含鎳電鍍廢水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)與調(diào)試

王熙雛,　范　宏

(1.蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州　215104； 2.上海電力學(xué)院 電氣工程學(xué)院，上?！?00090)

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含鎳電鍍廢水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)與調(diào)試

王熙雛1,范宏2

(1.蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州215104； 2.上海電力學(xué)院 電氣工程學(xué)院，上海200090)

摘要：針對(duì)電鍍含鎳廢水特點(diǎn)與企業(yè)回用要求，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)化含鎳廢水處理設(shè)備，推出其結(jié)構(gòu)圖。并著重介紹廢水處理設(shè)備的安裝調(diào)試過程，對(duì)調(diào)試過程中的常見故障進(jìn)行了分析和解決。該設(shè)備投入使用后，運(yùn)行可靠，適用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高。

關(guān)鍵詞:電鍍廢水處理； 鎳； 設(shè)計(jì)； 安裝； 調(diào)試； 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

隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，尤其是水污染，這將帶來一系列生態(tài)問題。因此，國家對(duì)環(huán)保越來越重視，廢水處理設(shè)備成為了工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)中常見的設(shè)備，尤其是電鍍行業(yè)。電鍍廢水處理包括含鎳廢水、含氰廢水及綜合廢水處理等[1]。本文針對(duì)某汽車配件企業(yè)的電鍍車間所產(chǎn)生的含鎳廢水，根據(jù)技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理的原則，對(duì)廢水處理設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化組合，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)化控制的含鎳廢水處理設(shè)備，并對(duì)其調(diào)試運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，此設(shè)備適用性強(qiáng)，達(dá)到了環(huán)保、清潔生產(chǎn)的要求。

1廢水處理設(shè)備的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)以含鎳廢水處理為主要研究目標(biāo)，廢水處理過程包括從車間產(chǎn)出的原廢水經(jīng)過預(yù)處理后到含鎳中間水池，經(jīng)過濾器過濾，再進(jìn)入RO(反滲透)裝置，達(dá)到淡水回用，濃水循環(huán)處理的目的。設(shè)計(jì)的廢水處理設(shè)備包括pH儀表、氧化還原電位自控儀(ORP)、反應(yīng)槽及投藥組件等[2]。

1.1廢水處理設(shè)備結(jié)構(gòu)

含鎳廢水處理設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　含鎳廢水處理設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

含鎳廢水從原水池中通過進(jìn)水泵進(jìn)入反應(yīng)器，加藥槽向反應(yīng)器中加入酸堿，通過風(fēng)機(jī)加速反應(yīng)過程，使藥劑與廢水充分反應(yīng)，達(dá)到酸堿中和，通過混凝劑(PAC)、絮凝劑(PAM)混凝絮凝作用，使其沉淀。預(yù)處理后的水進(jìn)入中間水池，通過袋式過濾器、砂濾器、碳濾器、精密過濾器及超濾(UF)過濾器過濾，再經(jīng)RO裝置處理后進(jìn)入中間水箱，最后流入回用水箱。

反應(yīng)器中的pH探頭1所對(duì)應(yīng)的pH儀表與控制器相連，控制加藥槽的加酸量或加堿量，使pH達(dá)到預(yù)設(shè)的范圍。電導(dǎo)率(CM)探頭所對(duì)應(yīng)的3個(gè)CM儀表與控制器相連，當(dāng)其中任意一個(gè)值超出預(yù)定值時(shí)，控制器上的報(bào)警器會(huì)響，工作人員要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查與維修。另外控制器還與浮球液位器相連，用液位器判斷液位是否到達(dá)預(yù)設(shè)值，通過連接的模擬開關(guān)控制對(duì)應(yīng)泵的開閉[3]。

1.2廢水處理設(shè)備的預(yù)期參數(shù)

在設(shè)計(jì)廢水處理設(shè)備時(shí)，需對(duì)其理想狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要考慮的參數(shù)有：pH、水壓、進(jìn)水量與產(chǎn)水量及水質(zhì)要求。通過調(diào)節(jié)以上幾個(gè)參數(shù)達(dá)到理想的預(yù)期效果，如表1所示。

表1預(yù)期效果及參數(shù)

參 數(shù)預(yù)期效果及調(diào)節(jié)方式pH1.加酸或加堿使廢水的pH為7~8;2.pH探頭將pH反映到與控制器相連的pH顯示儀表上,通過設(shè)定pH儀表的參數(shù)自動(dòng)控制加藥泵的開啟,當(dāng)pH>8時(shí),啟動(dòng)加酸泵,當(dāng)pH<7時(shí),啟動(dòng)加堿泵。水壓1.幾種部件的正常水壓為:袋式過濾器0.3MPa,精密過濾器0.15MPa,UF過濾器濃水壓力0.25MPa,RO裝置11MPa;2.采用能承受1.6MPa的加厚管道,在泵上安裝壓差開關(guān),防止在泵的壓力過大或閥門未開的情況下,水壓過大而打爆水管的情況發(fā)生。當(dāng)壓力大于設(shè)定值時(shí),壓力開關(guān)有信號(hào),會(huì)斷開電源;3.通過水管和過濾器上安裝的壓力表調(diào)節(jié)水壓達(dá)到正常值。進(jìn)水量與產(chǎn)水量1.根據(jù)企業(yè)對(duì)回用水與廢水產(chǎn)量的要求,以及膜的淡水與濃水的產(chǎn)水比例,計(jì)算所需的膜個(gè)數(shù),本設(shè)計(jì)采用了4個(gè)UF過濾器與8個(gè)RO膜;2.根據(jù)流量計(jì)的示值調(diào)節(jié)閥門,控制濃水產(chǎn)量,提高淡水產(chǎn)量;3.淡水與濃水的產(chǎn)量之和與進(jìn)膜的水量相等。水質(zhì)要求1.根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)對(duì)回用水產(chǎn)量的需求,通過CM儀表來觀測(cè)水質(zhì)是否達(dá)標(biāo);2.注意連接管路不能漏水以及美觀等細(xì)節(jié)。

1.3廢水處理設(shè)備特點(diǎn)

本設(shè)計(jì)具備以下特點(diǎn)：

1)其他廢水處理設(shè)備在使用時(shí)，加藥過程中往往會(huì)出現(xiàn)一次性酸、堿加多的情況，故在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，在中間水箱和回用水箱中安裝pH探頭實(shí)現(xiàn)終端pH檢測(cè)，從而控制酸堿的調(diào)整；

2)RO裝置主要包括：一級(jí)RO高壓泵、一級(jí)RO膜組、水箱；二級(jí)RO高壓泵、二級(jí)RO膜組、清洗裝置，能夠去除水中的陽離子和陰離子，保證生產(chǎn)用水。清洗裝置具有自動(dòng)沖洗功能，從而保護(hù)反滲透膜；

3)浮球液位器將檢測(cè)的液位信號(hào)傳遞給控制器，控制器通過模擬開關(guān)自動(dòng)控制泵的開閉，提高了工作效率；

4)在泵上安裝壓差開關(guān)來控制泵的開閉，防止水壓過高打爆水管的現(xiàn)象發(fā)生。

2廢水處理設(shè)備的安裝調(diào)試過程分析

廢水處理設(shè)備的安裝調(diào)試過程分為兩部分，一是自動(dòng)化控制方面的電箱部分，二是管路的水壓水質(zhì)部分。在調(diào)試過程中要嚴(yán)格按照規(guī)程去操作。如不可在關(guān)閉閥門下打開高壓泵，否則會(huì)引起水壓過高而打爆管道；加酸加堿時(shí)，要佩戴防護(hù)用具、穿耐酸堿服等。

2.1設(shè)備安裝

設(shè)備安裝要符合布局合理、設(shè)計(jì)美觀及經(jīng)濟(jì)合理的原則，根據(jù)車間的實(shí)際場(chǎng)地，安排現(xiàn)有的部件，還要考慮盡可能地節(jié)約管件。布局之后先安裝大件的裝置(如RO裝置、UF超濾、水箱等)，再安裝小物件(如水泵等)，將各部件安裝好后再連接管件，實(shí)現(xiàn)各部件之間的連接(包括安裝閥門、活接、三通及彎頭等)，布線后要安裝線管，搭橋接應(yīng)使其美觀。

設(shè)備安裝時(shí)要注意管道的橫平豎直，精確測(cè)量管道，防止管道傾斜；膠水粘貼前要擦拭管件，防止漏水；安裝一些易碎的精密儀表(如壓力表)時(shí)要小心謹(jǐn)慎；安裝時(shí)要注意人身安全，尤其是高空作業(yè)時(shí)；注意一些電器元件的接線(如常開常閉的接線)；做好防水設(shè)施，防止漏水，噴水而導(dǎo)致水碰到電源線或者各種電器元件的接線部分。

2.2線路檢查

首先檢查電路的連接是否正確，然后關(guān)閉主回路的斷路器，逐個(gè)點(diǎn)動(dòng)面板上的開關(guān)，試著拉起浮球開關(guān)和壓力開關(guān)來檢測(cè)交流接觸器是否吸合，若能吸合表明此回路沒有問題；針對(duì)pH儀表的檢測(cè)，先插上一個(gè)pH探頭并調(diào)節(jié)pH的測(cè)量范圍，以實(shí)現(xiàn)模擬測(cè)試。

2.3設(shè)備調(diào)試

線路檢查無誤后，再檢查管路的閥門是否有效。然后進(jìn)行沖洗，首先對(duì)砂濾器和碳濾器進(jìn)行沖洗。因?yàn)檫@兩個(gè)部件里的石英砂和活性碳本身比較臟，打開排放閥，以袋式過濾器的最大壓力進(jìn)行沖洗，沖洗有三種狀態(tài)，包括正洗、反洗和運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)整正洗和反洗狀態(tài)進(jìn)行清洗，同時(shí)關(guān)閉精密過濾器前面的閥門，不能讓臟水流進(jìn)精密過濾器，當(dāng)罐中的雜質(zhì)過多而產(chǎn)生堵塞時(shí)，管道內(nèi)壓力變大，此時(shí)要更換狀態(tài)。沖洗5h后，雜質(zhì)被沖洗干凈。然后關(guān)閉排放閥，打開UF過濾器的排放閥，關(guān)閉RO裝置前的閥門，防止臟水進(jìn)入RO裝置。將碳濾器和砂濾器的閥頭調(diào)到運(yùn)行狀態(tài)，沖洗UF過濾器1h，關(guān)閉排放閥，打開進(jìn)入RO裝置前的通向廢水池的閥門。

調(diào)節(jié)含鎳中水泵的旁通閥門，使袋式過濾器水壓在0.25MPa左右，進(jìn)入砂濾器和碳濾器查看精密過濾器的壓力。若水壓在0.1～0.2MPa之間，則不需調(diào)節(jié)閥門，若不在此范圍則慢慢調(diào)節(jié)；進(jìn)入超濾器，要打開濃水的產(chǎn)水閥門，使?jié)馑畨毫υ?.2～0.3MPa之間，不能超過0.4MPa。否則壓力過高，損壞UF超濾膜。調(diào)節(jié)水壓正常后，打開進(jìn)入RO裝置的閥門，關(guān)閉進(jìn)入廢水池的閥門。打開兩個(gè)RO高壓泵，打開RO裝置出水通向廢水池的閥門，調(diào)節(jié)高壓泵的旁通閥門使水壓為10～12MPa之間，調(diào)節(jié)濃水出水閥門，使淡水出水產(chǎn)量達(dá)到企業(yè)需要的標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)閉排放閥，讓水通過RO裝置進(jìn)入中間水箱，RO裝置分為一級(jí)RO和二級(jí)RO，一級(jí)RO產(chǎn)生的淡水會(huì)進(jìn)入一級(jí)淡水箱，用此淡水通入二級(jí)RO的膜，出來的濃水進(jìn)入污泥池，用壓濾機(jī)壓縮處理，排出的淡水流入中間水箱，最后到回用水箱；壓縮后含鎳的污泥集中處置。

沖洗30h后，相當(dāng)于進(jìn)入了正式運(yùn)行狀態(tài)，期間要觀察系統(tǒng)有無漏水、水壓有無變化和淡水產(chǎn)量有變化等現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)觀察CM儀表的示值是否達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。若示值無變化，首先要校準(zhǔn)儀表。若儀表無問題，則需重新檢查管路。若管路正常，那可能是膜被堵塞了，需對(duì)膜進(jìn)行反洗(用pH為2.5的酸液在沖洗水箱中沖洗2h后用pH為7左右的水沖洗0.5h)，再正常沖洗。若pH為正常值，則關(guān)閉回用水箱的的排放閥，將回用水箱內(nèi)的水送至車間生產(chǎn)線回用[4]。

2.4設(shè)備開機(jī)前注意事項(xiàng)

開機(jī)運(yùn)行時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生許多問題，如噴水、面板閃爍或泵反復(fù)開閉等，開機(jī)前需要注意的事項(xiàng)，如表2所示。

表2開機(jī)前注意事項(xiàng)

注意點(diǎn)注意內(nèi)容控制配電箱的電源1.確保電源電壓為380V,并有接地線。水箱及水池中的液位1.開機(jī)前要查看各水箱及水池的水位;2.采用壓差開關(guān)保護(hù)和浮球液位器,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,保證水箱在無水情況下不能出水,滿水情況下不能進(jìn)水。管路閥門的開閉情況1.開機(jī)前保證管路的通暢;2.閥門較多,開機(jī)前需檢查閥門開閉情況,雖然壓力開關(guān)保護(hù)會(huì)迅速地開關(guān)機(jī)器,但會(huì)造成泵快速地反復(fù)開閉,指示燈閃爍不停,同時(shí)會(huì)損壞泵。活接的松緊情況1.開機(jī)前務(wù)必?cái)Q緊每一個(gè)活接,避免開機(jī)后出現(xiàn)漏水、噴水或爆水等現(xiàn)象。

2.5常見故障分析

從理論上看，設(shè)計(jì)能夠達(dá)標(biāo)，但是在設(shè)備的實(shí)際調(diào)試過程中會(huì)因?yàn)橐恍┮蛩爻霈F(xiàn)以下常見問題。

1)設(shè)備啟動(dòng)問題。設(shè)備無法啟動(dòng)，首先檢查配電箱是否通電；若正常，檢查中間水池是否無水從而導(dǎo)致浮球液位器斷開，使得中水泵無法工作；檢查中水泵中有無空氣，若有，灌水排出空氣。

2)儀表顯示問題。pH儀表、CM儀表及壓力表顯示值偏大的情況時(shí)有發(fā)生，首先校準(zhǔn)儀表；若儀表正常，則考慮其他原因。如CM儀表示值錯(cuò)誤，可能是管路問題或RO膜被堵塞，需要沖洗管道或膜。

3)泵的問題。若泵反轉(zhuǎn)，要及時(shí)調(diào)整相位；若泵無法抽水，應(yīng)考慮泵內(nèi)含有空氣，應(yīng)停機(jī)旋轉(zhuǎn)泵上面的放氣螺栓，排凈空氣。

4)產(chǎn)水問題。若產(chǎn)水量不達(dá)標(biāo)，可以調(diào)節(jié)中水泵增大流量，調(diào)節(jié)濃水出水閥門減少RO濃水的排放量，使得淡水出水產(chǎn)量達(dá)標(biāo)；若產(chǎn)水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，需要不斷地沖洗管路及濾膜1～2d[5]。

3運(yùn)行效果及成本

含鎳廢水處理設(shè)備經(jīng)過反復(fù)調(diào)試與3個(gè)月的試運(yùn)行后，運(yùn)行平穩(wěn)。目前已投入使用1年，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。原水為電鍍車間產(chǎn)生的磷化清洗廢水，鎳質(zhì)量濃度為8mg/L，pH為3~4，經(jīng)過反應(yīng)器預(yù)處理后，鎳質(zhì)量濃度為2mg/L左右；通過多種過濾裝置與反滲透裝置處理后的淡水產(chǎn)量為80%，鎳質(zhì)量濃度為0.1mg/L以下，電導(dǎo)率在15ms/m以下，pH穩(wěn)定在7~8，淡水流入回用水箱，返用到生產(chǎn)線，濃水則流入沉淀池進(jìn)行沉淀與結(jié)晶，水排放到緩沖池待后續(xù)處理，污泥經(jīng)壓濾機(jī)壓濾后外運(yùn)，由此形成了循環(huán)用水系統(tǒng)，達(dá)到了清潔生產(chǎn)的目的，符合排放要求[6]。

車間廢水日常處理水量為16m3/d，淡水產(chǎn)量為12.8m3/d，按處理速率為2m3/h計(jì)算，工作t為8h。本設(shè)備采用自動(dòng)化控制，只要記錄儀表示值即可，操作人員可由其他崗位人員兼職，免去了人工費(fèi)，電費(fèi)為27元/d，藥劑費(fèi)用為8.8元/d，設(shè)備折舊費(fèi)為27.4元/d，廢水處理成本約為3.95元/m3，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

4結(jié)束語

本含鎳廢水處理設(shè)備通過對(duì)各種高效處理設(shè)施的優(yōu)化組合，達(dá)到了性價(jià)比的最優(yōu)化，降低了系統(tǒng)造價(jià)與運(yùn)行成本，經(jīng)投入使用后，運(yùn)行穩(wěn)定，操作管理簡單，適用性強(qiáng)，對(duì)電鍍行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助(51307104)

收稿日期：2015-09-20修回日期： 2015-10-20

中圖分類號(hào)：X781.1；TQ11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.3969/j.issn.1001-3849.2016.02.008