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电镀废水处理说明
1.0 前言
电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。
电镀废水的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视，研制出多种治理技术，通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高，目前，电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向。
1.1治理技术的现状
针对我国家目前电镀行业废水的处理现状的统计和调查，广泛采用的主要有7不同分类的方法：（1）化学沉淀法，又分为中和沉淀法和硫化物沉淀法。（2）氧化还原处理，分为化学还原法、铁氧体法和电解法。（3）溶剂萃取分离法。（4）吸附法。（5）膜分离技术。（6）离子交换法。（7）生物处理技术，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。
1.2 传统处理工艺
典型电镀废水处理工艺流程图
工艺流程说明：钝化浓缩液用提升泵将浓缩液输入到还原池内，通过计量泵将硫酸加入还原池内，使还原池pH值达到2－3，然后通过计量泵将还原剂亚硫酸加入还原池内，将六价铬还原为三价铬。经过还原处理的钝化液和前处理，镀锌、镀镍水洗水进入大调节池中，各种废水在调节池中经过充分的均化后经提升泵提升至反应池1中，通过计量泵进入CaCl2,以破坏Zn2+的络合物，在反应池2中通过计量泵进入NaOH,调节pH值在9－11范围内，然后废水流入反应池3中，通过计量泵进入助凝剂PAM后进入斜板沉淀池中，金属氢氧化物形成污泥沉入污泥斗中，上清液自流进入中和池进行酸碱调节，调回pH值在6－9范围内，然后排放。斜板沉淀池中污泥定期排放至污泥池，用厢式压滤机处理成泥饼后外运深埋，污泥水返回调节池。
1.3 传统处理方法的弊端
目前电镀废水的处理方法一般采用物化法之分流—综合两段处理。前段处理多分为三股水：铬水、氰水和综合水（铜镍锌水）。铬水用还原剂使之变价还原，氰水用两级氧化破氰，铜镍锌水直接与前两股水汇合而成为综合水。后段处理综合水，基本上是用碱（烧碱或石灰）、聚合氯化铝（PAC）和有机絮凝剂（PAM），具体操作是：把综合水的pH值提到10~13，碱浓度大而迫使碱与重金属的反应向生成氢氧化物的方向进行。
上述传统的处理工艺，存在许多不合理的地方：1、前处理三股污水的划分，不符合生产实际，因为不论那股水中都含有其他的重金属，只不过是铬水以铬为主、氰水以氰为主、铜镍锌三合水以3元素居多。这些实际情况，几乎所有企业的电镀废水都是如此。由于第二段处理的污水中各种污染物都存在，不可能用简单的处理药剂和方法就可使终端水达标排放呢？2、许多专门论述中都提到，氰水要分开处理是因为氰在酸液中会生成毒性极强的HCN（氰酸），它的挥发势必造成人的中毒。这在理论上是成立的，确实要十分注意。不过，由于多数氰水本身就是pH<6的液体,如果要挥发就可能在车间,而不会流到污水池再挥发。而且氰酸本身是液体，只不过是挥发温度低（26℃），只要外界温度<26℃时就不存在挥发问题了。3、人工强制以超碱使重金属生成氢氧化物沉淀在污泥中，这有不科学之处：（1）不同的重金属形成氢氧化物的最佳酸碱度（pH值）不尽相同，对某种重金属最适合的pH值范围，对另一些金属可能已是重新溶解的pH值条件。（2）由于二段处理是超碱除重金，最后的排放水也必然超碱，这就势必要在排放口向水中加酸，以求pH值达到排放标准。加酸的结果，那些尚未沉淀的微细的氢氧化物迅速发生分解，重金属又回到水中。4、由于分流—汇合两道污水处理，工程装置自然就比较复杂，从而造成工程建设投资大、时间长。
2.0 电化学处理工艺
电化学法处理重金属废水已是成熟的技术，但在应用上由于各厂家对结构设计理念不同加上对处理工艺认知程度不一，导致在实际工程实施时无法完全将电化学法的优势发挥，以下将电化学法的原理及应用简单说明。
2.1 电化学原理
电化学反应去除污染物质其原理主要有下列四项：
1.阳极氧化反应：
当阳极采用铁材为牺牲电极时，铁会氧化形成亚铁离子
Fe → Fe+2 + 2e-
Fe+2 + 2OH- → Fe(OH)2
在电子移转过程中，可产生初生态氧原子[O]具有氧化能力，可将阳极附近污染物质氧化破坏。
2.阴极还原反应：
常见的阴极反应如下：
2H+ + 2e- → 2H → H2
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
当氢离子还原成氢原子时会在阴极表面镀出(plate out)，此氢原子层之形成称为极化(polarization) ，随即形成分子态氢以气泡方式逸出。还原反应中产生之OH-，对于重金属的去除及混凝作用有很大帮助。
3.混凝作用：
在电化学系统中，经由阳极氧化反应产生Fe+2/Fe(OH)2及Fe+3/Fe(OH)3等混凝剂，使污染物胶体粒子去稳定，机制有二：A.吸附及电性中和; B.胶体网除。
当废水中铁盐浓度小于其溶解度积时，形成水解产物并与污染物胶体吸附完成电性中和。当铁盐浓度达到溶解度积时，则水解产物将形成氢氧化物胶羽进一步将胶体网除。整个电化学混凝反应迅速，且去除效果优于传统化学混凝法，并可用在含油废水的处理。
4.浮除作用：
在电化学处理过程中，极板表面会产生气体，以微小气泡逸出并与废水中的杂质(胶羽)结合，可将胶羽污泥带至水面刮除，而无须外加空气。(注：对于SS浓度较高的水样，因污泥比重过高，则可考虑使用沈淀法来分离水中胶羽。)
2.2 电化学工艺优点
1.处理快速：电化学反应在5～10分钟内完成，包含气浮处理，全流程可在30分钟内处理完成。因此与传统化混单元相较，占地约为1/4~1/6。可大量节省土地成本；
2.污泥产生量少：由于无需添加大量药剂，因此产生污泥量也大幅减少，约为传统化混的2/3；
3.土建工程少，施工容易，安装迅速；
4.可移动性高，当需要迁移或扩充时，机动性高；
5.停机后恢复迅速，并可批次或连续处理，降低现场操作难度；
6.对油脂、色度、重金属等传统处理法难处理物质去除效果良好；
7.可以并联或串联方式与现有处理设施搭配处理，以降低污水站扩建成本；
8.自动化程度高，可使系统在较长运行时间内实行无人操作。
2.3 电化学法技术指标
电化学法对于重金属、油脂以及色度去除率一般在85-99 %，设备应用实例及性能指标：
(1)染整废水（原水为生物处理出水）
项目 COD SS 真色度
(mg/L) 去除率(%) (mg/L)去除率(%) ADMI去除率(%)
进流水 202~285 -- 48~106 -- 1137~1788 --
处理水 26~89 69~88 12~23 52~83 118~169 85~91
(2)印刷线路板废水
项目 去膜显影COD 碱性黑化COD 清洗水Cu
(mg/L) 去除率(%) (mg/L)去除率(%)(mg/L)去除率(%)
进流水 5500~ 6500 -- 3800 -- 150~230 --
处理水 1100~1300 80 1200 68 2 99
(3)芯片厂废水
项目 研磨废水COD 酸碱废水COD
(mg/L) 去除率(%) (mg/L) 去除率(%)
进流水 600 -- 167 --
处理水 92 85 67 60
(4)电镀厂废水
项目 六价铬 总铬 磷酸盐
(mg/L) 去除率(%) (mg/L)去除率(%) (mg/L)去除率(%)
进流水 816 -- 1200 -- 6.8 --
处理水 < 0.2 99 < 1.0 99 0.4 94
(5)燃油发电厂废水
项目 COD BOD 油脂
(mg/L) 去除率(%) (mg/L) 去除率(%) (mg/L) 去除率(%)
进流水 407~1320 -- 118~364 -- 147~1320 --
处理水 32~38 92~97 8.4~9.8 92~98 N.D~2.2 99 |
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