某铜加工企业研磨废水回用处理系统工程设计

贾晓磊，张 婷

(1.中色科技股份有限公司，河南 洛阳 471039；2.洛阳北控水务集团有限公司，河南 洛阳 471039)

铜合金板带材作为铜加工材主要品种之一，是重要的基础材料和功能材料，在建筑、交通运输、电力电气、机械制造、电子通讯、日常消费品等国民经济各个行业发展中得到了广泛应用。铜板带材加工生产过程中，表面清洗工序是去除材料表面的氧化物及其它工艺残留物的一道工序[1]。研磨废水主要是铜板带生产过程中，表面清洗机组水洗及研磨洗铜带表面残留污染物产生的清洗废水。铜带表面残留酸液及溶解铜离子进入研磨废水中。废水具有排水量大、显酸性且含有铜离子等特点[2]，如果处置不当，不仅会造成环境污染，还会造成水资源的浪费。

某铜加工企业车间内设2台厚带表面清洗机及4台薄带表面清洗机，以上设备排水至废水处理站，经中和、混合反应、沉淀、气浮及过滤处理达标后回用作以上设备的补充用水。研磨废水循环回用过程中，表面清洗机组不断有酸液进入水中，导致研磨废水电导率上升。废水处理站净水池内设电导率监测装置，定期排放部分研磨废水，并补充去离子水，降低回用水电导率，满足设备用水水质要求。

1 废水量及废水水质

研磨废水主要来自车间表面清洗机组等设备，经管道汇集排至废水处理站进行处理。研磨废水处理规模设计为100m3/h，其主要水质指标如下：pH=2～3、SS=80 mg/L、Cu2+=120mg/L。处理达标后的研磨废水回用作表面清洗机组的补充用水，回用水水质指标需达到以下要求：pH=7.0～7.5、SS=5mg/L～15mg/L、Cu2+=0.5mg/L、电导率=150μs/cm～500μs/cm。

2 废水处理工艺

2.1 工艺流程介绍

研磨废水经收集后进入浊水池，由泵提升至中和反应槽，由于废水呈微酸性，故在槽中投加NaOH，控制pH在7.0～7.5；中和反应槽出水进入混合反应槽，通过向槽内投加PAC、PAM，将大部分悬浮颗粒进一步凝聚成为大颗粒；出水进入斜板沉淀槽，大颗粒由于重力作用沉积至泥斗，并定期通过隔膜泵将沉泥打入污泥池，上清液进入气浮池中；上清液在接触区与溶气释放器产生的微小气泡发生吸附作用，通过气泡的上升及聚合达到相互凝聚的效果，最终实现泥水分离。由于气浮出水仍存在部分细微颗粒物，在后段设置石英砂过滤器及精密过滤器，砂滤罐中内装石英砂滤料，粒状介质通过筛滤作用、重力沉降作用和吸附凝聚作用，层层截留污染物，以去除细小的化学絮体，提高金属离子、SS、CODcr的去除率。废水经配水系统流向滤料表面，随着时间的延长，滤层内的空隙由上至下逐渐缩小，出水量逐渐减少，滤料表面的吸附点逐渐被污染物所占，污水流速增大，对滤料表面造成越来越大的冲刷力，从而使滤料的纳污能力降低。这时滤料需逆流反冲，使之恢复过滤能力。精密过滤器根据实际水质情况，选用10μm～20μm的大通量滤芯，通过过滤作用更进一步的去除废水中的悬浮颗粒。

经过滤后的净水进入净水池，池内设置电导率检测仪器，通过设定一定数值提醒需要补充去离子水以保证循环用水的水质，在研磨刷净水池设置变频恒压供水装置，将净水送至各个用水点。沉淀槽及气浮槽产生的污泥浮渣进入污泥池，通过气动隔膜泵定量打入污泥脱水装置，经脱水后的泥饼由运泥车运至环保部门定点单位处置。研磨废水处理工艺流程图如图1所示。

图1 工艺流程图Fig.1 Process flow chart

2.2 主要水处理设备

⑴研磨废水浊水池。地下钢筋混凝土结构，衬FRP防腐，有效容积300m3，1座。配套设备：①浊水池提升泵，Q=100m3/h、H=20m、P=11kW，2台(1用1备)；②曝气风机，Q=1.1m3/min、H=3m、P=1.5kW，2台(1用1备)。

⑵中和反应槽。碳钢衬FRP防腐，1.5m×2.4m×2.5m，1座。配套设备：①曝气搅拌管线，DN50；②pH在线检测仪；③配套曝气搅拌系统，DN25；④加药计量泵，Q=170L/h、P=0.37kW，2台(1用1备)。

⑶混合反应槽。碳钢衬FRP防腐，1.5m×2.4m×2.5m，1座。配套设备：①曝气搅拌管线，DN50；②配套曝气搅拌系统，DN25；③加药计量泵，Q=170L/h、P=0.37kW，2台(1用1备)。

⑷斜板沉淀槽。碳钢衬FRP防腐，6.0m×2.5m×3.8m，2座。

⑸气浮槽。碳钢衬FRP防腐，9.0m×2.4m×2.5m，1座。配套设备：①刮渣机，P=0.75kW；②溶气罐，Φ800mm，碳钢防腐；③溶气水泵，Q=32.5m3/h、H=45.5m、 P=7.5kW，1台；④释放器；⑤中间水泵，Q=100m3/h、H=32m、P=15kW，2台(1用1备)；⑥液位控制器等。

⑹石英砂过滤器。碳钢防腐，Φ2600mm×4350mm，滤层厚1200mm，2台(1用1备)。自动控制，差压控制反洗。

⑺精密过滤器。SUS304不锈钢立式圆形容器，内外电抛光，Φ1000mm×2000mm，2台(1用1备)。配套PP熔喷滤芯，Φ63mm×750mm，精度20μm。

⑻净水池。地下钢筋混凝土结构，有效容积200m3，1座。配套设备：①变频供水泵，Q=100m3/h、H=32m、P=15kW，2台(1用1备)，含配套引水筒；②液位控制器；③电导率表，含配套声光报警装置，自动补水装置。

⑼污泥池。地下钢筋混凝土结构，有效容积70m3，1座。配套设备：气动隔膜泵，Q=18m3/h、H=50m、2台(1用1备)。

⑽板框式压滤机。F=20m2，P=2.2kW，1台。

3 运行效果及经济和环境效益

本工程研磨废水处理规模为100m3/h，总投资为180万元，处理费用约1.5元/ m3。研磨废水经中和、混合反应、沉淀、气浮及过滤等处理后，出水主要水质指标如下：pH=7.0～7.5、SS=10mg/L、Cu2+=0.5mg/L、电导率≤500μs/cm。

结合研磨废水处理系统处理水量及出水水质分析：⑴节约新水用量72万m3/a，节约新水使用费约295万元/a(新水价格按4.10元/m3计)，年节约排污费约100万元/a(排污费按1.40元/m3计)；⑵每年可减少铜等重金属排放量约86t，降低了重金属的排放量，创造了良好的环境效益。

4 结论

⑴研磨废水经中和、混合反应、沉淀、气浮及过滤等处理后，水质可满足车间表面清洗线用水要求；⑵需定期补充去离子水以满足表面清洗线对回用水电导率的要求；⑶建议研磨废水处理流程中增设超滤、反渗透等处理工艺，使处理后的研磨废水回用更为可靠。