电镀废水设计问题

电镀废水处理存在哪些问题~

电镀废水处理存在的问题
①随着电镀种类的增加，电镀整体的布局日趋不合理，在同一个车间内设多个电镀品种，导致各种电镀废水混合，给废水的处理带来诸多的困难。
②由于电镀品种多样、废水混流的原因，则导致原电镀废水治理设备丧失处理能力，处理方法也不符合目前的处理要求。
③生产规模的扩大，电镀废水排放量也随之增加，原系统废水处理能力也有待增加。
④管理的不规范加剧了原设计处理设施的瘫痪。

SICOLAB整理电镀废水治理设计规范（基本规定）
一、镀件用水清洗时，应选用清洗效率高、用水量少和能回用镀件带出液的清洗工艺。
二、电镀工艺的设计宜采用低浓度镀液，并应采取减少镀液带出量的措施。镀件单位面积的镀液带出量应通过试验确定，当无试验条件时，可按本规范附录A的规定确定。
三、回收槽或第一级清洗槽的清洗水水质应符合电镀工艺要求。当回收槽内主要金属离子浓度达到回用程度时，宜补入镀槽回用。当回用液对镀液质量产生影响时，应采用过滤、离子交换等方法净化后再回用。
四、末级清洗槽中主要的金属离子允许浓度宜根据电镀工艺要求确定，亦可采用下列数据：
1 中间镀层清洗为 5mg/L～10mg/L 。
2 最终镀层清洗为 20mg/L～50mg/L。
五、当电镀槽镀液蒸发量与清洗用水量相平衡时，宜采用自然封闭循环工艺流程；当蒸发量小于清洗用水量时，可采用强制封闭循环工艺流程。镀液蒸发量宜通过试验确定。
六、镀件预处理的清洗，宜采用串联清洗工艺流程，其酸洗清洗水可复用于碱洗清洗水。
七、废液不应直接进入废水处理系统。
八、含氰废水、含铬废水、含有价金属的废水应分质分管排至废水处理站处理。
九、含氰废水严禁与酸性废水混合。
十、废水与投加的化学药剂混合、反应时，应进行搅拌。搅拌方式可采用机械、水力或空气。当废水含有氰化物或所投加的药剂在反应过程中产生有害气体时，不宜采用空气搅拌。
十一、当废水需要进行过滤时，滤料层的冲洗排水应排入调节池，不得直接排放。
十二、废水中同时含有氰化物和六价铬时，应先处理氰化物，再处理六价铬。
十三、采用离子交换法处理某一镀种的清洗废水时，不应混入其他镀种或地面散水等废水。当离子交换树脂的洗脱回收液回用于镀槽时，不得混入不同镀液配方的废水。
十四、进入离子交换柱的废水，其悬浮物浓度不应超过 15mg/L，当超过时，在进入离子交换柱前应进行预处理。

高压脉冲电凝－硅藻精土技术处理电镀综合废水

文本

江苏省环境科学研究院 邹 敏
南京嘉庆环保工程有限公司 吴晓翔

摘 要：采用高压脉冲电凝－硅藻精土新技术、新工艺应用于2000t/d电镀混合废水改造工程，Cr6+，Ni2+，Cu2+的去除率分别达到99.77%,99.90%和～100％，各项指标均达到了排放标准。该工艺与传统的化学法比，具有处理能力强，速度快，占地省，操作方便，运行可靠，投资省，处理成本低的特点。
关键词：高压脉冲电凝 硅藻精土 电镀综合废水

一、前言
目前，我国某些地区的重金属污染是比较严重的，究其原因是因为电镀厂家多且分散，废水实际达标排放率不高造成的。重金属离子如六价铬、镍、铜、锌、镉等具有很强的毒性，对人、动物和农作物等会造成严重的危害，因此电镀废水超标排放对环境的影响是十分严重的，必须引起高度重视。
目前国内外治理电镀废水使用的几种方法中，铁氧化法原料方便、价廉，但出水色感差、污泥量大；电解法投资大、耗电多、不经济；离子交换法和薄膜法水质好，但再生、更换树脂和膜片操作复杂，不易掌握。从诸方法中比较，化学法是较为成熟可靠的处理工艺，但自动化程度要求高，工艺流程较复杂，必须按铬系、氰系、酸碱、油、磷等分类处理后再进行综合处理，设备多，工艺流程长。另外化学法必须投加多种药剂，造成操作繁琐、废渣量大。针对这些问题，我们提出了采用提出了高压脉冲电凝－硅藻精土电镀综合废水处理的新工艺和新技术，并在浙江益荣汽油机零部件有限公司得到成功应用。

二、工程概况
1、 工艺流程和处理设备
浙江益荣汽油机零部件有限公司电镀综合废水排放量为2000t/d，排放标准执行（GB8978-96）《污水综合排放标准》中表1和表2中的一级排放标准。原废水处理系统采用化学法工艺，因电镀生产工艺无法分流各类废水且原废水中重金属离子浓度高，使得原处理系统没有达到设计目标。表1为实测的原废水水质指标。
表1 原废水水质
项 目 pH CODCr（mg/L） Cr6+（mg/L） Ni2+（mg/L） Cu2+（mg/L）
平均值 2.13~10.65 348.5 28.6 362.3 5.0
变化范围 142~871 14.5~63.6 115~985 1.18~15.7
改造后的废水处理系统采用了高压脉冲电凝－硅藻精土新工艺，工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

高压脉冲电凝机是工艺中的关键设备，共添置4台，3用1备，单台处理能力30t/h，电凝槽净尺寸为3000×3000×3000mm。混凝反应沉淀池利用现有设备，增加1台硅藻精土干粉加药装置，并更新PAM投加设备。
2、 处理效果
2004年元月5日开始系统试运行，2004年12月27日－28日，环境检测站对该改造工程进行了验收监测。结果见表2。
表2 电凝机出口及总排口水质监测结果
监测点位 pH Cr6+（mg/L） Ni2+（mg/L） Cu2+（mg/L）
电凝机出口 平均值 4.32~5.83 0.018 91.66 2.23
变化范围 0.014~0.020 67.4~161 1.60~2.85
去除率（%） 99.94 74.8 55.4
总排口 平均值 6.72~7.34 0.066（注1） 0.68 <0.05
变化范围 0.055~0.093 0.058~0.88 <0.05
去除率（%） 99.77 99.90 ~100
注1: 总排口Cr6+的浓度高于电凝机出口，主要原因是清水池、排放口以及管道沟渠中积存的污泥中的Cr6+释放所致。
3、 处理成本
直接运行费用为1.65元/t废水，其中：电费0.5元/t废水，极板消耗0.7元/t废水，酸、碱、PAM、硅藻精土等药剂费0.45元/t废水。加上维修和折旧，处理成本约为2元/t废水。

三、高压脉冲电凝和硅藻精土作用原理
1、 高压脉冲电凝技术作用原理
该技术突破传统的低电压、大电流之电解法，而采用高电压小电流——高压脉冲电凝法（HVES）。该法乃采用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，经单一电凝设备即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，可有效地去除电镀综合废水中的Cr6+，Zn2+，Ni2+，Cu2+，Cd2+，CN，油，磷酸盐以及COD，SS与色度。
高压脉冲电凝设备系可溶性金属铁为极板，废水进入电凝机在直流电的作用下，水溶液离解为H+与OH-。电凝机无需加药的每个电解单元发生如下反应。
1.1 还原反应可去除Cr6+、色度
阴极上发生还原反应，产生氢分子。
2H+2e→2H→H2↑
此种新生态（H）既有很强的还原能力，可将六价铬还原成三价铬，并以氢氧化铬沉淀去除。对于许多以氧化态成分为主的色素染料可将其还原为无色物质，而将废水中色度去除。
Cr2O72-+6e+14H+→2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+→Cr3++4H2O
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
1.2 除重金属离子
重金属离子与电解水中的OH—生成金属氢氧化物，形成固态沉淀。
Cu2++2OH–→Cu(OH)2↓
Ni2++2OH–→Ni(OH)2↓
Cd2+2OHˉ→Cd(OH)2↓
Zn2++2OH–→Zn(OH)2↓
1.3 氧化反应可去除COD及CN—
阳极板主要反应：
Fe -2e→Fe2+
4OH–- 4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑
阳极产生的新生态[O]具有很强的氧化能力，可以氧化水中有机或无机化合物，去除水中的COD。阳极上由于放出新生态（O）作为氧化剂，氧化CN—，将氰根破除。
CN—+ 2OH -2e→CNOˉ+ H2O
2CˉNO-+4OH-6e→2CO2+N2+ H2O
1.4 除磷
铁极板受电化学作用析出的Fe2+被氧化成Fe3+和磷酸根反应沉淀，而且能与其它金属形成共沉淀，达到最好的除磷效果。
Fe3+PO43–→FePO4 ↓
1.5 混凝作用去除SS
金属极板在阳极板上离解出Fe2+与氧反应生成Fe3+，产生Fe(OH)3沉淀。
Fe2++2OH—→Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓
上述反应产生的Fe(OH)3活性很强，能与水中有机和无机杂质凝聚产生胶羽，以除去废水中的悬浮物，比铝盐、铁盐之混凝剂对废水中的悬浮物以及难于沉淀的细微离子等凝聚去除的效果更好。
1.6 浮除作用去除油脂和胶体
在电凝过程中，阳极与阴极表面不断产生氧气和氢气，并以微细气泡逸出，可以粘附于废水中的絮状物及油类物，令其密度变小而浮至水面，产生气浮作用。它比传统气浮法用释放器溶气水产生的气泡微小，效果更强。
2、 硅藻精土技术在电镀废水处理中的作用
由于经过电凝技术处理后的上清液受到pH值的影响，仍然会存在着一些重金属离子如Ni2+，Cu2+等。一般情况下，为了进一步去除这些重金属，常规的方法是加碱提高废水的pH值至9.5或更高，然后再加酸将pH值调至6~9。但如加入硅藻精土处理剂，pH值在7.5左右时，即可获得很高的重金属离子去除率。在实际工程中本单元的Ni2+去除率达到99.925%，Cu2+出水小于0.05mg/L。
硅藻在精选过程中把与硅藻共生的杂质分离除去，这样使硅藻表面本已平衡的电位形成不平衡电位，在水处理时，硅藻精土处理剂被微量加入污水中后，在高速搅拌，或抽吸污水的泵机叶片旋转下，瞬间散于水体之中，硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮粒子的带电性，使其相斥电位受到破坏而与硅藻形成缪羽，产生电位中和与沉淀作用，凝集成较大的絮花，借重力沉淀至底部，加上硅藻巨大的表面积，巨大的孔体积和较强的吸附力，把金属离子吸附到硅藻表面，形成链式结构。由非晶体活性二氧化硅组成的硅藻，具有在水体中相聚和自由沉降为硅藻絮团的性能。再加上硅藻精土被改性后产生的絮凝作用，加快了硅藻絮团的沉积速度，能在很短时间内下沉与水体分离，从而起到去除重金属离子的作用。

四、工艺技术特点及先进性
（1）电镀线上产生的各类污水可集中到一个废水调节池，不同于化学法对不同废水分别进行处理。这是由于电凝系统对电镀综合废水中的有机物和无机污染物具有还原、氧化、中和、絮凝、浮除分离等功效，完成混合废水的处理。
（2）废水处理系统工艺流程简短，设备占地小，一次性投资少。
（3）对电镀生产线产生的各类污染物有相当的安全系数及抗冲击负荷能力。当废水水质量变化时，调整灵活，应变快速。
（4）高压脉冲电凝法突破传统电解法固定使用极板，设备可定期自动将阴阳极板互换与活化。可撕裂极板钝化膜，彻底解决了极板钝化这一国内外电解设备普遍存在的问题。不仅两极板互换延长了电极寿命，减少耗材，而且省电，仅为普通电解法的1/15～1/20。
（5）自动化程度高。处理系统可实现pH、ORP、液位等自动控制和自动加酸、加碱、加药等。
（6）运行费用低。综合处理成本约为2.0元/废水，仅为化学及其它处理方法的1/5～1/3。

五、结论和讨论
（1）高压脉冲电凝－硅藻精土电镀综合废水处理的新工艺和新技术工艺流程简单，处理电镀综合废水能力强，速度快，占地省，操作方便，运行可靠，处理成本低。
（2）处理出水不仅达标排放标准，且可部分回用与生产，节约水资源，具有良好的环境和经济效益。
（3）从目前工程运行的经验来看，控制适当的废水pH值进入电凝机十分关键，最佳pH值为3~5，pH高于6时电极极板易钝化，并影响到处理效果。
（4）废水水质变化时，电凝机的电流必须作相应的调整，目前还只能人工控制，因此尚需进一步深入研究，以便实现完全自动化控制，确保处理效果。

下面是我在网上找到的相关资料,可以作为参考~~~
1.含镉废水处理工艺流程选择
目前，实用的含镉废水处理方法包括氢氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、离子交换法。氧化还原法、铁氧体法、膜分离法等。因为中和沉淀法操作简单、工艺成熟、投资省、中和剂来源广，所以最常用的方法为中和沉淀法。在含镉废水中一般含有络合剂（如氰化物），镉离子难于沉淀，如果废水中存在相当量的络合剂，则必须预处理以破坏这些络合剂，所以电镀废液及漂洗水中镉的 有效沉淀程度取决于络合剂的预处理情况。

1.2 工艺流程说明
含镉、氰、锌废水收集在调节池一、调节池二，进行两池交换间歇处理，在池中采用加碱调PH值至8.5—9，同时加入NaClO并通入压缩空气搅拌，待完全去氰后，用泵抽入JD-5型电镀废水处理机气浮一去除Zn 2+ ；气浮一出水进入反应箱一加碱调PH值=11—12，经气浮二、气浮三去除Cd（OH） 2 ，至此，废水中的重金属离子去除完毕，但PH值超标，因此，气浮三出水进入反应箱二调PH值至6—9，然后流入中间水箱，为了确保出水水质达标，在中间水箱用泵将处理水打入过滤罐过滤，过滤后的水进入清水箱，检验合格后排放，处理工艺完成。
气浮浮渣进入污泥干化池干化，干化后的污泥外运填埋。由于含镉污泥有剧毒，需做混凝土池子密封深埋，防止其二次污染。
气浮所需的压力溶气水来自处理后的清水箱，无需再用专门的清水，从而节约用水。压力溶气释放器采用 TV-Ⅲ型不锈钢专利产品,保证处理效果。
槽液人工装入氰、镉废水槽液预处理槽，经预处理后用泵打入污泥干化池去掉沉渣，槽液废水流入调节池与其他废水一并处理。 1.3 反应原理及主要化学方程式：
1.3.1 含氰废水处理：
一般采用碱性氯化法，即向含氰废水中投加氯系氧化剂，使氰化物第一步氧化为氰酸盐（称为不完全氧化），第二步氧化为二氧化碳和氮（称为完全氧化）。工程中也常采用一次调整 PH=8.5-9，加氯氧化一小时，使氰化物氧化为氮及二氧化碳。有关化学反应式如下：
CN - +HClO → CNCl+OH -
CNCl+2OH - → CNO - +Cl - +H 2 O
2CNO - +4OH - +3Cl 2 → 2CO 2 ↑ +N 2 ↑ +6Cl - +2H 2 O
1.3.2 含镉废水处理：
最常用的方法为中和沉淀法， Cd 2+ 在碱性状态下水解生成难溶、稳定的Cd(OH) 2 沉淀，CN - 、NH 3 与镉离子络合将影响Cd 2+ 的水解沉淀，故废水的处理首先必须去除CN - 和NH 3 。鉴于132厂含镉废水不含NH 3 ，故仅需加入NaClO或其它氯系氧化物破氰即可。
镉离子在碱性状态下发生水解的反应式如下：
Cd 2+ +2H 2 O→Cd(OH) 2 ↓ +2H +
这一平衡反应随着碱度升高向右移从而利于Cd(OH) 2 的沉淀。但随着碱度增加易生成HCdO 2 - 离子，导致水溶液中总镉升高，故PH应准确控制在11—12，才能使镉离子完全沉淀。
1.3.3 含锌废水处理：
锌是一种两性元素，它的氢氧化物，既溶于强酸，又溶于强碱。
在锌盐溶液中加适量的碱可析出 Zn(OH) 2 白色沉淀，再加过量的碱沉淀又复溶解：
Zn 2+ +2OH - → Zn(OH) 2 ↓
Zn(OH) 2 +2OH - → ZnO 2 2- +2H 2 O
反之，在锌盐溶液中，加适量的酸也可析出 Zn(OH) 2 白色沉淀，再加过量的酸沉淀又复溶解：
ZnO 2 2- +2H + → Zn(OH) 2 ↓
Zn(OH) 2 +2H + →Zn 2+ +2H 2 O
据试验，锌酸盐溶液中用碱调整 PH至8.5-9.0，则氢氧化锌的沉淀快速而完全。
2.主要设备设施
2.1 调节池：在原有池子基础上改建，池子规格L×B×H=7.7×3.4×2.3m，有效容积=59.6m 3 ,调节时间10小时。
2.2 原水泵：采用25 CQ -15型磁力驱动泵，Q=6.6m 3 /h,H=15mH 2 O,N=1.1KW，一用一备。
2.3 酸液提升泵、NaClO提升泵：塑料隔膜泵，型号104SJ32-25-100，Q=5m 3 /h,H=7mH 2 O,N=0.55KW。
2.4 加碱泵、氰镉槽液预处理泵：采用25 CQ -15型磁力驱动泵，Q=6.6m 3 /h,H=15mH 2 O,N=1.1KW，四台，二用二备。
2.5 JD-5型一体化电镀废水处理设备，外形尺寸L×B×H=4.5×2.8×2.7m，处理能力5t/h。
2.6 高、低位酸槽：L×B×H=1.0×0.75×1.0m，有效容积0.64m 3 ,PVC材料。
低位酸槽设置抬升浓硫酸罐的装置，避免发生工伤事故；在将酸倒入低位酸槽时应多次、缓慢注入，边加边用压缩空气搅拌（注意压缩空气气量），避免因加酸发生工伤事故和酸稀释时大量放热损坏酸槽。高位酸槽设水位计及液位计，自动控制将低位酸槽的酸打入高位酸槽。
2.7 高位碱槽：L×B×H=0.75×0.75×1.0m，有效容积0.51m 3 ,不锈钢材料。
低位碱槽：L×B×H=1.5×0.75×1.0m，有效容积1.0m 3 ,不锈钢材料。
碱用手动葫芦吊入。高位碱槽设水位计和液位计，自动控制将低位碱槽的碱打入高位碱槽。
2.8 高、低位NaClO槽：L×B×H=1.0×0.75×1.0m，有效容积0.64m 3 ,不锈钢材料。
高位 NaClO槽设液位计，自动控制将低位NaClO槽的NaClO液打入高位NaClO槽。
2.9 氰、镉槽液预处理槽：L×B×H=1.0×0.75×1.0m，有效容积0.64m 3 ,不锈钢材料。
2.10 污泥干化池：L×B×H=2.5×1.2×1.0m，有效容积1.5m 3 ,两座，轮流使用。
2.11 雨棚：L×B×H=10×7.5×4.5m，面积75m 2 ，采用钢架结构，雨棚采用阻燃材料，四周采用钢栏杆隔断，地坪采用环氧玻璃钢（三布五油）地坪。
3.运行
成都某 (集团)有限责任公司含镉废水处理站于1999年10月25日开始施工，12月18日竣工。从1999年12月22日开始正式投入运行，在以后的四个多月里，由成都某（集团）有限责任公司环境保护监测站对该站进行了连续监测，该站运行正常，出水也完全达到 达到国家 GB8978-96 （污水综合排放标准）中规定排放标准。有关部分 监测结果见表 3-1。
表3-1 成都某（集团）有限责任公司含镉废水处理站总镉监测结果 监测时间
监测方法
处理前含量 (mg/l)
处理后含量 (mg/l)
排放标准 (mg/l)

2000.01.10
原子吸收分光光度法
70.9
0.035
≤ 0.5

2000.01.11
原子吸收分光光度法
98.3
0.035
≤ 0.5

2000.04.13
原子吸收分光光度法
6.78
0.051
≤ 0.5

4.结论
目前，国内含镉废水的成功治理工程很少，而我公司已在成都某（集团）有限责任公司含镉废水处理站中成功地处理了此类废水,接着,又在陕西省汉中市某厂成功处理该类废水。 在含镉废水中一般含有络合剂（如氰化物、氨等），络合剂使镉离子难于沉淀，如果废水中存在相当量的络合剂，则必须预处理以破坏这些络合剂，所以电镀废液及漂洗水中镉的有效沉淀程度取决于络合剂的预处理情况。中和沉淀法操作简单、工艺成熟、投资省、中和剂来源广，所以除镉最常用的方法为中和沉淀法。中和沉淀法去镉的关键是严格控制 PH 值在 11-12 之间。含镉污泥也有剧毒，需用混凝土密封深埋。本工程 采用一体化采用了 JD-5型一体化电镀废水处理设备，一台设备就是一座废水处理站，使用该设备具有投资省、占地少、能耗低，处理效果稳定可靠、操作维护简单方便，能适应不同的镀种产生的废水，使其完全达标排放。

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