電鍍廢水處理工藝分析研究

電鍍工廠排出的廢水和廢液中含有大量金屬離子如：鉻、鎬、鎳，含氰，含酸，含堿，一般常含有有機添加劑。金屬離子有的以簡單的陽離子形式存在，有的則以酸根陰離于形式存在，有的以復(fù)雜的絡(luò)合離子存在。電鍍廢水處理常用中和沉淀法、中和混凝沉淀法、氧化法、還原法、鋇鹽法、鐵氧體法等化學(xué)方法。

 1.電鍍行業(yè)廢水的污染特征

電鍍行業(yè)廢水水質(zhì)較復(fù)雜，廢水中含有鉻、鋅、銅、鎳、鎘等重金屬離子以及酸、堿、氰化物等具有很大毒性的雜物。該行業(yè)廢水具有以下特點：

（1）成分復(fù)雜、污染物可分為無機污染物和有機污染物兩大類。

 

（2）水質(zhì)變化幅度大、各股生產(chǎn)廢水污染物種類多樣，CODcr變化系數(shù)大。

 

（3）廢水毒性大、含有大量的重金屬離子，若不經(jīng)處理直接排放會對周圍水體造成極大的污染

 

2.工藝方案的確定

某公司的生產(chǎn)污水主要來自鍍前鍍件的酸、堿處理以及鍍后的漂洗，另外定期還會排放出一定量的廢酸。

 

（1）生產(chǎn)廢水的預(yù)處理

 

①Cr6+的去除

 目前含鉻電鍍廢水主要采用氧化還原—沉淀法處理工藝

 

氧化還原法是指利用強氧化劑或強還原劑，將廢水中的有毒物質(zhì)氧化或還原為無毒或低毒物質(zhì)。在電鍍廢水中六價鉻主要以CrO42-形式存在，在酸性條件下存在形式為Cr2O72-，在亞鐵離子的作用下發(fā)生還原反應(yīng)，還原反應(yīng)較快。

 

還原以后的鉻在堿性條件下以Cr(OH)3沉淀的形式存在，所得到的污泥是三價鉻和鐵的氫氧化物混合沉淀。用硫酸亞鐵還原六價鉻，考慮到還原反應(yīng)不徹底，實際操作中硫酸亞鐵的用量是理論計算量的2.5-3倍，因此污泥量大。

 

具體流程如下：

硫酸亞鐵

↓

電鍍廢水→還原反應(yīng)→PH中和→絮凝沉淀→達標(biāo)排放

 

其基本原理為：

 

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

 

Cr3++3OH-=Cr(OH)3↓

 

從上述流程可以看出，由于硫酸亞鐵還原六價鉻是較酸性條件下進行，同時污泥的產(chǎn)生量較大，也給污泥處置增加一定的難度。

 

②其他金屬離子的去除

 

電鍍廢水中出Cr6+超出國家排放標(biāo)準(zhǔn)外，其中還含有大量的Zn2+、Cu2+、Ni2+、Fe2+等金屬離子，因此采用堿性條件下曝氣氧化的方法，不僅可使PH值達到排放標(biāo)準(zhǔn)，而且可以有效地去除廢水中的重金屬離子，其原理為：

 

2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O

 

Zn2++2OH-=Zn(OH)2↓

 

Ni2++2OH-=Ni(OH)2↓

 

Cu2++2OH-=Cu(OH)2↓

 

Fe2++e=Fe3+

 

Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓

 

首先將PH調(diào)節(jié)至過堿。由于鋅離子分別在PH=6.4開始沉淀，到PH=9.3才能完全沉淀（2.0mg/l）,到PH=10.5時開始溶解，因此分為兩級反應(yīng)，一級反應(yīng)池的PH必須控制在9.5-10范圍內(nèi)。

 

在一級反應(yīng)中Fe3+離子到PH=4.1時能完全沉淀，Cu2+離子到PH=5.0時形成堿式鹽沉淀，PH=7.2能完全沉淀，Cr3+離子在PH=4.9開始沉淀，到PH=6.8時能完全沉淀，到PH=12時開始溶解。由于Ni2+離子在PH=7.7開始沉淀，到PH=10.5才能完全沉淀（1.0mg/l）,所以在一級反應(yīng)中Ni2+、Fe2+不能完全沉淀，故需要二級反應(yīng)，在二級曝氣氧化反應(yīng)中，PH必須控制在10.5-11范圍內(nèi)。

 

（2）生產(chǎn)廢水的生化處理

 

經(jīng)過兩級沉淀處理之后，廢水中的PH值、重金屬離子指標(biāo)已經(jīng)合格，但由于廢水中含有添加劑等有機物，導(dǎo)致廢水中CODcr超標(biāo)，（廢水中CODcr一部分由亞鐵產(chǎn)生，一部分由有機物產(chǎn)生）根據(jù)測定經(jīng)兩級沉淀之后CODcr值在200mg/l左右，而國家標(biāo)準(zhǔn)在100mg/l，所以廢水在經(jīng)過兩級沉淀預(yù)處理之后，采用好氧生化法處理，使之達到國家標(biāo)準(zhǔn)。

 

電鍍添加劑主要分為整平劑、應(yīng)力消除劑、表面活性劑、光亮劑、輔助光亮劑等，主要為醛類、香豆素、糖精及分解產(chǎn)物等，此類物質(zhì)大部分為可生化物質(zhì)。好氧生物處理工藝分為：活性污泥法和生物膜法。活性污泥法有SBR及其改進型、AB法等；生物膜法有接觸氧化法、生物濾池等。其中SBR及其改進型和生物接觸氧化法是目前國際上污水生化處理的熱門工藝。

 

①SBR及其改進型

SBR法是序列間歇式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥水處理技術(shù)，又稱序批示活性污泥法。

 

SBR污水處理技術(shù)及其改進型與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)是不相同的。其采用的是時間分割操作替代空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀代替動態(tài)沉淀等。它在運行上實現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合。

 

SBR法是在單一的反應(yīng)池內(nèi)進行活性污泥處理工藝，并使污水處理的單元操作及時間的形式連續(xù)的進行處理的方法。SBR反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有隔墻，將反應(yīng)池分成預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，墻的底部有孔相通。每一個周期的進水、反應(yīng)、沉淀、潷水和閑置五道工序都在同一池內(nèi)周而復(fù)始的進行，SBR工藝與其他處理工藝相比，SBR工藝使污水處理構(gòu)筑物大大簡化。

 

a、曝氣期由于曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池供氧，有機污染物被微生物氧化分解，同時NH3-N通過硝化細菌轉(zhuǎn)化為NO3-N。

 

b、沉淀期停止曝氣，進行泥水分離，同時微生物利用水中的剩余溶解氧進行氧化分解，反應(yīng)池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開始進行反硝化反應(yīng)。

 

c、潷水期沉淀結(jié)束后進行潷水排出上清液，池中水位逐步下降，此時反應(yīng)池逐步過渡到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進行反硝化。

 

d、閑置期閑置期內(nèi)池中水位由最低水位上升到最高水位。

 

SBR工藝及其改進型與傳統(tǒng)活性污泥法相比，具有如下特點：

 

a、工藝流程簡單，省去出沉淀、二沉池、污泥回流及污泥回流設(shè)備。

 

b、占地面積省，比普通曝氣法省20%-30%。

 

c、運行費用省，自動化控制程度高，管理方便。氧的吸收率高，運行費用省25%。

 

d、處理效率高，運行穩(wěn)定性可靠，耐負荷沖擊能力強，出水水質(zhì)好。

 

e、脫氮除磷效果好。

 

f、污泥沉降性好。

 

②生物接觸氧化法

生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法于生物濾池之間的生物膜法工藝。接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長于填料表面，部分則是絮狀懸浮生長與水中?，F(xiàn)階段生物接觸氧化法，就是在池內(nèi)設(shè)置填料，將充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的速度流經(jīng)填。

 

填料上長滿生物膜，同時污水中也有一定的活性污泥，污水與生物膜以及活性污泥相接觸，在微生物的作用下，污水得到凈化。可以說生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物膜法兩者之間的，具有活性污泥與生物膜雙重效能的生物處理法。

 

生物接觸氧化工藝具有如下特點：

 

a、生物接觸氧化法的容積符合高，同樣大小體積的設(shè)備，處理時間短，處理能力高，節(jié)約占地面積，比普通曝氣法省。

 

b、運行費用省，自動化控制程度高，管理方便。氧的吸收率高，不需另加藥劑。

 

c、處理效率高，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定，在毒物和PH值的沖擊下，生物膜受影響小，而且恢復(fù)快。

 

d、運行穩(wěn)定性可靠，耐負荷沖擊能力強。

 

e、可有效的防止污泥膨脹，而且能充分發(fā)揮其分解、氧化能力高的特點。

 

生物濾池工藝流程說明：

廢酸定期排入廢酸池中，綜合電鍍廢水和廢酸進入調(diào)節(jié)池后，由泵提升進入還原池，由加藥泵加還原劑，使六價鉻在酸性條件下還原成三價鉻，反應(yīng)后自留進入反應(yīng)池，由加藥泵加堿反應(yīng)，廢水中的大部分二價鐵離子、三價鐵離子、三價鉻、鋅離子、鎳離子、銅離子在堿性條件下生成沉淀、反應(yīng)后的廢水經(jīng)導(dǎo)流筒進入1#沉淀池進行沉淀分離。

 

上清液自流進入曝氣氧化池，進一步曝氣氧化，使剩余的亞鐵離子氧化為三價鐵離子，并在堿性條件下生成氫氧化鐵沉淀；在2#沉淀池進行沉淀分離，上清液經(jīng)PH回調(diào)后經(jīng)接觸氧化生化池去除CODcr后進入3#沉淀池，上清液自流入清水池后達標(biāo)排放。

 

各沉淀池污泥進入污泥濃縮池濃縮，濃縮后污泥經(jīng)高壓泵注入壓濾機壓濾，干化后污泥作為危險廢物，送固廢中心處置。

 

處理工藝技術(shù)特點：

a、采用物化方法對污水進行預(yù)處理，有效的去除污水中大部分的重金屬，減少毒性，增強污水的可生化性。

 

b、生化處理采用接觸氧化處理工藝，有效的去除CODcr，降低投資及運行成本。

 

c、廢酸采取“定期排放，天天處理”的處理方式，避免了調(diào)節(jié)池水質(zhì)變化過大影響后續(xù)處理工藝，廢酸中鹽分較高，若一次性處理會使水體短時間內(nèi)CL-濃度急劇上升，對活性污泥造成抑制甚至死亡。

 

d、盡量采取重力自流的方式，以減少機泵功率，投加藥劑選用可靠、高效的品牌，降低藥劑消耗等。通過以上多種方式，可較大程度的降低污水處理系統(tǒng)的運行費用。

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