電鍍廢水處理及回用工藝

———電鍍廢水處理及回用工藝在生產(chǎn)制造業(yè)，時常有電鍍廢水產(chǎn)生和排出，若未能有效處理電鍍廢水，將對環(huán)境造成嚴峻污染和破壞。傳統(tǒng)處理工藝已經(jīng)無法滿意現(xiàn)實要求，亟須進行新工藝設計，在保證處理效果的同時，實現(xiàn)回用。

1、工藝設計

假如將生產(chǎn)制造銅質(zhì)散熱器作為核心，實際的生產(chǎn)制造時，許多黃銅件都要經(jīng)過化學除油與酸洗，而且還有許多鋼鐵件需實施電鍍加工，加工時會產(chǎn)生肯定量電鍍廢水，廢水中，往往含有許多有毒有害物質(zhì)，如鐵離子、鋅離子、六價鉻和銅離子等。若未能有效處理這些廢水而直接排放，將造成極其嚴峻的污染，甚至危害到水域四周居民身體健康。為有效消退這一污染，削減有害物質(zhì)，需要分析并制定合理可行的處理流程及參數(shù)。電鍍廢水處理基本流程如圖1所示。

1.1廢水水質(zhì)

以某電鍍車間產(chǎn)生的廢水為例，其水質(zhì)狀況為：

(1)六價鉻離子含量在1.0~7.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過0.5mg/L);

(2)總鉻含量在2.0~14.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過1.5mg/L);

(3)銅離子含量在9.0~950.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過1.0mg/L);

(4)鋅離子含量在16.0~1800.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過5.0mg/L);

(5)pH值在2~12范圍內(nèi)。

1.2六價鉻還原

對于化學沉淀法，其基本原理為先在弱酸環(huán)境下將六價鉻還原成三價鉻，再將pH值調(diào)整至7以上，促使三價鉻形成沉淀物。還原時，pH值應掌握在1.5~2.5范圍內(nèi)，不同金屬離子的沉淀pH值有所不同，詳細為：

(1)當pH值為5.5時，三價鉻離子開頭沉淀，當pH值在6.3~6.5范圍內(nèi)時，三價鉻離子大量沉淀，當pH值為9.2時，三價鉻離子重新溶解;

(2)當pH值為5.8時，銅離子開頭沉淀，當pH值為7.5時，銅離子大量沉淀;

(3)當pH值為7.6時，鋅離子開頭沉淀，當pH值為8.3時，鋅離子大量沉淀，當pH值超過11時，鋅離子開頭溶解;

(4)當pH值為2.8時，三價鐵離子開頭沉淀，當pH值為3.5時，三價鐵離子大量沉淀。

依據(jù)以上pH值范圍，先添加酸將pH值調(diào)整至1.5~2.5開頭對六價鉻實施還原，再添加堿促使生成的三價鉻開頭生成沉淀。此時需要耗費大量酸、堿，提高成本，并且還會產(chǎn)生大量的污泥。對此，將硫酸亞鐵作為還原劑，能有效解決這一問題，這是由于該還原劑基本不會受到pH值作用影響，充分利用此特點在當pH值小于或等于6.5時，無須對pH值進行調(diào)整，即可完成六價鉻還原。二價鐵氧化生成三價鐵以后，和其他金屬離子共同存在的實際狀況下，沉淀產(chǎn)生pH值將有所降低。氫氧化鐵能實現(xiàn)絮凝，為后續(xù)絮凝沉淀奠定良好基礎。充分借助硫酸亞鐵與三價鐵各自優(yōu)勢，可將發(fā)生絮凝沉淀時的pH值調(diào)整至6~8，這即為從排水口中流出的廢水pH值。

依據(jù)以上原理，對廢水實施還原處理，結(jié)果為：

(1)1#水樣：pH值為6.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.002mg/L;

(2)2#水樣：pH值為6.5，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.004mg/L;

(3)3#水樣：pH值為7.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.016mg/L;

(4)4#水樣：pH值為7.5，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.006mg/L;

(5)5#水樣：pH值為8.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.005mg/L;

(6)6#水樣：pH值為9.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.007mg/L。

可見，將硫酸亞鐵作為還原反應的還原劑，能克服pH值造成的影響和干擾，同時削減運行過程中的成本。

1.3銅離子、鋅離子與鉻離子沉淀

如前所述，這三種金屬離子開頭大量產(chǎn)生沉淀的pH值在6~9范圍內(nèi)，當三價鐵離子和其他金屬離子一同存在時，通常6~9的pH值范圍即可符合國家標準。

相關試驗結(jié)果為：

(1)1#水樣，pH值為6.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.60、0.025、0.020和0.032mg/L;

(2)2#水樣，pH值為7.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.89、0.200、0.004和0.087mg/L;

(3)3#水樣，pH值為8.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.36、0.025、0.004和0.022mg/L;

(4)4#水樣，pH值為9.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.30、0.025、0.002和0.025mg/L。

為加快沉淀速度，保證沉淀效率，需要選擇相宜的絮凝劑。經(jīng)對比試驗可知，可采納PAM與PAC混合而成的絮凝劑。以水質(zhì)狀況為依據(jù)，通過試驗將PAC用量掌握在0.1~0.2g/L范圍內(nèi)，將PAM用量掌握在0.002~0.004g/L范圍內(nèi)。相比之下，PAM用量相對較小，生成沉淀的速度快，已經(jīng)破壞的絮凝物可以二次絮凝，且具有良好的濾渣脫水性。其中，二次絮凝對本工程尤為重要，由于處理廠的反應池較低，而沉淀池很高，要采納泵機把廢水傳輸?shù)匠恋沓?，提升時絮凝物必定遭到破壞，若沒有這一特點，則無法再次生成沉淀。為保證沉淀效率，根據(jù)淺層沉淀基本理論，隨池深的不斷減小，沉淀效率將越來越高，通過對蜂窩斜管的設置能縮短沉淀的用時，使出水水質(zhì)達到預期[3]。此外，為進一步保證回用水整體質(zhì)量，需要對完成沉淀的水實施二次過濾，到滿意回用要求為止。

1.4工藝流程

工藝流程如圖2所示。

圖2的工藝流程中：

①隔油池主要具備三種功能，分別為調(diào)整、隔油與儲水;

②向反應池中添加的堿，均從車間生產(chǎn)的廢堿產(chǎn)生，通過對這部分廢堿的合理應用，除了能將車間生產(chǎn)時使用的水的pH值掌握在6.5以內(nèi)，為直接的還原反應制造良好條件，還能削減新堿的實際用量，從而真正實現(xiàn)以廢治廢根本目標。

2、處理效果

因?qū)⒘蛩醽嗚F作為還原反應的還原劑，所以能使六價鉻離子發(fā)生還原反應的pH值調(diào)整至6.5及以下，此時無需再對pH值進行調(diào)整即可完成處理，并削減了酸和堿的使用量。此外，在還原劑反應生成氫氧化鐵后，還可實現(xiàn)絮凝，削減絮凝劑實際用量，進一步降低成本，最終取得既滿意處理質(zhì)量又節(jié)約處理成本費用的良好效果。處理工藝參數(shù)如表1所示。

3、結(jié)語

該處理方法主要具有下列優(yōu)勢：削減環(huán)境破壞與污染，尤其是廢水當中的重金屬，使其能符合國家相關標準要求;實現(xiàn)廢堿回用，在保證廢水為弱酸性的同時，促進還原反應不斷進行;僅需新建一座處理站，大幅節(jié)約了工程建設費用。

在生產(chǎn)制造業(yè)，時常有電鍍廢水產(chǎn)生和排出，若未能有效處理電鍍廢水，將對環(huán)境造成嚴峻污染和破壞。傳統(tǒng)處理工藝已經(jīng)無法滿意現(xiàn)實要求，亟須進行新工藝設計，在保證處理效果的同時，實現(xiàn)回用。

1、工藝設計

假如將生產(chǎn)制造銅質(zhì)散熱器作為核心，實際的生產(chǎn)制造時，許多黃銅件都要經(jīng)過化學除油與酸洗，而且還有許多鋼鐵件需實施電鍍加工，加工時會產(chǎn)生肯定量電鍍廢水，廢水中，往往含有許多有毒有害物質(zhì)，如鐵離子、鋅離子、六價鉻和銅離子等。若未能有效處理這些廢水而直接排放，將造成極其嚴峻的污染，甚至危害到水域四周居民身體健康。為有效消退這一污染，削減有害物質(zhì)，需要分析并制定合理可行的處理流程及參數(shù)。電鍍廢水處理基本流程如圖1所示。

1.1廢水水質(zhì)

以某電鍍車間產(chǎn)生的廢水為例，其水質(zhì)狀況為：

(1)六價鉻離子含量在1.0~7.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過0.5mg/L);

(2)總鉻含量在2.0~14.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過1.5mg/L);

(3)銅離子含量在9.0~950.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過1.0mg/L);

(4)鋅離子含量在16.0~1800.0mg/L范圍內(nèi)，不符合國家標準(不超過5.0mg/L);

(5)pH值在2~12范圍內(nèi)。

1.2六價鉻還原

對于化學沉淀法，其基本原理為先在弱酸環(huán)境下將六價鉻還原成三價鉻，再將pH值調(diào)整至7以上，促使三價鉻形成沉淀物。還原時，pH值應掌握在1.5~2.5范圍內(nèi)，不同金屬離子的沉淀pH值有所不同，詳細為：

(1)當pH值為5.5時，三價鉻離子開頭沉淀，當pH值在6.3~6.5范圍內(nèi)時，三價鉻離子大量沉淀，當pH值為9.2時，三價鉻離子重新溶解;

(2)當pH值為5.8時，銅離子開頭沉淀，當pH值為7.5時，銅離子大量沉淀;

(3)當pH值為7.6時，鋅離子開頭沉淀，當pH值為8.3時，鋅離子大量沉淀，當pH值超過11時，鋅離子開頭溶解;

(4)當pH值為2.8時，三價鐵離子開頭沉淀，當pH值為3.5時，三價鐵離子大量沉淀。

依據(jù)以上pH值范圍，先添加酸將pH值調(diào)整至1.5~2.5開頭對六價鉻實施還原，再添加堿促使生成的三價鉻開頭生成沉淀。此時需要耗費大量酸、堿，提高成本，并且還會產(chǎn)生大量的污泥。對此，將硫酸亞鐵作為還原劑，能有效解決這一問題，這是由于該還原劑基本不會受到pH值作用影響，充分利用此特點在當pH值小于或等于6.5時，無須對pH值進行調(diào)整，即可完成六價鉻還原。二價鐵氧化生成三價鐵以后，和其他金屬離子共同存在的實際狀況下，沉淀產(chǎn)生pH值將有所降低。氫氧化鐵能實現(xiàn)絮凝，為后續(xù)絮凝沉淀奠定良好基礎。充分借助硫酸亞鐵與三價鐵各自優(yōu)勢，可將發(fā)生絮凝沉淀時的pH值調(diào)整至6~8，這即為從排水口中流出的廢水pH值。

依據(jù)以上原理，對廢水實施還原處理，結(jié)果為：

(1)1#水樣：pH值為6.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.002mg/L;

(2)2#水樣：pH值為6.5，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.004mg/L;

(3)3#水樣：pH值為7.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.016mg/L;

(4)4#水樣：pH值為7.5，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.006mg/L;

(5)5#水樣：pH值為8.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.005mg/L;

(6)6#水樣：pH值為9.0，經(jīng)處理后，鉻含量變?yōu)?.007mg/L。

可見，將硫酸亞鐵作為還原反應的還原劑，能克服pH值造成的影響和干擾，同時削減運行過程中的成本。

1.3銅離子、鋅離子與鉻離子沉淀

如前所述，這三種金屬離子開頭大量產(chǎn)生沉淀的pH值在6~9范圍內(nèi)，當三價鐵離子和其他金屬離子一同存在時，通常6~9的pH值范圍即可符合國家標準。

相關試驗結(jié)果為：

(1)1#水樣，pH值為6.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.60、0.025、0.020和0.032mg/L;

(2)2#水樣，pH值為7.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.89、0.200、0.004和0.087mg/L;

(3)3#水樣，pH值為8.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.36、0.025、0.004和0.022mg/L;

(4)4#水樣，pH值為9.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.30、0.025、0.002和0.025mg/L。

為加快沉淀速度，保證沉淀效率，需要選擇相宜的絮凝劑。經(jīng)對比試驗可知，可采納PAM與PAC混合而成的絮凝劑。以水質(zhì)狀況為依據(jù)，通過試驗將PAC用量掌握在0.1~0.2g/L范圍內(nèi)，將PAM用量掌握在0.002~0.004g/L范圍內(nèi)。相比之下，PAM用量相對較小，生成沉淀的速度快，已經(jīng)破壞的絮凝物可以二次絮凝，且具有良好的濾渣脫水性。其中，二次絮凝對本工程尤為重要，由于處理廠的反應池較低，而沉淀池很高，要采納泵機把廢水傳輸?shù)匠恋沓兀嵘龝r絮凝物必定遭到破壞，若沒有這一特點，則無法再次生成沉淀。為保證沉淀效率，根據(jù)淺層沉淀基本理論，隨池深的不斷減小，沉淀效率將越來越高，通過對蜂窩斜管的設置能縮短沉淀的用時，使出水水質(zhì)達到預期[3]。此外，為進一步保證回用水整體質(zhì)量，需要對完成沉淀的水實施二次過濾，到滿意回用要求為止。

1.4工藝流程

工藝流程如圖2所示。

圖2的工藝流程中：

①隔油池主要具備三種功能，分別為調(diào)整、隔油與儲水;

②向反應池中添加的堿，均從車間生產(chǎn)的廢堿產(chǎn)生，通過對這部分廢堿的合理應用，除了能將車間生產(chǎn)時使用的水的pH值掌握在6.5以內(nèi)，為直接的還原反應制造良好條件，還能削減新堿的實際用量，從而真正實現(xiàn)以廢治廢根本目標。

2、處理效果

因?qū)⒘蛩醽嗚F作為還原反應的還原劑，所以能使六價鉻離