含镍电镀废水处理设备的设计与调试

王熙雏,　范　宏

(1.苏州工业职业技术学院，江苏 苏州　215104； 2.上海电力学院 电气工程学院，上海　200090)



含镍电镀废水处理设备的设计与调试

王熙雏1,范宏2

(1.苏州工业职业技术学院，江苏 苏州215104； 2.上海电力学院 电气工程学院，上海200090)

摘要：针对电镀含镍废水特点与企业回用要求，设计了一种自动化含镍废水处理设备，推出其结构图。并着重介绍废水处理设备的安装调试过程，对调试过程中的常见故障进行了分析和解决。该设备投入使用后，运行可靠，适用性强，经济效益高。

关键词:电镀废水处理； 镍； 设计； 安装； 调试； 故障

Design and Debugging of Nickelcontaining

Wastewater Treatment Equipment

WANG Xichu1, FAN Hong2

(1.Suzhou Institute of Industrial Technology,Suzhou 215104,China;2.Shanghai University of Electric Power,College of Electrical Engineering,Shanghai 200090,China)

Abstract:In view of the characteristics and reutilization requirements of the nickel containing wastewater treatment, a kind of automatic nickel-containing wastewater treatment equipment was designed, and its structure was introduced. The installation and debugging process of the wastewater treatment equipment were emphatically introduced, and the common faults in the process of debugging were analyzed and solved. After the equipment was put into service, the operation is reliable with strong applicability, and the economic benefit was high.

Keyword: wastewater treatment;nickel;design;installation;debugging;fault

引言

随着工业生产规模的扩大，环境污染越来越严重，尤其是水污染，这将带来一系列生态问题。因此，国家对环保越来越重视，废水处理设备成为了工业化生产企业中常见的设备，尤其是电镀行业。电镀废水处理包括含镍废水、含氰废水及综合废水处理等[1]。本文针对某汽车配件企业的电镀车间所产生的含镍废水，根据技术成熟、经济合理的原则，对废水处理设施进行优化组合，设计了一种自动化控制的含镍废水处理设备，并对其调试运行，根据运行结果，此设备适用性强，达到了环保、清洁生产的要求。

1废水处理设备的设计

本设计以含镍废水处理为主要研究目标，废水处理过程包括从车间产出的原废水经过预处理后到含镍中间水池，经过滤器过滤，再进入RO(反渗透)装置，达到淡水回用，浓水循环处理的目的。设计的废水处理设备包括pH仪表、氧化还原电位自控仪(ORP)、反应槽及投药组件等[2]。

1.1废水处理设备结构

含镍废水处理设备的主要结构如图1所示。

图1　含镍废水处理设备结构示意图

含镍废水从原水池中通过进水泵进入反应器，加药槽向反应器中加入酸碱，通过风机加速反应过程，使药剂与废水充分反应，达到酸碱中和，通过混凝剂(PAC)、絮凝剂(PAM)混凝絮凝作用，使其沉淀。预处理后的水进入中间水池，通过袋式过滤器、砂滤器、碳滤器、精密过滤器及超滤(UF)过滤器过滤，再经RO装置处理后进入中间水箱，最后流入回用水箱。

反应器中的pH探头1所对应的pH仪表与控制器相连，控制加药槽的加酸量或加碱量，使pH达到预设的范围。电导率(CM)探头所对应的3个CM仪表与控制器相连，当其中任意一个值超出预定值时，控制器上的报警器会响，工作人员要对设备进行检查与维修。另外控制器还与浮球液位器相连，用液位器判断液位是否到达预设值，通过连接的模拟开关控制对应泵的开闭[3]。

1.2废水处理设备的预期参数

在设计废水处理设备时，需对其理想状态进行预测，主要考虑的参数有：pH、水压、进水量与产水量及水质要求。通过调节以上几个参数达到理想的预期效果，如表1所示。

表1预期效果及参数

参 数预期效果及调节方式pH1.加酸或加碱使废水的pH为7~8;2.pH探头将pH反映到与控制器相连的pH显示仪表上,通过设定pH仪表的参数自动控制加药泵的开启,当pH>8时,启动加酸泵,当pH<7时,启动加碱泵。水压1.几种部件的正常水压为:袋式过滤器0.3MPa,精密过滤器0.15MPa,UF过滤器浓水压力0.25MPa,RO装置11MPa;2.采用能承受1.6MPa的加厚管道,在泵上安装压差开关,防止在泵的压力过大或阀门未开的情况下,水压过大而打爆水管的情况发生。当压力大于设定值时,压力开关有信号,会断开电源;3.通过水管和过滤器上安装的压力表调节水压达到正常值。进水量与产水量1.根据企业对回用水与废水产量的要求,以及膜的淡水与浓水的产水比例,计算所需的膜个数,本设计采用了4个UF过滤器与8个RO膜;2.根据流量计的示值调节阀门,控制浓水产量,提高淡水产量;3.淡水与浓水的产量之和与进膜的水量相等。水质要求1.根据排放标准以及企业对回用水产量的需求,通过CM仪表来观测水质是否达标;2.注意连接管路不能漏水以及美观等细节。

1.3废水处理设备特点

本设计具备以下特点：

1)其他废水处理设备在使用时，加药过程中往往会出现一次性酸、碱加多的情况，故在设计设备时，在中间水箱和回用水箱中安装pH探头实现终端pH检测，从而控制酸碱的调整；

2)RO装置主要包括：一级RO高压泵、一级RO膜组、水箱；二级RO高压泵、二级RO膜组、清洗装置，能够去除水中的阳离子和阴离子，保证生产用水。清洗装置具有自动冲洗功能，从而保护反渗透膜；

3)浮球液位器将检测的液位信号传递给控制器，控制器通过模拟开关自动控制泵的开闭，提高了工作效率；

4)在泵上安装压差开关来控制泵的开闭，防止水压过高打爆水管的现象发生。

2废水处理设备的安装调试过程分析

废水处理设备的安装调试过程分为两部分，一是自动化控制方面的电箱部分，二是管路的水压水质部分。在调试过程中要严格按照规程去操作。如不可在关闭阀门下打开高压泵，否则会引起水压过高而打爆管道；加酸加碱时，要佩戴防护用具、穿耐酸碱服等。

2.1设备安装

设备安装要符合布局合理、设计美观及经济合理的原则，根据车间的实际场地，安排现有的部件，还要考虑尽可能地节约管件。布局之后先安装大件的装置(如RO装置、UF超滤、水箱等)，再安装小物件(如水泵等)，将各部件安装好后再连接管件，实现各部件之间的连接(包括安装阀门、活接、三通及弯头等)，布线后要安装线管，搭桥接应使其美观。

设备安装时要注意管道的横平竖直，精确测量管道，防止管道倾斜；胶水粘贴前要擦拭管件，防止漏水；安装一些易碎的精密仪表(如压力表)时要小心谨慎；安装时要注意人身安全，尤其是高空作业时；注意一些电器元件的接线(如常开常闭的接线)；做好防水设施，防止漏水，喷水而导致水碰到电源线或者各种电器元件的接线部分。

2.2线路检查

首先检查电路的连接是否正确，然后关闭主回路的断路器，逐个点动面板上的开关，试着拉起浮球开关和压力开关来检测交流接触器是否吸合，若能吸合表明此回路没有问题；针对pH仪表的检测，先插上一个pH探头并调节pH的测量范围，以实现模拟测试。

2.3设备调试

线路检查无误后，再检查管路的阀门是否有效。然后进行冲洗，首先对砂滤器和碳滤器进行冲洗。因为这两个部件里的石英砂和活性碳本身比较脏，打开排放阀，以袋式过滤器的最大压力进行冲洗，冲洗有三种状态，包括正洗、反洗和运行状态。调整正洗和反洗状态进行清洗，同时关闭精密过滤器前面的阀门，不能让脏水流进精密过滤器，当罐中的杂质过多而产生堵塞时，管道内压力变大，此时要更换状态。冲洗5h后，杂质被冲洗干净。然后关闭排放阀，打开UF过滤器的排放阀，关闭RO装置前的阀门，防止脏水进入RO装置。将碳滤器和砂滤器的阀头调到运行状态，冲洗UF过滤器1h，关闭排放阀，打开进入RO装置前的通向废水池的阀门。

调节含镍中水泵的旁通阀门，使袋式过滤器水压在0.25MPa左右，进入砂滤器和碳滤器查看精密过滤器的压力。若水压在0.1～0.2MPa之间，则不需调节阀门，若不在此范围则慢慢调节；进入超滤器，要打开浓水的产水阀门，使浓水压力在0.2～0.3MPa之间，不能超过0.4MPa。否则压力过高，损坏UF超滤膜。调节水压正常后，打开进入RO装置的阀门，关闭进入废水池的阀门。打开两个RO高压泵，打开RO装置出水通向废水池的阀门，调节高压泵的旁通阀门使水压为10～12MPa之间，调节浓水出水阀门，使淡水出水产量达到企业需要的标准。

关闭排放阀，让水通过RO装置进入中间水箱，RO装置分为一级RO和二级RO，一级RO产生的淡水会进入一级淡水箱，用此淡水通入二级RO的膜，出来的浓水进入污泥池，用压滤机压缩处理，排出的淡水流入中间水箱，最后到回用水箱；压缩后含镍的污泥集中处置。

冲洗30h后，相当于进入了正式运行状态，期间要观察系统有无漏水、水压有无变化和淡水产量有变化等现象发生。同时观察CM仪表的示值是否达到水质标准。若示值无变化，首先要校准仪表。若仪表无问题，则需重新检查管路。若管路正常，那可能是膜被堵塞了，需对膜进行反洗(用pH为2.5的酸液在冲洗水箱中冲洗2h后用pH为7左右的水冲洗0.5h)，再正常冲洗。若pH为正常值，则关闭回用水箱的的排放阀，将回用水箱内的水送至车间生产线回用[4]。

2.4设备开机前注意事项

开机运行时，往往会产生许多问题，如喷水、面板闪烁或泵反复开闭等，开机前需要注意的事项，如表2所示。

表2开机前注意事项

注意点注意内容控制配电箱的电源1.确保电源电压为380V,并有接地线。水箱及水池中的液位1.开机前要查看各水箱及水池的水位;2.采用压差开关保护和浮球液位器,实现自动控制,保证水箱在无水情况下不能出水,满水情况下不能进水。管路阀门的开闭情况1.开机前保证管路的通畅;2.阀门较多,开机前需检查阀门开闭情况,虽然压力开关保护会迅速地开关机器,但会造成泵快速地反复开闭,指示灯闪烁不停,同时会损坏泵。活接的松紧情况1.开机前务必拧紧每一个活接,避免开机后出现漏水、喷水或爆水等现象。

2.5常见故障分析

从理论上看，设计能够达标，但是在设备的实际调试过程中会因为一些因素出现以下常见问题。

1)设备启动问题。设备无法启动，首先检查配电箱是否通电；若正常，检查中间水池是否无水从而导致浮球液位器断开，使得中水泵无法工作；检查中水泵中有无空气，若有，灌水排出空气。

2)仪表显示问题。pH仪表、CM仪表及压力表显示值偏大的情况时有发生，首先校准仪表；若仪表正常，则考虑其他原因。如CM仪表示值错误，可能是管路问题或RO膜被堵塞，需要冲洗管道或膜。

3)泵的问题。若泵反转，要及时调整相位；若泵无法抽水，应考虑泵内含有空气，应停机旋转泵上面的放气螺栓，排净空气。

4)产水问题。若产水量不达标，可以调节中水泵增大流量，调节浓水出水阀门减少RO浓水的排放量，使得淡水出水产量达标；若产水水质不达标，需要不断地冲洗管路及滤膜1～2d[5]。

3运行效果及成本

含镍废水处理设备经过反复调试与3个月的试运行后，运行平稳。目前已投入使用1年，各项指标均达到设计要求。原水为电镀车间产生的磷化清洗废水，镍质量浓度为8mg/L，pH为3~4，经过反应器预处理后，镍质量浓度为2mg/L左右；通过多种过滤装置与反渗透装置处理后的淡水产量为80%，镍质量浓度为0.1mg/L以下，电导率在15ms/m以下，pH稳定在7~8，淡水流入回用水箱，返用到生产线，浓水则流入沉淀池进行沉淀与结晶，水排放到缓冲池待后续处理，污泥经压滤机压滤后外运，由此形成了循环用水系统，达到了清洁生产的目的，符合排放要求[6]。

车间废水日常处理水量为16m3/d，淡水产量为12.8m3/d，按处理速率为2m3/h计算，工作t为8h。本设备采用自动化控制，只要记录仪表示值即可，操作人员可由其他岗位人员兼职，免去了人工费，电费为27元/d，药剂费用为8.8元/d，设备折旧费为27.4元/d，废水处理成本约为3.95元/m3，具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。

4结束语

本含镍废水处理设备通过对各种高效处理设施的优化组合，达到了性价比的最优化，降低了系统造价与运行成本，经投入使用后，运行稳定，操作管理简单，适用性强，对电镀行业的可持续发展具有重要意义。

参考文献

[1]王文星.电镀废水处理技术研究现状及趋势[J].电镀与精饰,2011,(05)：42-45.

[2]祁高月.南方某电子公司R-CHIP电镀废水处理及回用工程[J].水处理技术，2015，(03)：131-133.

[3]梁森,王侃夫,黄杭美.自动检测与转换技术[M].第3版.北京:机械工业出版社,2013:89-92.

[4]郭崇武.电镀废水处理技术与实践[J].电镀与环保,2012,(07)：49-53.

[5]王刚.广东省电镀废水处理技术现状与达标分析[J].电镀与涂饰,2014,(20)：891-895.

[6]杨伟志.自动化电镀废水综合处理与回用工程设计[J].环境工程,2013,(01)：15-18.

基金项目：国家自然科学基金资助(51307104)

收稿日期：2015-09-20修回日期： 2015-10-20

中图分类号：X781.1；TQ11

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.02.008