目前我国电镀企业，特别是中小型企业采用的污水处理系统自动化水平不高，操作和维护困难[1]。同时由于废水处理过程中化学反应具有高度非线性、时变、大时滞的特点[2]，普通控制器的控制效果很差，造成系统运行效率低，药品浪费严重，处理指标常常不能达标。在全自动化控制下，化学法处理电镀废水工艺具有处理效率高，运行稳定可靠、管理方便，运行费用低等优点，特别是在遇突发事故时，能及时发现并报警，杜绝事故排放。我公司在承担闽南(大堡集控区电镀废水处理工程)中进行了多项应用试验，研究发现选定正确的控制参数设定值是保证处理达标的关键因素。 1、电镀含氰废水处理的工艺流程 大堡集控区有13家电镀厂，电镀的产品或构件是对外承揽的加工项目，废水的总处理量为4000m3/d，采用的工艺为氧化还原法，废水分两类：含氰废水、含铬综合废水分别经不同的流程进行连续式处理。本文主要针对含氰废水参数进行研究。含氰废水的工艺流程如图1所示。控制系统通过检测反应槽内pH、ORP值和温度来控制加药泵起停，进而达到控制氧化还原反应的进程的目的。 2、碱性氯化法处理含氰废水的基本原理 在碱性条件下，用次氯酸钠作为氧化剂，使氰根氧化分解成氢气、氮气和碳酸盐，反应分两步进行。第一步： 3、破氰氧化反应的pH、ORP控制参数的调控 3.1 pH、ORP控制参数的调控 3.1.1 氧化还原电势计算 通过能斯特方程计算和氰化物到氰酸盐破坏反应的滴定曲线[3]可知，在第一阶段反应即氰化物破坏的反应，当pH控制在10时，ORP的控制电位设在400mv处，ORP值在一定范围内并不随氧化剂投加量的增加而加大，表现稳定。而该处的氧化剂投加量已远大于第一阶段反应的等当点值，并开始进入第二阶段破氰酸盐的氧化反应，表示CN-已消除。 第二阶段破氰酸盐的氧化反应，当pH控制在8时，将控制点设在600mv，其氧化剂的投加量大于等当点值的氧化剂投加量，能保证反应到达终点，保证处理效果。理论计算值与以滴定形式表示出的曲线是基本符合的。 3.1.2 实际工程运行中pH、ORP控制点设定值的调试 根据理论计算和滴定形式显示的曲线，第一阶段破氰氧化反应pH值控制在10～11，控制误差小于0.5，在实际工程上是能达到的。而第二阶段破氰酸盐的氧化反应将pH控制在8，而pH=8这个值正处于突变区域，微量酸或碱的投加都会使pH值发生很大变化，在工程实际中自控系统要达到±0.5的误差都是十分困难的。 因此，通过二个多月的试运行调试，最终确定的设定值是：第一阶段破氰化物的氧化反应，pH设定值10.5，ORP设定值400mv至440mv。第二阶段破氰酸盐的氧化反应，pH设定值为9，ORP设定值600mv至650mv。 3.2 含金属离子的混合废水加碱中和沉淀的最佳pH值控制范围 试验研究发现，当pH值在8.5～9.5时，Zn2+、Cu2+、Cr3+形成大量氢氧化物絮体，再加上投加的PAM和PAC絮凝剂的混凝作用，这些絮凝体的吸咐，包裹作用将Ni2+的氢氧化物吸附包裹在内形成共凝聚体而共沉。 含氰废水中只含有Cu、Zn离子，由于第二阶段破氰酸根的氧化反应pH值控制在9，且在第二阶段氧化反应池有足够的停留时间，能生成Cu(OH)2，Zn(OH)2经混凝后进入沉淀池沉淀，出水全部达标。 4、处理效果分析 该自动化处理系统经过2个多月的调试运行，已通过环保局的监测验收，各项污染指标均达到排放标准，废水水质监测结果见表1。 5、结论 (1)在全自动化系统控制下采用化学分类法处理电镀废水时，在设计所需反应停留时间时，按较慢反应速率所需反应停留时间来考虑，只有这样才能确保全年都能稳定可靠达标。 (2)应用pH/ORP自动控制仪表通过传感器对各个处理环节实现自动控制，具体参数做如下设置时：第一阶段破氰化物的氧化反应，pH设定值10.5，ORP设定值400mv至440mv，第二阶段破氰酸盐的氧化反应，pH设定值为9，ORP设定值600mv至650mv，能够达到很好的破氰效果，确保出水氰化物达标排放。(3)当pH值在8.5～9.5时，Zn2+、Cu2+、Cr3+等重金属离子能够形成氢氧化物絮体而去除。 (4)该自动化控制体系经过实际运行，取得了较好的控制效果，有较高的实用价值。 |
