬、镀锡、磷化、氧化和涂装等表面处理工艺，为宜宾市新能源汽车及零部件、智能终端装备、轨道交通装备、航空装备、机械制造等产业提供表面处理服务。为了将区域内分散的电镀企业集中起来进行统一规划，展的废水处理需求和降低环境风险隐患，宜宾市深益环保科技有限公司拟投资60000万元建设《宜宾市表面处理集中区6000t/d电镀废水零排放处理项目》，服务范围为四川珙县经济开发区余箐功能区表面处理区，位于地貌上低山区。废水处理工程选址于珙县经济开发区余箐功能区中部——表面处理区集中区，不占用基本农田，周边350m范围内均为工业用地。此外，图1污水处理工程地理位置Fig.1Geographiclocationofthesewagetreatmentproject2.1.3项目设计参数（1）电镀废水水质水量本设计废水的水量参照《宜宾市表面处理集中区6000t/d电镀废水零排放处理项目环境影响评价报告》中的二期建设，仅接纳电镀工业园区的电镀废水，总水量为2500m3d-1。按照电镀工业园区规划环评要求并参考园区环境影响报告书，本设计废水主要包括前处理清洗废水，含氰废水，电镀镍废水，化学镍废水，含铬废水，综合废水，络合废水，含锌废水和混排废水。拟建污水处理站设计处理能力按照实际接纳水量的1.2倍进行计算。因此，本设计拟建废水处理站设计处理能力约为3000m3d-1，完全能满足园区产生的电镀废水处理需求。各废水水量及总水量校核如表1所示。表1项目废水水量汇总表Table1Summarytableofwastewaterwatervolumeforprojectprojects废水种类序号废水产生污水量m3d-1备注前处理清洗废水1镀前准备过程中的脱脂166废水进入自建的废水处理设施中进行处理，经处理达标后实现全部回用2除油、除锈等工序产生的清洗废水459含氰废水1氰化电镀过程250电镀镍废水1镀镍产品的清洗废水375化学镍废水1化学镀镍和镀件漂洗水167含铬废水1镀铬、钝化、铝阳极氧化等镀件的清洗水208综合废水1酸碱废水3322电镀铜后的镀件清洗废水833其他废水85络合废水1络合金属电镀146含锌废水1镀锌工序的镀件清洗、过滤机清洗、极板的清洗等146混排废水1地面清洗水202镀槽渗漏、操作或管理、地面跑冒滴漏废水63总计2500按照规划环评要求，园区内企业废水须自行处理达到行业标准或《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中三级标准后，方可进入废水处理站。结合《电镀废水治理工程技术规范》（HJ2002-2010）附录A数据，本项目涉及进水水质如表2所示。表2废水处理工程设计进水水质（单位：mgL-1）Table2Designofinletwaterqualityofwastewatertreatmentproject（Unit：mgL-1）（2）出水水质本设计出水水质首先应满足《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）中表3水污染物特别排放限值，由于电镀废水将全部回用，故出水还应满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GBT19923-2024）表1的再生水用作工业用水水源的水质标准中的工艺与产品用水标准要求。同时对于水质的电阻率和总可溶性固体的控制参数参照执行《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-91）中要求，确定本项目出水水质如下表所示。表31pH2悬浮物（SS）mgL-13mgL-1续表34mgL-15mgL-16mgL-17mgL-18mgL-1mgL-1铁mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-1mgL-12.2设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》（2015年1月1日）；（2）《中华人民共和国水污染防治法》（2018年1月1日）；（3）《金属镀覆和化学覆盖工艺用水水质规范》（HB5472-1991）；（4）《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）；（5）《电镀废水治工程技术规范》（HJ2002-2010）；（6）《城市污水再生利用工业用水水质》（GBT19923-2024）；（7）《珙县发展和改革局关于宜宾市表面处理集中区6000t/d电镀废水零排放处理项目可行性研究报告的批复》（[]）；（8）《宜宾市表面处理集中区6000t/d电镀废水零排放处理项目可行性研究报告》（修订版），2021.9；（9）《宜宾市表面处理集中区6000t/d电镀废水零排放处理项目环境影响报告书》，2022.1；（10）《污染源源强核算技术指南电镀》（HJ984-2018）；（11）《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》（HJ576-2010）；（12）《电镀废水处理技术及工程实例》（第二版），2008.8；（13）《城市污水厂处理设施设计计算》，2004.8；（14）《涂镀三废处理工艺与设备》，2006.2；（15）《电镀废水处理及回用技术手册》，2010.12；（16）《电镀废水处理技术与工艺研究》，2021.11；（17）《给水排水设计手册》（第三版），2017.2。2.3设计范围本次设计范围包括：对各项工艺优缺点进行评估，比选后确定本次电镀废水处理总体流程；根据实际情况确定构筑物尺寸；绘制相关布置图和设计图；预估整个设计所需费用等。具体工程设计范围如下：（1）调查污染物种类和含量，确定各部分所涉及到的水处理技术；（2）根据各阶段处理工艺设计完整工艺流程；（3）根据实际数据以及设计计算确定构筑物规格；（4）根据构筑物选择相适配的设备；（5）计算各构筑物尺寸及占地面积，进行平面布置；（6）计算各构筑物高程，进行高程布置；（7）计算各相关费用，进行投资估算；（8）从不同角度对本次设计效果及效益全面分析。3设计方案3.1设计方案说明设计理念：首先，园区内电镀企业产生的电镀废水经初步处理后，通过封闭式废水收集管网输送至废水处理站。随后，对电镀废水中的第一类污染物进行处理，使其达到相关排放标准，以满足国家法规要求。其次，通过去除电镀废水中的全部污染物，使其达到再生水水质标准，最终转化为符合电镀生产用水要求的再生水，实现水的重复再利用，将环境保护与经济发展实现高效结合。本设计方案为基于日处理水量约3000m3d-1的电镀废水处理工程，将采用“预处理+A2/O+MBR+多段膜浓缩+MVR蒸发”主体处理工艺，以期实现电镀废水的零液态排放，该工艺具有运行稳定可靠的特点，可有效满足电镀行业对废水零液态排放的需求[23]。3.2设计方案论证3.2.1工艺要求本次电镀废水处理站设计的进水水质中所有指标均超标。电镀废水种类繁多，涉及包括铜、镍、铬、锌等金属以及氰化物等剧毒物质，成分复杂，处理难度大，应进行合理的分类预处理，再综合浓缩，最后蒸发结晶的处理工艺，以实现电镀废水资源回收利用和闭路循环。3.2.2电镀废水中重金属污染处理的方法比选去除电镀废水中的重金属离子，通常有以下几种方法。表4类别具体方法含义优点缺点化学方法化学沉淀法直接向废水中投加化学药品，如氢氧化物、铝盐和铁盐等，使其与需要被去除的重金属直接发生化学反应，形成难溶于水的沉淀物从而去除重金属工艺成熟且操作简单出水的水质较差，需要进行二次处理，而且容易产生大量残渣，会对水体造成二次污染电吸附法主要是利用带正电荷的阳极吸附阴离子，带负电荷的阴极吸附包括重金属离子在内的阳离子，从而达到水处理的目的消耗的能源更少且不涉及添加化学药品，非常具有成本效益电吸附技术的废水处理能力受电吸附材料的吸附容量限制。物理方法膜分离技术具有选择透过性的薄膜为分离介质，在某种推动力的作用下，选择性地分离出原料中的某种组分操作简单、处理效率高和能同时去除多种污染物膜元件的污染问题离子交换法离子交换剂本身固有的可自由移动离子与废水中的重金属离子发生相互作用交换容量大、吸附速率快且选择性优异树脂易受污染且运行成本较高，对络合态金属离子的离子交换效果相对较差生物方法微生物吸附法利用某些细菌在含有铬、铅、汞等重金属的氧化塘中生长繁殖，进而对这些重金属产生吸附作用操作便捷、成本低廉且无二次污染效率较低，花费时间较长微生物絮凝沉淀法将含有重金属离子的污水进行厌氧发酵，并产生大量活性污泥，再通过投加化学药剂使活性污泥与悬浮颗粒形成絮凝体，从而沉降分离出其中的重金属离子通常，含重金属废水的处理流程为先经物化除重金属单元，再通过生物处理单元去除有机污染物。然而，当重金属浓度低于100mgL-1时，大多数物化方法存在效果有限、针对性不足且成本较高的问题[24]。此外，由于水质水量的复杂性和不确定性，物化预处理工艺无法完全去除所有重金属，导致生物处理单元的进水不可避免地含有低浓度重金属。最终，本设计将采用“物化处理+生化处理”的方法，以期去除电镀废水中的重金属离子及其他污染物。3.2.3重点工艺介绍及比选（1）预反应系统本项目预反应系统特点：①设置pH在线监测仪、ORP在线监测仪等仪表，并通过加药计量泵的定量加药来达到自动控制的目的；②反应池内设置高效搅拌系统，有效提高混合效果、速度和均匀度保证药剂反应充分，反应速度为空气搅拌的15倍。（2）沉淀系统本设计选用的沉淀池特点[25]：a、选用具有高效处理效率的精密控制高效沉淀系统；b、选用加厚聚丙烯斜管填料，保证处理效果的同时降低由于絮体过多导致的塌板现象；c、混凝剂、絮凝剂分时段加入，充分反应后进入沉淀池；d、针对不同金属沉淀物的沉淀时间设置沉淀池，增加沉淀效率并节省占地面积；e、精密控制高效沉淀系统与普通沉淀池比较见下表。表5沉淀池比较表Table5Precipitationpoolcomparisontable项目SS去除率污泥含水率占地面积小（3）过滤设备砂滤罐是一种高效精密水处理过滤设备，滤料是采用多种专用滤料组合方式，填料既有吸附功能，又可拦截污物，有较高的处理效率，去除SS、降低浊度，较其他过滤设备有明显的技术优势，因此具有截污能力高、出水水质稳定、滤速高、过滤周期长、占地面积小及操作简便等显著优点[26]。其中滤料由多种介质按密度、粒径、吸附能力、生物附着性及过滤精度分层配给，使纳污量比进口均质石英砂过滤器大数倍有余，反冲洗间隔时间长。本设备由于多填料的配置，使本设备不仅具有高效的过滤性能，而且由于填料有强大的吸附能力，使整个滤器的纳污总量可达普通过滤器的3倍，显著优于普通石英砂过滤器，可去除油20~40%、出水浊度≤10mgL-1。本设计的砂滤罐特点a、根据截留SS特点，选择粒径合适的滤料；b、多种滤料的合理配合，达到更高的去除效率；c、优化布水与集水结构设计，可有效避免滤料流失问题的发生；d、根据运行压差或设定时间进行反冲洗；e、与普通砂率器比较见下表。表6砂滤器比较表Table6Comparisontableofsandfilter针对电镀废水中氮磷污染物的去除，主要以生物法为核心工艺，基于活性污泥脱氮除磷机制，优选“A2/O+MBR”组合工艺。该工艺通过优化微生物代谢环境与强化固液分离效能，可实现氮磷污染物的高效去除与水质净化。采用A2/O+MBR膜法技术代替传统的活性污泥法或接触氧化法，提高污泥浓度和延长泥龄，通过培养耐高盐的用菌种，提高系统的处理负荷，使COD、氨氮、总磷的去除率得到有效提高，保证系统出水水质稳定优良[27-28]。特种膜浓缩技术（SPNR技术）采用特种膜浓缩技术将废水中的盐分按照脱盐浓缩和精脱盐浓缩结合的技术将废水浓缩，浓缩后的产水可直接回用于生产。废水处理中的多级膜浓缩技术，是作为零排放蒸发系统前的重要预处理手段，能大幅度降低进入蒸发系统的水量，使蒸发费用降至更低水平，令“废水零排放”技术可以更经济地应用于实际生产中[29-30]。特种膜的特点：1）在高流速下仍具有高效脱盐率；2）具有较高机械强度和使用寿命；3）可在较低操作压力条件下稳定运行；4）受pH值、温度等因素影响较小；5）化学稳定性好，性价比高；6）软化：膜软化水主要利用特种膜对不同价态离子的选择透过性特征实现水质软化。在去除水硬度的同时，膜软化工艺还可去除浊度、色度及有机物，出水水质显著优于其他软化工艺。此外，膜软化具有无需再生、不产生污染、操作简便及占地面积小等优势，可带来显著的社会与经济效益。；7）浓缩：特种膜凭借着优良的脱盐性能，令浓水中的盐分得到更高倍数的浓缩，能使浓水量大大得到浓缩，降低了后续蒸发系统的处理负荷。（6）MVR蒸发结晶技术核心技术为"机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发技术"。采用MVR处理废水时，蒸发所需热能主要来自蒸汽冷凝及冷凝水冷却过程中释放或交换的热量，运行过程中无潜热损失。该工艺唯一消耗的能量是用于驱动蒸发器内废水、蒸汽和冷凝水循环流动的泵、压缩机及控制系统所需的电能。设备特点：1）设备体积小，占地面积也小。2）设备能耗低。具有显著的节能特性，处理一吨废水耗电最低仅16kWh-1，其回收率高达98%，且回收水质为优质蒸馏水，TDS含量低于10ppm。设备采用钛合金材质制造，使用寿命可达30年。得益于先进的防结垢设计，设备可连续稳定运行一年以上，无需频繁进行清理保养，有效降低了运维成本并提升了操作便利性。3）该设备自动化程度高且易于操作。以蒸汽为热源时，每蒸发1千克水需554千卡热能；而采用机械蒸汽压缩技术，处理每吨含盐废水的典型能耗为20~30千瓦时，即每蒸发1千克水仅需28千卡或更少的热能。换言之，单台机械蒸汽压缩机的效率在理论上相当于20效蒸发系统。根据热力学计算，盐水浓缩器的热效率为单效闪蒸系统的27倍，或四效闪蒸系统的7倍[32]。3.2.4常用工艺电镀废水中常采用化学沉淀方法混凝沉淀工艺处理后进行生化处理、多级膜浓缩处理和MVR蒸发处理。最终膜浓缩产水排至回用水池，结晶盐外运处置[33]。图2常用工艺流程图Fig.2Commonprocessflowchart3.2.5最终电镀前处理废水、含氰废水、综合废水、络合废水、含锌废水、混排废水中主要污染物为二类污染物，分别采用对应的化学沉淀法联合混凝沉淀工艺开展一次预处理；电镀镍废水、化学镍废水和含铬废水中主要污染物为一类污染物，选用化学沉淀方法混凝沉淀+砂滤罐+离子捕捉器工艺进行一次预处理。经一次预处理后的废水统一进行生化处理、膜浓缩处理和MVR蒸发处理。最终膜浓缩及蒸发产水排至回用水池，结晶盐外运处置。工艺如下：图3总体工艺流程图Fig.3Overallprocessflowchart前处理废水的一次预处理前处理废水从调节池提升至酸析池，分解有机物后流入隔油池，去除部分图4前处理废水工艺流程图Fig.4Flowchartofthepretreatmentwastewaterprocess的一次预处理含氰废水首先需进行破氰处理，废水先从调节池提升至一级破氰池，通过进入混凝沉淀池加入絮凝剂后，再加入助凝剂通过重力作用将絮图5含氰废水工艺流程图Fig.5Processflowchartofcyanogen-containingwastewater的一次预处理电镀镍废水进入调节池均衡水质水量后提升至pH调节池（pH调节10.5~11），通过投加碱与镍离子发生沉淀反应，进入混凝沉淀池加入絮凝剂后，再加入助凝剂通过重力作用将絮从而图6电镀镍废水工艺流程图Fig.6Processflowchartofnickelplatingwastewater的一次预处理化学镍废水进入调节池均衡水质水量后提升至芬顿池，通过投加双氧水与硫酸亚铁，发生芬顿反应，将络合物中的镍离子解离出来。然后流至混凝沉淀池，后通过加氢氧化钙与镍离子在池中发生沉淀反应，加入絮凝剂后，再加入助凝剂通过重力作用将絮子捕捉器，进一步去除废水的少许残留重金属及部分有机物，最后排入总中间图7化学镍废水工艺流程图Fig.7Processflowdiagramofchemicalnickelwastewater（6）含铬废水的一次预处理含铬废水进入调节池均衡水质水量后提升至还原池，通过投加酸和还原剂，将六价铬还原为三价铬。还原后的废水由于含有铬等进入混凝沉淀池加入絮凝剂后，再加入助凝剂通过重力作用将絮子捕捉器，进一步去除废水的少许残留重金属及部分有机物，最后排入总中间图8含铬废水工艺流程图Fig.8Processflowchartofchromium-containingwastewater综合废水的一次预处理综合废水从调节池提升至pH调节池，通过加碱与铜离子发生沉淀反应，进入混凝沉淀池加入絮凝剂，再加入助凝剂通过重力作用将絮体在池中分离出来，从而降低污水中金属离子、COD及SS等含量。经混凝沉淀分离后排入总中间水池。图9综合废水工艺流程图Fig.9Flowchartoftheintegratedwastewaterprocess络合废水的一次预处理络合废水从调节池提升至破络反应池，通过投加氢氧化钙和破络剂，破络剂将络合物中的铜离子解离出来，氢氧化钙与铜离子发生沉淀反应，进入混凝沉淀池加入絮凝剂后，再加入助凝剂通过重力作用将絮，从而降低污水中金属离子、COD及SS等含量。经混凝沉淀分离后排入总中间水池。图10络合废水工艺流程图Fig.10Processflowdiagramofcomplexwastewater（9）含锌废水的一次预处理含锌废水首先进入调节池，经均衡水质水量后，由提升泵输送至破络反应池，通过投加破络剂，将络合物中的锌离子解离释放出来。然后流至pH调节池，调节pH为9~10之间，通过加碱与锌离子发生沉淀反应，后进入混凝沉淀池加入絮凝剂，再加入助凝剂，通过重力作用将絮体在沉淀池中分离出来，从而降低污水中金属离子、COD及SS等含量。经絮凝沉淀分离后排入总中间水池。图11含锌废水工艺流程图Fig.11Processflowchartofzinc-containingwastewater的一次预处理混排废水含有较多耗氧物质，首先需进行氧化处理，废水先从调节池提升芬顿池，通过投加酸和氧化剂，进行芬顿反应。氧化后的废水由于含有六价铬离子，流入还原池，通过加入酸及还原剂将Cr6+还原为Cr3+，经过碱性再通过混凝沉淀池A，将废水中的重金属及部分污染物分离出来。进入混凝沉淀池B加入絮凝剂后，再加入助凝剂通过重力作用中分离出来，后排入总中间水池。图12混排废水工艺流程图Fig.12Processflowchartofmixeddischargewastewater（11）后期处理工艺九股分流废水进入总中间水池，后再进入调节池，均衡水质后进入总混凝、絮凝反应池。出水进入A2/O+MBR生化系统，废水首先流入厌氧池。在厌氧环境中，微生物通过水解作用将高有机负荷废水中的难降解有机物转化为易降解有机物，显著提升废水的可生化性。随后，废水进入缺氧池，接收来自好氧池的回流硝化液，在低溶解氧状态下发生反硝化反应，将水中的氮素以氮气形式脱除。经缺氧处理后的废水进入好氧池，在分子氧充足的条件下，好氧微生物对有机物进行高效分解统，利用超滤膜有效截留大部分悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度及有机物，保证A2/O+MBR生化系统出水后，提升至多级膜浓缩系统，废水经特种膜系统高效脱盐处理，浓水进入MVR蒸发系统做蒸发处理，蒸馏水与膜浓缩系统产水一起回用，结晶物外运，整体设计工艺达到零排放。图13后期处理工艺流程图Fig.13Post-processingprocessflowchart3.2.6预期达标分析根据《污染源源强核算技术指南电镀》（HJ984-2018）表F.2，电镀废水污染治理技术及效果，对照本项目选取的污水治理技术，初步估计可以满足废水处理标准。去除率如下表。表7电镀废水治理技术处理效率Table7Treatmentefficiencyofelectroplatingwastewatertreatmenttechnology水化学还原法、水水水混排废水）植物油类当进mgL-1mgL-14构筑物设计计算与设备选型4.1前处理废水一次预处理阶段4.1.1说明前处理废水首先流入调节池进行水质调节，同时开启空气搅拌系统以确保水质均匀混合。后开启提升泵提至酸析池，同时打开加酸泵和FeSO4加药泵分别在pH仪和ORP仪的控制下自动控制投加，后流入隔油池，同时打开H2O2加药泵在ORP仪的控制下自动控制投加，再后流入气浮池，同时开启PAC/PAM加药泵在ORP仪的控制下自动控制投加；废水再流入pH调节池，在pH仪的控制下液碱加药泵自动控制投加，调节pH值在8.5左右，出水自流至混凝沉淀反应池，同时开启FeSO4/PAM加药泵在ORP仪的控制下自动控制投加，经混凝后废水自流至沉淀格进行固液分离，上清液流至总中间水池进行后续回用处理，污泥定期排放至污泥浓缩池。4.1.2前处理废水构筑物设计4.1.2.1前处理调节池用途：用于储存收集来的镀前处理废水和除油、除锈等工序产生的清洗废水。外形尺寸：V=abh（V是体积，a、b、h分别是长、宽和高），该调节池外形尺寸可设计为13.0。×1.2＝750m3d-1≈32m3h-1（小数均进1）有效容积：32m3h-18h=256m3停留时间：8h结构形式：地下钢筋混凝土内部处理：衬5mm厚耐酸、碱玻璃钢防腐数量：1座配备：（1）耐腐蚀型沉入式液位计1套；（2）空气搅拌装置1套，潜水搅拌机功率为1.2kW，安装在中间部位，包括空气搅拌鼓风机一台，P=0.07Mpa，Q=9.6m3min-1；（3）前处理废水提升泵：型号为40FPZ-18(耐腐蚀自吸泵)，数量为2台，一用一备，规格为流量Q=32m3h-1，扬程H=19m，功率为1.5kW，转速2840rpm；（4）电磁流量计一套，安装在前处理调节池和酸析池之间的管路上。4.1.2.2酸析池用途：分为两个阶段，第一阶段加入H2SO4调节废水的pH值，分解有机物并破坏金属离子与有机络合剂形成的络合结构，第二阶段加入FeSO4，对后续催化氧化提供条件。处理量：32m3h-1外形尺寸：4.1m×1.8m×3.3m，单格为1.9m×1.8m×3.3m，有效水深为2.3m数量：1座（分两格），中间墙壁厚为0.3m有效容积：32m3h-1×15/60h=8m3水力停留时间：15min结构形式：地上钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）pH在线监测仪1个，安装在反应槽第一格出水处；（3）ORP在线监测仪1个，安装在反应槽第二格出水处；（4）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（5）药剂储存罐2个。4.1.2.3隔油池用途：分为两个阶段，第一阶段投加H2O2构成芬顿体系，产生具有强氧化性的羟基自由基，有效氧化降解废水中的难降解有机物，第二阶段为油脂沉淀区，去除部分油脂。处理量：32m³h-1外形尺寸：4.3m×3.0m×3.7m，单格3.0m×2.0m×3.7m，有效水深为2.7m数量：1座(分两格)，中间墙壁厚为0.3m油脂沉淀区：上部水深取0.7m，底部缓冲层高度为1.0m，取隔油斜板斜长为1.0m，从长度上分为进水槽、集油区和出水槽三部分。进水槽宽度取0.5m，进水槽和集油区之间设置厚度为0.2m穿孔墙，出水槽宽度为0.5m。隔油池产生的污泥的体积分数以0.1%计算，污泥储存周期为2d，污泥部分所需容积为750×2×0.1%=1.5m³。设计1个污泥斗，污泥斗容积至少为1.5m3，污泥斗容积V=h[S+(SS1)0.5+S1]/3，S为污泥斗大底面积为单格长×宽，取3.0m×2.0m，S1为污泥斗小底面面积取0.8m×0.8m，取污泥斗高h=0.7m，代入得V≈2.0m3＞1.5m3。有效容积：32m³h-1×0.5h=16m³水力停留时间：0.5h主要材料：地上钢筋混凝土防腐：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）ORP在线监测仪1个，安装在反应槽第一格出水处；（3）污泥泵一台；（4）浮油捕捞器一台，集油箱一个；（4）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）1台，功率为0.6kW；（5）药剂储存罐1个；（6）隔油倾斜板厚度为2mm，材料为PP，选用倾斜角度为60°，其间距取0.1m进行计算，具体使用数量计算如下所示。已知隔油池的设计尺寸为3.0m×2.0m×3.7m，有效容积为16m³。假设斜板是放置在整个有效容积内，斜板放置区域的横截面积为3.0m×2.0m=6m²。由于倾斜板厚度为2mm=0.002m，间距为0.1m，那么每块斜板的宽度可看作0.002+0.1=0.102m。斜板宽度一般为池的宽度，取2.0m，假设斜板与水平方向夹角为60°，设斜板长度为1m，单个斜板的在水平方向的投影长度为L×cos60°≈0.866m，设斜板数量为n。经分析，单个斜板的在水平方向的投影长度与每块斜板的宽度之和为集油区的长度，0.102n+L×cos60°=（3.0-0.5-0.5-0.2）m，得，n≈13个，斜板数量取13个，该池使用斜板体积为15×0.002m×1.0m×2m=0.06m3。4.1.2.4气浮池用途：去除水中的浮油。分为3个阶段，第一阶段加入絮凝剂，第二阶段加入助凝剂，第三阶段为气浮区，去除水中部分浮油。处理量：32m³h-1外形尺寸：6.0m×2.7m×4.3m，单格2.7m×1.8m×4.3m，有效水深为3.3m，设置可调式出水堰数量：1座(分三格)，中间墙壁厚为0.3m有效容积：32m³h-1×0.5h=16m³水力停留时间：0.5h溶气水回流量：气浮池溶气回流比计算公式为R=QrQ×100%，本设计取R=30%，Q主要材料：地上钢筋混凝土防腐：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）GF-40型高效组合气浮装置一套，溶气水量9.6m³h-1，主电机一台，功率5.5kW，空压机一台，功率0.75kW，刮渣机一台功率为0.4kW，运行速率为0.5mmin-1,两台絮凝搅拌机功率为0.75kW，总功率8.15kW；（2）ORP在线监测仪2个；（3）集油箱一个；（4）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（5）药剂储存罐2个。4.1.2.5pH调节池用途：液碱与金属离子发生沉淀反应，该池主要使碱与铜离子发生沉淀反应。处理量：32m3h-1外形尺寸：8.0有效水深为3.0m数量：1座有效容积：32m³h-1×3h=96m³水力停留时间：3h结构形式：钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）pH在线监测仪1个，安装在反应槽出水处；（3）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）1台，功率为0.6kW；（4）药剂储存罐1个。4.1.2.6混凝沉淀池用途：本池内分置三个不同的反应段，第一段为絮凝，第二段为助凝，第三段为沉淀，分别向第一二段投加FeSO4及PAM，废水反应生成的絮状物、沉淀物，并在这里得到沉淀去除。处理量：32m3h-1外形尺寸：13.84.4有效水深为2.6m沉淀格：上部水深取0.7m，底部缓冲层高度为1.0m，取斜板斜长为1.0m，配水槽宽度取0.5m。本池沉积的污泥体积分数以0.5%计算，污泥储存周期为2d，污泥部分所需容积为750×2×0.5%=7.5m³。设计2个污泥斗，单个污泥斗容积至少为3.75m3，污泥斗容积V=h[S+(SS1)0.5+S1]/3，S为污泥斗大底面积为单格（长/2）×宽，取44.4，S1为污泥斗小底面面积取0.8m×0.8m，取污泥斗高h=0.7m，代入得V≈5.32m3＞3.75m3。数量：1座（分3格），中间墙壁厚为0.3m有效容积：32m³h-1×3h=96m³水力停留时间：3h沉淀格表面负荷：q=Q/A，Q为设计流量32m3h-1，A为沉淀格表面积4.4m3(m2·h)-1。结构形式：地上钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）2台，功率为1.5kW；（2）OPR在监测线仪2个，安装在第一第二反应格的出水处；（3）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（4）药剂储存罐2个；（5）污泥斗3个，污泥泵一台；（6）沉淀格内设置稳流干扰器1台；（7）斜板填料内径为Φ50，厚度为1mm，材料为PP，选用倾斜角度为60°，其间距取0.1m进行计算，具体使用数量计算如下所示。已知沉淀池格的尺寸为4.4，有效容积为96m³。假设斜板是放置在整个有效容积内，斜板放置区域的横截面积为4.4=37.4m²。斜板一边长一般为池的宽度，取4.4m，假设斜板与水平方向夹角为60°，设斜板长度为L=1.0m，单个斜板的在水平方向的投影长度为L×cos60°=0.866m，设斜板数量为n。斜板厚度为1mm=0.001m，间距为0.1m，那么每块斜板的宽度可看作0.001+0.1=0.101m。斜板斜长为1m，可得到斜板放置的有效高度h=1×sin60°=0.866m。计算斜板的数量：经分析，配水槽宽度、单个斜板的在水平方向的投影长度与每块斜板的宽度之和为沉淀池的长度，0.101n+L×cos60°+0.5m=8.5m，得，n≈75个，斜板数量取75个，该池使用斜板体积为75×0.01m×1m×4.4m=3.3m3。4.1.3药剂消耗计算（1）H2SO4。取前处理废水pH=10，H2SO4调节废水的pH值为2~4左右，取pH=3，质量分数为98%的H2SO4的物质的量浓度约为18.4molL-1。有效容积为8m3的废水中氢氧根离子的物质的量为n(OH-)=c(OH-)×V=10-4molL-1×8×103L=0.8mol，中和这些氢氧根离子需要0.8mol氢离子。pH=3时，废水中氢离子的总物质的量为n(H+)=c(H+)×V=10-3molL-1×8×103L=8mol。总共需要氢离子的物质的量：n=8mol+0.8mol=8.8mol。因为H2SO4能提供2个H+，所以需要硫酸的物质的量为n(H2SO4)=8.8mol/2=4.4mol。所需浓硫酸的体积为V(H2SO4)=n(H2SO4)/c(H2SO4)=4.4mol/18.4molL-1≈0.24L。一次反应为0.15min=0.25h，一天中处理前处理废水需要的98%H2SO4的量为0.24L×24h/0.25h=23.04L，约为42.4kg，即0.0424t。（2）H2O2。参考案例，酸析池的COD去除率为35%，应去除COD=35%×800mgL-1=280mgL-1。理论上去除1mg的COD需要消耗1.5mg的过氧化氢。则处理8立方米（8000L）废水，需要的过氧化氢为：8000L×280mgL-1×1.5mgmg-1=3360000mg=3.36kg。考虑到实际反应中的各种因素，通常将过氧化氢的投加量提高至理论值的2-5倍。若取3倍，则实际过氧化氢投加量为3.36kg×3=10.08kg。则一天需要的30%的双氧水的量为10.08kg×24h30%×0.25h=3225.6kg≈（3）FeSO4。FeSO4与H2O2的投加存在一定摩尔比关系，通常在1:2到1:5之间。假设摩尔比取1:3，H2O2的摩尔质量为34gmol-1，10.08kg的H2O2的物质的量为10080g34gmol则FeSO4的物质的量应为296/3≈99mol，硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）的摩尔质量为278gmol-1，所以一次反应停留投加的FeSO4的质量为99mol×278gmol-1=27522g=27.522kg。酸析池一天需要的硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）的量为27.522kg×24h0.25h混凝沉淀池中，根据前处理废水的进水水质，投加FeSO4量取30mgL-1，每立方米废水的FeSO4投加量为0.03kg，一次反应停留投加的FeSO4为0.03×8=0.24kg，一天中750m3前处理废水需要的FeSO4的质量为750×0.03=22.5kg，即0.0225t。一天中前处理废水预处理中混凝沉淀池需要的硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）为0.0225t×278gmol-1152一天中处理750m3前处理废水共投加硫酸亚铁的质量为2.642t+0.041t≈2.683t。（4）NaOH。进调节池的水pH为3，即氢离子浓度[H+]=10-3molL-1。8立方米废水的氢离子：n(H+)=8000L×10-3molL-1=8mol。将废水pH调至6.7，使铜离子转为沉淀，此时氢离子浓度[H+]=10-6.7molL-1，可忽略不计。根据H++OH-=H2O，中和氢离子所需氢氧根离子的物质的量等于氢离子的物质的量，即8mol。前处理废水中铜离子浓度为10mgL-1，8立方米废水中应去除的铜离子的质量为：8000L×10mgL-1=80000mg=80g。铜离子的物质的量为：n(Cu2+)=80g64由Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓可知，沉淀1.125mol铜离子需要氢氧根离子的物质的量为：1.25mol×2=2.5mol。中和酸性和沉淀铜离子总共需要氢氧根离子的物质的量为：8mol+2.5mol=10.5mol。所以需要氢氧化钠的质量为：m(NaOH)=10.5mol×40gmol-1=420g。则需要50%液碱的质量为：420g50%一天需要的50%液碱的量为0.84kg×24h0.25h=80.64kg（5）PAC。已知，根据前处理废水的进水水质，投加PAC量取100mgL-1，每立方米废水的PAC投加量为0.1kg，一次反应停留投加的PAC为0.1×8=0.8kg，一天中前处理清洗废水一次预处理需要的PAC为0.1×750=75kg=0.075t。（6）PAM。已知，根据前处理废水的进水水质，投加PAM量取3mgL-1，每立方米废水的PAM投加量为0.003kg，一次反应停留投加的PAM为0.003×8=0.024kg，一天中前处理清洗废水一次预处理需要的PAM为0.003×750=2.25kg=0.00225t。4.1.4去除率参考其他电镀废水处理工程实际案例，本设计前处理废水经一次预处理后，取得：（1）COD在酸析池去除率为35%，在混凝沉淀池去除率为60%。前处理废水经一次预处理后，COD剩余量为800×（1-35%）×（1-60%）=208mgL-1，去除率为74%。（2）氨氮在一次预处理中，去除率为15%，氨氮剩余量为10×（1-15%）=8.5mgL-1。（3）TN在一次预处理中，去除率为25%，TN剩余量为15×（1-25%）=11.25mgL-1。（4）TP在一次预处理中，去除率为90%，TP剩余量为30×（1-90%）=3mgL-1。（5）SS在一次预处理中，去除率为90%，SS剩余量为200×（1-90%）=20mgL-1。（6）铜离子在一次预处理中，去除率为98%，铜离子剩余量为10×（1-98%）=0.2mgL-1。（7）石油类在隔油池的去除率为85%，在气浮池去除率为90%，在混凝沉淀池去除率为60%，石油类剩余量为80×（1-85%）（1-90%）（1-60%）=0.48mgL-1。4.2含氰废水一次预处理阶段4.2.1说明含氰废水自车间流入调节池调节水质，开启空气搅拌系统，开启提升泵提升至一级破氰池，观察电磁流量计控制流量，同时打开NaOH/NaClO投加药泵在pH仪的控制下自动控制投加，调节pH值在之间，再流入同时打开酸投加药泵和NaClO投加药泵在pH仪的控制下自动控制投加，调节pH值在7废水自流入pH调节池进行中和反应，液碱投加泵在pH仪自动控制下调节pH值为10.5左右，出水自流入混凝沉淀池，同时开启FeSO4/PAM加药泵在ORP仪的控制下自动控制投加，经混凝后废水进行固液分离，最后排入总中间水池进行后处理，污泥定期排放至污泥浓缩池。破氰工艺采用碱性氯化法，分两阶段实施破氰反应。第一阶段为不完全氧化过程，通过投加氧化剂将氰化物氧化为氰酸盐：CN-+ClO-+H2CNCl+2OH-——CNO-+Cl-CN-与ClO-反应首先生成CNCl，再水解成CNO-；其反应速度受pH值、温度和有效氯浓度影响显著：pH值越高、水温越高、有效氯浓度越高，水解速度越快。据相关研究表明，CNO-第二阶段为完全氧化阶段，通过持续投加氧化剂，将氰酸盐进一步氧化分解为二氧化碳和氮气等无害物质：2CNO-+3ClO-+H2O——2CO2+N2+3Cl采用NaOH为中和剂，以调节pH除去其他共存的金属离子，如Cu2+在调节至pH范围为7~14时，残留浓度可控制在0.1mgL-1以下。在多种污染物共存且相互作用的影响下，需精准掌握最佳pH值：调试过程中，以出水各项重金属指标达标为前提，遵循加药量最少化原则确定最优参数。4.2.2含氰废水预处理的构筑物设计4.2.2.1含氰调节池用途：用于储存收集来的含氰废水。外形尺寸：V=abh（V是体积，a、b、h分别是长、宽和高），该调节池外形尺寸可设计为8.0有效水深取3.3米，。×1.2＝300m3d-1≈13m3h-1（小数均进1）有效容积：13m3h-18h=104m3停留时间：8h结构形式：钢筋混凝土内部处理：衬5mm厚耐酸、碱玻璃钢防腐数量：1座配备：（1）耐腐蚀型沉入式液位计1套；（2）空气搅拌装置1套，潜水搅拌机功率为0.75kW，安装在中间部位，包括空气搅拌鼓风机一台，P=0.07Mpa，Q=9.6m3min-1；（3）含氰废水提升泵：型号为40FPZ-18(耐腐蚀自吸泵)，数量为2台，一用一备，规格为流量Q=13m3h-1，扬程H=19m，功率为1.5kW，转速2840rpm；（4）电磁流量计一套，安装在含氰调节池和一级破氰池之间的管路上。4.2.2.2一级破氰池用途：本池内分置两个不同的反一段，第一段为pH调节阶段，第二个阶段为不完全氧化阶段，分别向第一段和第二段内部投加NaOH和NaClO。处理量：13m³h-1外形尺寸：2.7m×1.2m×3.3m，单格1.2m×1.2m×3.3m，为有效水深为2.3m数量：1座(分两格)，中间墙壁厚为0.3m有效容积：13m³h-1×15/60h=3.25m³水力停留时间：15min主要材料：钢筋混凝土防腐：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）pH在线监测仪1个，安装在反应槽第一格出水处；（3）ORP在线监测仪1个，安装在反应槽第二格出水处；（4）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（5）药剂储存罐2个。4.2.2.3二级破氰池用途：本池内分置两个不同的反应阶段，第一段为pH调节阶段，第二个阶段为完全氧化阶段，分别向第一段和第二段内部投加H₂SO₄和NaClO。处理量：13m³h-1外形尺寸：2.7m×1.2m×3.3m，单格1.2m×1.2m×3.3m，有效水深为2.3m数量：1座(分两格)，中间墙壁厚为0.3m有效容积：13m³h-1×15/60h=3.25m³水力停留时间：15min主要材料：钢筋混凝土防腐：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）pH在线监测仪1个，安装在反应槽第一格出水处；（3）ORP在线监测仪1个，安装在反应槽第二格出水处；（4）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（5）药剂储存罐2个。4.2.2.4pH调节池用途：液碱与金属离子发生沉淀反应，该池主要使碱与铜离子发生沉淀反应。处理量：13m3h-1外形尺寸：4.5有效水深为3.5m数量：1座有效容积：13m³h-1×3h=39m³水力停留时间：3h结构形式：钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）pH在线监测仪1个，安装在反应槽出水处；（3）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）1台，功率为0.6kW；（4）药剂储存罐1个4.2.2.5混凝沉淀池用途：本池内分置三个不同的反应段，第一段为絮凝，第二段为助凝，第三段为沉淀，分别向第一二段投加FeSO4及PAM，废水反应生成的絮状物、沉淀物，并在这里得到沉淀去除。处理量：13m3h-1外形尺寸：10.53.3有效水深为2.6m数量：1座（分3格），中间墙壁厚为0.3m沉淀格：上部水深取0.7m，底部缓冲层高度为1.0m，取斜板斜长为1.0m，配水槽宽度取0.5m。本池沉积的污泥体积分数以0.5%计算，污泥储存周期为2d，污泥部分所需容积为300×2×0.5%=3m³。设计1个污泥斗，污泥斗容积至少为3m3，污泥斗容积V=h[S+(SS1)0.5+S1]/3，S为污泥斗大底面积为单格长×宽，取3.3，S1为污泥斗小底面面积取0.8m×0.8m，取污泥斗高h=0.7m，代入得V≈4.33m3＞3m3。有效容积：13m³h-1×3h=39m³水力停留时间：3h沉淀格表面负荷：q=Q/A，Q为设计流量13m3h-1，A为沉淀格表面积3.3m3(m2·h)-1。结构形式：钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）2台，功率为1.5kW；（2）OPR在监测线仪2个，安装在第一第二反应格的出水处；（3）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（4）药剂储存罐2个；（5）污泥斗3个，污泥泵一台；（6）沉淀格内设置稳流干扰器1台；（7）斜板填料内径为Φ50，厚度为1mm，材料为PP，选用倾斜角度为60°，其间距取0.1m进行计算，具体使用数量计算如下所示。已知沉淀池格的尺寸为3.3，有效容积为39m³。假设斜板是放置在整个有效容积内，斜板放置区域的横截面积为3.3=14.85m²。斜板宽度一般为池的宽度，取3.3m，假设斜板与水平方向夹角为60°，设斜板长度为L=1.0m，单个斜板的在水平方向的投影长度为L×cos60°=0.866m，设斜板数量为n。斜板厚度为1mm=0.001m，间距为0.1m，那么每块斜板的宽度可看作0.001+0.1=0.101m。斜板斜长为1m，可得到斜板放置的有效高度h=1×sin60°=0.866m。计算斜板的数量：经分析，配水槽宽度、单个斜板的在水平方向的投影长度与每块斜板的宽度之和为沉淀池的长度，0.101n+L×cos60°+0.5m=4.5m，得，n≈35个，斜板数量取35个，该池使用斜板体积为35×0.001m×1m×3.3m=0.1155m3。4.2.3药剂消耗计算（1）H2SO4。一级破氰池出水pH=11，pOH=3，则c(OH-)=10-3molL-1，300m3的含氰废水中OH-的物质的量为300×103L×10-3molL-1=300mol。二级破氰池中投加H2SO4调节废水至pH=7，需要的H2SO4的物质的量浓度为300mol×0.5=150mol，含氰废水一次预处理一天需要投加质量分数为98%的H2SO4的质量为150mol×98g（2）NaClO。从开始破氰到实现氰化物的完全氧化反应，CN-和投加的ClO-的比值为1:7，已知氰化物为50mgL-1，300m3的含氰废水中氰化物的含量为300×103L×50mgL-1=1.5×107mg=15kg。假设这里的氰化物为NaCN，则CN-的质量为15kg×26gmol-149gmol-1≈7.96kg=7960g，CN-的物质的量为7960g26gmol-1≈306.15mol，含氰废水一次预处理一天需要投加NaClO的量为306.15mol×7×74.5molL-1（3）NaOH。取含氰废水pH=8，c(H+)=10-8molL-1，一级破氰池需要调节至pH=11，c(H+)=10-11molL-1，浓度变化忽略不计，一天处理300m3的含氰废水，H+物质的量变化为n=10-8molL-1×300×103L=3×10-3mol，所以需要OH-的物质的量为3×10-3mol，则需要50%液碱的质量为：3×10-3mol×40gmol-150%=0.24g=2.4×10-7t；同理，将二级破氰池pH=7调至pH=10.5，需要50%液碱的质量为2.4g=2.4×10-6t；参考4.1.3，含氰废水中铜离子浓度为50mgL-1，要去除300m含氰废水一次预处理一天需要的50%液碱的质量为2.4×10-7t+2.4×10-6t+0.038t≈0.038t。（4）FeSO4。混凝沉淀池中，根据含氰废水的进水水质，投加FeSO4量取10mgL-1，每立方米废水的FeSO4投加量为0.01kg，一天中含氰废水预处理中混凝沉淀池需要的FeSO4为0.01×300=3kg=0.003t。一天中含氰废水预处理中混凝沉淀池需要的硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）为0.003t×278gmol-1（5）PAM。已知，根据含氰废水的进水水质，投加PAM量取1mgL-1，每立方米废水的PAM投加量为0.001kg，一次反应停留投加的PAM为0.001×39=0.039kg，一天中含氰废水一次预处理需要的PAM为0.001×300=0.3kg=0.0003t。4.2.4去除率参考其他电镀废水处理工程实际案例，本设计含氰废水经一次预处理后，取得：（1）COD在一次预处理中，去除率为60%，COD剩余量为200×（1-60%）=80mgL-1。（2）氨氮在一次预处理中，去除率为15%，氨氮剩余量为10×（1-15%）=8.5mgL-1。（3）TN在一次预处理中，去除率为25%，TN剩余量为15×（1-25%）=11.25mgL-1。（4）TP在一次预处理中，去除率为90%，TP剩余量为5×（1-90%）=0.5mgL-1。（5）SS在一次预处理中，去除率为90%，SS剩余量为50×（1-90%）=5mgL-1。（6）铜离子在一次预处理中，去除率为98%，铜离子剩余量为50×（1-98%）=1mgL-1。（7）氰化物在一次预处理中，去除率为95%，氰化物剩余量为50×（1-95%）=2.5mgL-1。4.3电镀镍废水一次预处理阶段4.3.1说明电镀镍废水自车间流入调节池调节水质，开启空气搅拌系统，开启提升泵提升至pH调节池，观察电磁流量计控制流量，同时打开碱投加泵在pH仪自动控制下调节pH值为10.5~11左右，出水自流入混凝沉淀池，同时开启PAC/PAM加药泵在ORP仪的控制下自动控制投加，经混凝后废水进行固液分离，上清液流至镍中间池缓冲水质和水量，再经过砂滤罐+离子捕捉器，最后排入总中间水池进行后处理，污泥定期排放至污泥浓缩池。4.3.2电镀镍废水预处理的构筑物设计4.3.2.1电镀镍调节池用途：用于储存收集来的电镀镍废水。外形尺寸：V=abh（V是体积，a、b、h分别是长、宽和高），该调节池外形尺寸可设计为有效水深取3.2米，。数量：1座×1.2≈450m3d-1≈19m3h-1（小数均进1）有效容积：19m3h-18h=152m3停留时间：8h结构形式：钢筋混凝土内部处理：衬5mm厚耐酸、碱玻璃钢防腐配备：（1）耐腐蚀型沉入式液位计一套；（2）空气搅拌装置1套，潜水搅拌机功率为0.75kW，安装在中间部位，包括空气搅拌鼓风机一台，P=0.07Mpa，Q=9.6m3min-1；（3）电镀镍废水提升泵：型号为40FPZ-18(耐腐蚀自吸泵)，数量为2台，一用一备，规格为流量Q=19m3h-1，扬程H=19m，功率为1.5kW，转速2840rpm；（4）电磁流量计一套，安装在电镀镍调节池和pH调节池之间的管路上。4.3.2.2pH调节池用途：液碱与金属离子发生沉淀反应，该池主要使碱与镍离子发生沉淀反应。处理量：19m3h-1外形尺寸：5.5有效水深为3.5m数量：1座有效容积：19m3h-13h=57m3水力停留时间：3h结构形式：钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）1台，功率为1.5kW；（2）pH在线监测仪1个，安装在反应槽出水处；（3）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）1台，功率为0.6kW；（4）药剂储存罐2个。4.3.2.3混凝沉淀池用途：本池内分置三个不同的反应段，第一段为絮凝，第二段为助凝，第三段为沉淀，分别向第一二段投加PAC及PAM，废水反应生成的絮状物、沉淀物，并在这里得到沉淀去除。处理量：19m3h-1外形尺寸：9.63.0有效水深为2.6m数量：1座（分3格），中间墙壁厚为0.3m沉淀格：上部水深取0.7m，底部缓冲层高度为1.0m，取斜板斜长为1.0m，配水槽宽度取0.5m。本池沉积的污泥体积分数以0.5%计算，污泥储存周期为2d，污泥部分所需容积为450×2×0.5%=4.5m³。设计1个污泥斗，污泥斗容积至少为4.5m3，污泥斗容积V=h[S+(SS1)0.5+S1]/3，S为污泥斗大底面积为单格长×宽，取3.0，S1为污泥斗小底面面积取1.0m×1.0m，取污泥斗高h=1.0m，代入得V≈6.4m3＞4.5m3。有效容积：19m3h-12h=38m3水力停留时间：2h沉淀格表面负荷：q=Q/A，Q为设计流量19m3h-1，A为沉淀格表面积3.01.32m3(m2·h)-1。结构形式：钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）高效搅拌机G/QSJ500（高效双曲面搅拌机）2台，功率为1.5kW，安装在第一第二反应格内；（2）OPR在监测线仪2个，安装在第一第二反应格的出水处；（3）GM系列机械隔膜计量泵GM25/1.0（定量自动控制加药泵）2台，功率为0.6kW；（4）药剂储存罐2个；（5）污泥斗3个，污泥泵一台；（6）沉淀格内设置稳流干扰器1台；（7）斜板填料内径为Φ50，厚度为1mm，材料为PP，选用倾斜角度为60°，其间距取0.1m进行计算，具体使用数量计算如下所示。已知沉淀池格的尺寸为3.0，有效容积为38m³。假设斜板是放置在整个有效容积内，斜板放置区域的横截面积为3.0=14.4m²。斜板宽度一般为池的宽度，取3.0m，假设斜板与水平方向夹角为60°，设斜板长度为L=1.0m，单个斜板的在水平方向的投影长度为L×cos60°=0.866m，设斜板数量为n。斜板厚度为1mm=0.001m，间距为0.1m，那么每块斜板的宽度可看作0.001+0.1=0.101m。斜板斜长为1m，可得到斜板放置的有效高度h=1×sin60°=0.866m。计算斜板的数量：经分析，配水槽宽度、单个斜板的在水平方向的投影长度与每块斜板的宽度之和为沉淀池的长度，0.101n+L×cos60°+0.5m=4.8m，得，n≈38个，斜板数量取38个，该池使用斜板体积为38×0.001m×1m×3.0m=0.114m3。4.3.2.4镍中间水池用途：缓冲调节水质水量，便于控制与管理。处理量：19m3h-1外形尺寸：9.5m×5m×3.7m有效水深为3.2m数量：1座有效容积：19m3h-18h=152m3水力停留时间：8h结构形式：钢筋混凝土内部处理：内壁衬耐酸、碱环氧树脂玻璃钢，厚度≥5mm。配备：（1）耐腐蚀型沉入式液位计一套；（2）空气搅拌装置一套；（3）提升泵：型号为40FPZ-18(耐腐蚀自吸泵)，数量为2台，一用一备，规格为流量Q=19m3h-1，扬程H=19m，功率为1.5kW，转速2840rpm；4.3.2.5镍砂滤罐用途：拦截污染物，降低浊度，稳定出水水质。处理量：19m3h-1内部设计：通常可选用直径1.2-1.5米的罐体。根据经验公式Q=vA（Q为流量，v为滤速，A为过滤面积），一般砂滤罐的滤速在8-12mh-1左右，取滤速v=11mh-1，过滤面积A=Q/v=19/11≈1.73m2。由圆面积公式A=πR2可得半径r≈0.74m，直径约为1.48m，本次铬砂滤罐选择直径为1.5米的砂滤罐。罐体高度选为2.0米，包括上部的水帽空间、滤料层、承托层和下部的配水空间等。滤料层高度设计为1.0米，承托层高度0.2米。冲洗历时：砂滤罐的冲洗历时可以通过滤料层体积和流量来计算。滤料层高度为1米，直径为1.5米，滤料层体积V=πR2h=1.77m3。冲洗历时t=V/Q=1.77/19≈0.093h，即取6min。结构形式：碳钢不锈钢材质内部处理：内壁防腐、环氧。回用水流量：20m3h-1配备：（1）4.5.3.6镍金属捕捉器用途：进一步去除废水的少许残留重金属及部分有机物。处理量：19m3h-1配备：D301离子交换树脂，其对铬离子吸附量≥75gL-1，处理19m3h-1相当于每小时处理19000L废水，已知，电镀镍废水的镍浓度为100mgL-1，参考中国污水处理工程网的案例，前期反应去除率为99.9%以上，取经前期反应后总镍剩余量为100mgL-199.9%=0.1mgL-1，代入0.1mgL-1=1gL-1，取每小时需要树脂量为19000L1gL-175gL-1≈4.3.3药剂消耗计算（1）NaOH。取电镀镍废水pH=4，c(H+)=10-4molL-1，c(OH-)=