电镀废水处理工程应用 杨志泉1，2，3，刘国林4，周少奇1，2，3 （1.华南理工大学环境科学与工程学院，广东广州510006；2.工业聚集区污染控制与生态修复教育部重点实验室，广东广州510006；3.污染控制与生物修复广东省普通高等学校重点实验室，广东广州510006；4.江西新干县规划建设局自来水公司，江西新干331300） ［摘要］南方某机械制造企业产生的电镀废水水体成分复杂，含有多种重金属、氰化物等，总排放量约1500t/d，通过氧化、还原、絮凝沉淀等技术分别对含氰、铬废水预处理，再混合酸碱重金属废水进行处理，使得重金属、氰化物等获得较好的处理效果，出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。 ［关键词］电镀废水；重金属；含氰废水；含铬废水 ［中图分类号］X703.1［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2010）07-0075-04 南方某机械制造企业由于在机械加工生产时，需对金属件表面进行电镀处理而产生了大量电镀废水。其电镀废水成分比较复杂，其中含有大量各种重金属离子、氰化物等，有些甚至属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，如不经处理直接排放，将对受纳水体产生污染，甚至会危及人体生命。 1·项目概况 该企业电镀废水可分为含氰废水、含铬废水和酸碱废水三部分。其中含氰废水主要来自氰化镀银、氰化镀铜等镀后清洗工序，排放量为18t/h，主要污染物为CN－，其质量浓度约30mg/L，pH为8~11；含铬废水主要来自镀铬、钝化等工序清洗水，排放量为18t/h，主要污染物为Cr6+，其质量浓度约为60mg/L，pH为3~4；酸碱废水主要来自生产线的镀件酸碱前处理、清洗工序及生产线电镀后清洗工序的跑、冒、滴、漏及清槽排水，主要污染物为酸、碱、金属离子，排放量为40t/h，该废水COD200mg/L、Cu2+30mg/L、Ni+3mg/L、Zn2+30mg/L、pH为2~4。处理站设计处理量为1500t/d，其中含氰废水和含铬废水由于毒性较强，操作人员不当班时不开机，即操作人员每天工作两班，操作时间15h，能够保证该系统正常运行。最终，含铬废水和含氰废水总处理量均为270t/d。 酸碱废水为普通性质废水，该系统设定为24h运行，操作人员不当班时，仅保证药剂储量即可，不必关闭该系统，总处理量为960t/d。总设计处理量1500t/d可满足上述废水的处理要求。废水经处理后，执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准，即Ni2+≤1.0mg/L，Cr6+≤0.5mg/L，总Cr≤1.5mg/L，pH6~9，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L，Zn2+≤2.0mg/L，Cu2+≤0.5mg/L，CN－≤0.5mg/L。 2·工艺流程 根据实际废水特征及处理要求，本工程设计采用的处理工艺见图1。含氰、含铬废水分别进行预处理，预处理工艺见图2、图3。预处理后的含铬、含氰废水排入废水综合池中与酸碱废水混合。将混合废水泵至碱化反应池加碱调节pH=9.5后，流至絮凝池进行絮凝反应，反应完成后排至沉淀池中沉淀，出水经调节pH后排放。沉淀污泥送入厢式压滤机脱水，泥饼外运，滤液返回废水综合池。
3·主要构筑物 3.1含氰废水处理 （1）集水池1。集水池1用于贮存含氰废水，其尺寸为6000mm×11000mm×2600mm，有效高度为2.10m，容积为138.6m3，HRT＝7.7h，采用地下式钢砼结构。 （2）氧化池。共2座，采用两级氧化法去除废水中的氰污染，每座氧化池的尺寸为1500mm×1750mm×2400mm，有效高度为2.00m，容积为5m3，HRT＝17min，采用地上式钢砼结构。 （3）混凝池。向混凝池中投加碱、PAC、PAM帮助悬浮物沉淀。混凝池的尺寸为1500mm×2000mm×2400mm，有效高度为2.00m，容积为6m3，HRT=20min，采用地上式钢砼结构。PAC、PAM的投加量通过实验确定。 （4）沉淀池。采用竖流沉淀池，该池为矩形结构，以保证出水SS浓度低，可确保出水各项指标达到排放标准。沉淀池的尺寸为4000mm×4000mm×5000mm，有效高度为2m，有效容积为64m3，HRT＝3.5h，表面负荷为0.5m3/（m·2h），采用半地下式钢砼结构。 3.2含铬废水处理 （1）集水池2。集水池2用于贮存含氰废水，其尺寸为6000mm×11000mm×2600mm，有效高度为2.10m，容积为138.6m3，HRT=7.7h，采用地下式钢砼结构。 （2）还原池。在还原池中，通过投加适量酸、NaHSO3将Cr（Ⅵ）还原成Cr（Ⅲ），以减低铬的毒性。还原池尺寸为1500mm×1750mm×2400mm，有效高度为2.00m，容积为5m3，HRT＝17min，采用地上式钢砼结构。 3.3综合废水处理 （1）废水综合池。废水综合池用于贮存废水，其尺寸为14000mm×18300mm×3600mm，有效高度为3.00m，容积为770m3，HRT=11h，采用地下式钢砼结构。 （2）反应池。在反应池中，通过加碱将综合废水pH调节到9左右，使重金属及金属形成氢氧化物沉淀。反应池的尺寸为1750mm×3750mm×2400mm，有效高度为2.00m，容积为13m3，HRT=11min，采用地上式钢砼结构。 （3）絮凝池。向絮凝池中投加PAC、PAM以促进悬浮物沉淀。絮凝池尺寸为2000mm×3750mm×2400mm，有效高度为2.00m，容积为15m3，HRT=13min，采用地上式钢砼结构。PAC、PAM的投加量通过实验确定。 （4）综合沉淀池。采用竖流沉淀池，该池为圆形结构，内装刮泥机，以保证出水SS达到排放标准。沉淀池的尺寸为D6000mm×6000mm，有效高度为3.5m，有效容积为200m3，HRT=2.9h，表面负荷为1.85m3/（m2·h），采用半地下式钢砼结构。 （5）中和池。在中和池中将废水pH调整至7~9，使出水pH达标。中和池的尺寸为2000mm×6000mm×2400mm，有效高度为2.00m，容积为24m3，HRT=20min，采用地上式钢砼结构。 3.4污泥处理 污泥贮存池共3座，各沉淀池利用水泵的提升，将污泥排入其中，各贮存池污泥需要分开处理，含氰污泥的滤液必须回流集水池1继续处理，含铬污泥的滤液必须回流集水池2继续处理，综合污泥滤液则回流到综合池与进水一起处理。 含氰、含铬污泥贮池尺寸均为2000mm×6000mm×2400mm，容积均为24m3。综合污泥贮池的尺寸为3750mm×4000mm×5000mm，容积为45m3。污泥脱水采用厢式压滤机，由于污泥中含大量的PAC和PAM，浓缩后可用泵加压直接进入压滤机脱水。 4·系统处理效果及讨论 4.1运行效果 该工程经过一定时间的调试后，系统运行良好，处理效果可靠，出水达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准，处理前后水质见表1。
4.2污染物的去除 4.2.1氰的去除 氰在废水中主要以CN-形式存在，该工艺采用两级氧化法处理去除废水中大部分的氰化物。首先将废水pH调至11左右，氰被氧化为氰酸盐，随后再将废水pH调至5左右，将氰酸盐进一步氧化为CO2和N2，其氧化过程见式（1）。
4.2.2铬的去除 铬在废水中主要以Cr（Ⅵ）形式存在，Cr（Ⅵ）毒性很大，对其单独进行预处理是非常有必要的。采用亚硫酸盐还原法可有效去除Cr（Ⅵ），且操作简单。酸性条件下，加入亚硫酸氢钠，将Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ），然后再加碱形成Cr（OH）3沉淀，使废水得到净化。本工艺中，对Cr（Ⅵ）的处理分为两步：先在预处理工艺的还原池中将pH调至3~4，并加入NaHSO3将Cr（Ⅵ）还原成Cr（Ⅲ）；之后出水进入废水综合池，pH调至8~9生成Cr（OH）3沉淀。其反应过程见式（2）。
4.2.3铜、镍、锌等的去除 铜和锌在电镀废水中主要分别以Cu2＋、Zn2＋形式存在，在综合处理系统的反应池中将废水pH调至8~9，使Cu2＋、Zn2＋与OH-反应生成氢氧化铜、氢氧化锌沉淀后分离。 镍在电镀废水中主要以Ni2+的形式存在，采用氢氧化物沉淀法处理，需将废水的pH调至10~11，Ni2+与OH-反应生成氢氧化镍沉淀，然后沉淀分离。然而如将含Ni2+混合废水的pH调至10~11，处理费用太高，故本工艺将废水pH调至8~9，使Ni2+与其他氢氧化物共沉，也可达到较高的去除率，并达到排放标准。 4.2.4COD的去除 该废水的COD主要由添加剂和光亮剂组成，对其的去除以物化处理为主，可通过混凝沉淀法有效去除其COD成分。废水中的有机污染物及其他悬浮物，经投加破乳剂，水解缩聚反应形成高聚合物，通过压缩双电层作用与吸附架桥作用，降低或消除水中乳化油及带电高分子聚合物的ζ-电位，使其脱稳并完成碰撞黏附作用，形成凝絮，同时投加高分子助凝剂可加速凝絮增大的过程。混凝反应后的污水经沉淀后可去除大部分的有机污染物和悬浮性污染物，出水达到《污水综合排放标准》。 5·投资与运行费用 工程总投资约200万元，处理水量为1500t/d。运行费用主要包括：电费、药费、污泥处置费、人工费等，运行成本约1.5元/m3。 6·小结 （1）电镀废水成分复杂、种类繁多，含有多种重金属及氰化物，其治理方法难以达到统一。笔者采取先分别对含氰、含铬废水进行预处理，再混合酸碱重金属废水后进行处理的工艺处理电镀废水，使得多种重金属得到较好的处理，工艺具有较高的可行性。 （2）该电镀废水处理工艺主要采用物理化学法，技术成熟、操作简单、效果稳定可靠，通过氧化、还原、絮凝沉淀等技术，使电镀废水中的铬、锌、铜、氰去除率均达到90％以上，出水水质指标均达到国家《污水综合排放标准》中的一级排放标准。 （3）电镀废水中含有多种重金属，应通过推广清洁生产工艺，从电镀生产的各个环节上减少排污量，变被动治理为积极治理，使重金属得到回收利用，是未来解决电镀废水污染的一条最根本的方法。 ［参考文献］ ［1］李健，张惠源，尔丽珠.电镀重金属废水治理技术的发展现状［J］.电镀与精饰，2003，25（3）:36－38. ［2］刘久清，李新海，蓝伟光，等.络合—超滤—纳滤耦合工艺处理铜电镀工业废水［J］.工业水处理，2008，28（3）:45－47. ［3］邓小红，宋仲容.电镀含铬废水处理技术研究现状与发展趋势［J］.重庆文理学院学报，2008，27（5）:70－73. ［4］江义平，敖小平，王良恩.高浓度氰化物废水处理的研究和应用［J］.工业用水与废水，2005，36（2）:43－45. ［5］王亚东，张林生.电镀废水处理技术的研究进展［J］.安全与环境工程，2008，15（3）:69－72. |
