電鍍含鉻廢水處理方法范文

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關(guān)鍵詞 電鍍廢水；離子交換；反滲透；中水回用

中圖分類號 X7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0173-01

面對社會的高速發(fā)展的同時，面臨各種行業(yè)對環(huán)境的污染也越來越嚴(yán)重，為了發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時也要注意環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，國家對各行業(yè)排放的污染物質(zhì)排放指標(biāo)也越來越嚴(yán)格，本文主要介紹某企業(yè)電鍍廢水如何處理到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（21900-2008）“新建企業(yè)”標(biāo)準(zhǔn)的要求和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)60%的廢水經(jīng)處理后直接回用于生產(chǎn)線上，且要求自動化程度高、出水穩(wěn)定。

1 廢水的進(jìn)水水質(zhì)及水量。

某企業(yè)車間產(chǎn)生電鍍廢水量為830 m3/d。把廢水進(jìn)行濃厚液與清洗液濃厚液收集后，該企業(yè)電鍍廢水為以下水質(zhì)：

1）雜水系廢水：水量228 m3/d，主要污染物含量：CODCr 50 mg/L。

2）高濃度六價鉻廢水 ：水量181 m3/d，主要污染物含量：六價鉻1 950 mg/L。3）低濃度六價鉻廢水：水量70 m3/d，主要污染物含量：六價鉻5-10 mg/L。4）三價鉻廢水：水量73 m3/d，主要污染物含量：三價鉻150-180 mg/L。5）含鎳廢水：水量116 m3/d，主要污染物含量：Ni2+200 mg/L。6）含銅廢水：水量44 m3/d，主要污染物含量：Cu2+180-230 mg/L。7）化學(xué)鎳廢水：水量118 m3/d，主要污染物含量：CODC 200-300 rmg/L、Ni2+300 mg/L。

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，該企業(yè)廢水排放執(zhí)行如下要求：

1）含電鍍鎳廢水要求在線回用，六價鉻要求零排放。2）廠區(qū)總排放口廢水排放達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（21900-2008）“新建企業(yè)”標(biāo)準(zhǔn)的要求和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。相關(guān)指標(biāo)為總鉻≤1.0 mg/L、六價鉻零排放、總鎳≤0.5 mg/L、COD≤30 mg/L、BOD5≤6 mg/L、總銅≤0.5 mg/L。3）廢水總水量要求回用率達(dá)到60%。

2 回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)企業(yè)回用水的標(biāo)準(zhǔn)，回用水達(dá)到自來水標(biāo)準(zhǔn)主要為電導(dǎo)率出水≤450 μS/cm2，即可回用于車產(chǎn)生產(chǎn)。

3 電鍍廢水處理工藝及說明

1）含鉻廢水處理。六價鉻廢水指的是含粗化、裝飾鉻及六價鉻的掛具剝離產(chǎn)生的廢水。本項(xiàng)目六價鉻廢水主要來自粗化、中和、鉻電鍍、電解鈍化、鉻電鍍剝離等工序。主要污染物為PH、Cr6+；三價鉻廢水主要來自三價鉻電鍍（黑、白）等工序。主要污染物為PH、Cr3+；六價鉻廢水需進(jìn)行單獨(dú)處理，分為低濃度廢水和高濃度廢水，低濃度廢水經(jīng)過離子交換后回用于生產(chǎn)線。高濃度廢水經(jīng)過還原后，化學(xué)還原法是利用硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、二氧化硫等還原劑，將廢水中Cr6+還原成Cr3+，再加堿調(diào)整pH值，形成Cr（OH）3沉淀除去。投加堿中和沉淀后進(jìn)入RO膜處理系統(tǒng)，產(chǎn)水回用于生產(chǎn)。

廢水中Cr6+實(shí)行“零排放”，本工藝把還原沉淀后的廢水分為低濃度六價鉻廢水和高濃度六價鉻廢水。低濃度六價鉻廢水經(jīng)過一級RO和兩級納濾后，產(chǎn)水回用于生產(chǎn)線，濃水鎳離子含量大于10 g/L后回用與生

產(chǎn)線。

高濃度六價鉻進(jìn)過還原后，進(jìn)入混凝沉淀池。廢水經(jīng)過沉淀后的廢水再進(jìn)入到RO膜廢水處理系統(tǒng)，RO膜產(chǎn)水回用與生產(chǎn)線，RO膜濃水蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶后固體交由有資質(zhì)的固廢處理公司處理。

具體處理工藝流程如下：

①低濃度六價鉻廢水處理工藝圖如下：低價六價鉻廢水含六價鉻廢水池精密過濾器陽離子交換塔陰離子交換塔陰離子交換塔回用于生產(chǎn)。②高濃度六價鉻廢水工藝流程圖如下：高濃度六價鉻廢水含六價鉻廢水池混凝反應(yīng)池沉淀池清水池RO膜系統(tǒng)回用于純水系統(tǒng)。③三價鉻處理工藝流程如下：含三價鉻廢水含三價鉻廢水池混凝反應(yīng)池沉淀池清水池RO膜系統(tǒng)回用于純水系統(tǒng)。

2）含鎳廢水在線回用。含鎳廢水主要來自閃鍍鎳、半光鎳電鍍、高硫鎳電鍍、光鎳電鍍、啞光鎳電鍍、微孔鎳電鍍后的水洗工序。主要污染物為PH、Ni2+。

鎳屬于第一類污染物，需單獨(dú)收集后進(jìn)入兩級RO膜處理系統(tǒng)，濃液與產(chǎn)分別進(jìn)入生產(chǎn)線。

含鎳廢水含鎳廢水池一級膜系統(tǒng)二級膜系統(tǒng)三級膜系統(tǒng)濃水回用于生產(chǎn)線。

3）含化學(xué)鎳廢水處理。含化學(xué)鎳廢水主要來自浸泡除油、化學(xué)鎳水洗、銅鎳剝離后水洗工序。主要污染物為PH、Ni2+、COD；化學(xué)鎳廢水中污染物成分較復(fù)雜，主要是鎳以絡(luò)合態(tài)形式存在，一般加堿沉淀法無法將其去除。廢水中含有有機(jī)物，且可生化性不太好。

反滲透（RO）濃液COD較高，故將此濃液排至含化學(xué)鎳廢水池，與化學(xué)鎳廢水一起進(jìn)行處理。

本處理工藝主體采用高級氧化處理工藝。Fenton法是利用催化劑、或光輻射、或電化學(xué)作用，通過H2O2產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的羥基自由基（OH），對有機(jī)物和絡(luò)合物進(jìn)行降解。

處理流程為：含化學(xué)鎳廢水含化學(xué)鎳廢水池陽離子交換塔陰離子交換塔混凝反應(yīng)槽 沉淀池清水池生化系統(tǒng)。

4）雜系水的處理。雜系水主要來自催化、解膠、活性化、置換銅、堿性電活化等工序后的水洗段。主要污染物為PH、SS、COD及少量離子態(tài)重金屬，一般COD濃度較低。

含銅廢水主要來自硫酸銅鍍后水洗工段。主要污染物為PH、Cu2+；其處理方法與雜系水處理方法類似，故兩股水合在一起進(jìn)行處理。

除了以上幾種廢水以外，含鉻、含鎳廢水預(yù)處理出水、超濾濃液一并排入雜系水調(diào)節(jié)池中，與雜系水一起處理后進(jìn)入后續(xù)回用水處理

系統(tǒng)。

處理流程為：含銅及雜系廢水雜系廢水池混凝反應(yīng)池沉淀池RO膜系統(tǒng)回用于純水系統(tǒng)。

5）COD處理系統(tǒng)。本處理來自化學(xué)鎳、三價鉻、六價鉻和雜水系廢水中主要的有機(jī)物和氨氮等，處理流程如下：含化學(xué)鎳處理水及RO膜濃水中間水池水解酸化池接觸氧化池BAF濾池中間水池活性炭塔排放池。

4 結(jié)束語

1）該處理工藝綜合考慮廢水狀況、相關(guān)試驗(yàn)情況、處理要求、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性等相關(guān)因素，并結(jié)合國內(nèi)部分電鍍生產(chǎn)企業(yè)純水及廢水處理設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對各種處理工藝進(jìn)行了分析比較，為廢水處理及回用系統(tǒng)選擇最佳的工藝。2）該工藝低濃度六價鉻廢水回收系統(tǒng)采用，離子交換的方法。離子交換樹脂不單止具有強(qiáng)大的重金屬富集分離的能力，脫鹽方面也十分良好。3）廢水處理系統(tǒng)電氣控制采用控制值班室主電控柜、現(xiàn)場控制箱、上位計(jì)算機(jī)人機(jī)界面監(jiān)控等三地控制方式，通過上位計(jì)算機(jī)可視化人機(jī)界面及相關(guān)控制程序?qū)φ麄€廢水處理系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行自動化監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)整個廢水處理站的自動化運(yùn)行，確保了廢水處理系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行

參考文獻(xiàn)

[1]張林生.電鍍廢水處理及回用技術(shù)手冊.

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關(guān)鍵詞：電鍍廢水， 分流處理工藝 ， 綜述

Abstract: the article introduces the electroplating wastewater treatment process of diversion, after nearly two years of practical application shows that the technology can meet the national stable operation of the electroplating standards for pollutants discharge "(GB21900-2008) of the first grade level.

Keywords: electroplating wastewater, tap processing technology, and reviewed in this paper

中圖分類號： V261.93+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1 引言

電鍍是利用電化學(xué)的方法對金屬和非金屬表面進(jìn)行裝飾、防護(hù)及獲取某些新性能的一種工藝過程利用電解工藝，將金屬或合金沉積在鍍件表面，形成金屬鍍層的表面處理技術(shù)。

1.1綜合電鍍廢水的來源主要是因鍍種不同而產(chǎn)生的不同重金屬的電鍍漂洗廢水及電鍍前對鍍件進(jìn)行酸洗或堿洗而產(chǎn)生的酸性或堿性廢水。其成分復(fù)雜且污染較大；

1.2傳統(tǒng)的電鍍廢水處理大多采用氫氧化物或者硫化物沉淀法，利用重金屬的氫氧化物或硫化物溶度積較小的特性沉淀其中的重金屬離子；

1.3由于電鍍行業(yè)的飛速發(fā)展，近年來，電鍍企業(yè)為了保證鍍液的穩(wěn)定性、使用壽命和鍍層質(zhì)量，在鍍液中加入了很多的絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑、加速劑、pH 緩沖劑和光亮劑，這些物質(zhì)大部分為有機(jī)物，如銨鹽、焦磷酸鹽、EDTA、檸檬酸鹽、乳酸、蘋果酸、酒石酸、丁二酸等，這些物質(zhì)與Cu2+、Ni2+具有極強(qiáng)的絡(luò)合性，它們隨鍍件漂洗水排入酸堿綜合廢水中后容易與Cu2+、Ni2+形成非常穩(wěn)定的絡(luò)合物〔8-9〕，給廢水的處理帶來很大的困難。為此，筆者采用以下廢水處理工藝方法處理電鍍廢水，有效解決了上述問題。

2 分流處理工藝

2.1工藝流程

以東莞某塑膠電鍍廠為例：該廠專業(yè)從事塑膠制品的電鍍。其廢水處理工藝如下：

2.2 廢水水量及水質(zhì)

廢水設(shè)計(jì)處理量為50m3/h，其中含鉻廢水（主要為粗化及鍍鉻環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水）20 m3/h，含絡(luò)合物廢水（主要為鍍焦銅、化學(xué)鍍銅、化學(xué)鍍鎳廢水等含絡(luò)合物的廢水）10 m3/h，綜合廢水（即酸洗、除油及電鍍類廢水）20 m3/h。

2.3 排放水質(zhì)要求

廢水經(jīng)處理后達(dá)到需達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）之一級標(biāo)準(zhǔn)。即六價鉻≤0.2mg/l，總銅≤0.5mg/l，總鎳≤0.5mg/l，化學(xué)需氧量≤80mg/l，懸浮物≤50mg/l等。

2.4工藝說明

含鉻廢水，絡(luò)合廢水，綜合廢水分別進(jìn)入各自的調(diào)節(jié)池均質(zhì)。含鉻廢水泵入還原中和池，先投加H2SO4及 Na2SO3進(jìn)行還原（實(shí)際運(yùn)行中，H2SO4極少加），還原后的廢水再投加片堿溶液進(jìn)行中和（pH=7～8），并投加有機(jī)高分子絮凝劑進(jìn)行絮凝。絡(luò)合廢水泵入破絡(luò)反應(yīng)池，先投加稀硫酸溶液調(diào)pH在3左右，再投加漂白粉溶液進(jìn)行氧化，此過程的時間約1.5h，須長于普通的氧化反應(yīng)。破絡(luò)后的廢水再投加片堿溶液調(diào)pH至10.5左右，同時投加有機(jī)高分子絮凝劑進(jìn)行絮凝。綜合廢水泵入中和反應(yīng)池，先投加FeSO4，可起置換、還原及混凝作用，再投加片堿及石灰溶液調(diào)pH至10.5左右，同時投加有機(jī)高分子絮凝劑進(jìn)行絮凝。以上三種廢水進(jìn)入各自的迷宮沉降池進(jìn)行固液分離后，出水自流至中間池，再泵至砂濾罐過濾，過濾后的出水自流至pH回調(diào)池進(jìn)行pH調(diào)整，出水自流至清水池后達(dá)標(biāo)排放三個迷宮沉降池的污泥均排至污泥池，再泵至壓力污泥罐，通過壓縮空氣的壓力將污泥壓至板框壓濾機(jī)脫水，脫水后的干泥交專業(yè)公司回收，濾液回流至調(diào)節(jié)池。

2.5廢水處理設(shè)備

由于電鍍廢水中含有多種金屬離子，通常采用氧化還原等方法處理含氰、六價鉻離子廢水，采用中和、沉淀、絮凝的方法處理廢水中的酸堿、重金屬離子，最終達(dá)到污泥收集和污水回用的目的，提高水的循環(huán)利用率，排放廢水達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)用范圍：含鉻、鎳、銅、鋅、鐵等重金屬的電鍍廢水處理設(shè)備自動化操作系統(tǒng)。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

表1主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

4 工程調(diào)試及運(yùn)行

4.1調(diào)試過程

4.1.1 在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn), pH是控制Cr6+還原反應(yīng)的關(guān)鍵因素, pH大于3 時,反應(yīng)緩慢。因此在反應(yīng)之前, 要先根據(jù)廢水狀況調(diào)節(jié)廢水的pH為2.5～3,再投加化學(xué)還原劑,經(jīng)充分混合、完全反應(yīng)后,Cr6+大部分轉(zhuǎn)化為Cr3+；

4.1.2 在混合反應(yīng)池中投加Ca(OH)2 與投加NaOH 相比要便宜得多,但是,最終形成的微溶性鈣鹽在一定程度上會影響出水水質(zhì)。調(diào)試發(fā)現(xiàn)在混合反應(yīng)池中加入少量的混凝劑聚氯化鋁(50 mg/ L) 可使出水清澈,且總運(yùn)行費(fèi)用仍然較直接投加NaOH低。投加順序?yàn)镃a(OH)2 聚氯化鋁PAM。懸浮顆粒借助聚氯化鋁形成微絮體。最后投加少量PAM ,即可形成淡黃色的大顆粒絮體沉淀物,通過沉淀去除,而使上清液清澈。由于聚氯化鋁的加入會使廢水的pH有所下降,因此投加Ca(OH) 2 時應(yīng)適當(dāng)提高廢水的pH,使其維持在10～15左右；

4.1.3 該項(xiàng)目的水量較小,水質(zhì)和水量較為穩(wěn)定,采用人工控制進(jìn)水、排水和加藥系統(tǒng),使設(shè)備投資有所減少。

4.2 處理效果

該工程于2010年6月竣工并進(jìn)行調(diào)試,2011年3月投產(chǎn)運(yùn)行。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試的檢測結(jié)果經(jīng)本工藝處理后,各種污染物的去除率均在90%以上,處理后出水水質(zhì)全部達(dá)標(biāo),具體數(shù)據(jù)見表2。

表2處理后出水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

5主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該工程設(shè)計(jì)處理量為50m3/h，占地面積約380m2，工程總投資約80萬元。其中設(shè)備費(fèi)用37.5 萬元,土建費(fèi)用29 萬元,其他費(fèi)用8.5 萬元,水處理成本為2.58 元/m3 , 其中運(yùn)行成本為2.27 元/m3，日常運(yùn)行費(fèi)用約4.0～5.0元/m3廢水（不計(jì)設(shè)備折舊費(fèi)）。

6 綜述

6.1該工程投資少,占地面積小,運(yùn)行費(fèi)用低,技術(shù)成熟,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,且操作方便、易于管理,適用于不同規(guī)模電鍍生產(chǎn)企業(yè)；

6.2廢水處理效果好,出水清澈,部分可回用至水質(zhì)要求不太高的生產(chǎn)清洗工序或作為生活雜用水(如沖廁、綠化等) ,節(jié)約水資源,減少污染物總排放量；

6.3電鍍廢水中含有較多的貴重金屬離子,建議研制和采用新的處理工藝,實(shí)現(xiàn)廢水重金屬離子的回收利用。采用無或少排廢水的自動電鍍生產(chǎn)線,減少用水量和廢水排放量。提高電鍍車間的管理水平,簡化廢水處理工藝,降低處理成本,做到清潔生產(chǎn)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］馬小隆，劉曉東，周廣柱，電鍍廢水處理存在的問題及解決方案［J］.山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，24（1）：107－111.

［2］DB4426—2001廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水污染物排放限值［S］.

［3］GB8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］ 國家環(huán)保局. 水和廢水的監(jiān)測分析方法［M］. 3 版. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1989：350－380.

［5］ 戎馨亞. 化學(xué)鍍鎳廢液的處理及資源回收利用［D］. 蘇州：蘇州

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【關(guān)鍵詞】傳統(tǒng)化學(xué)法 分類處理 電鍍廢水 鰲合沉淀

中圖分類號：TU8；TU758.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）35-177-01

1 概述

目前國內(nèi)普遍存在電鍍廠點(diǎn)多而分散、布局不合理、生產(chǎn)技術(shù)落后等現(xiàn)象，建設(shè)集中式電鍍基地是解決當(dāng)前電鍍污染的發(fā)展趨勢。由于電鍍品種十分繁雜，加工工藝也在不斷更新，電鍍廢水存在著污染因子種類多、濃度高、理化性質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)。綜合污水處理廠必須同時具備處理多種污染物的功能。而在電鍍廢水產(chǎn)生、收集階段將不同類型的廢水分別進(jìn)行收集，將對后續(xù)處理有很大的幫助。電鍍廢水根據(jù)其所含污染因子特性，大致可分為含氰廢水、含鉻廢水、含金屬離子廢水。若企業(yè)具備較好的分流條件，還可根據(jù)重金屬離子中和沉淀?xiàng)l件及水量比例大小將含金屬離子廢水細(xì)分為含Ni2+廢水、含Cu2+廢水、含Zn2+廢水及含其它金屬離子廢水。

2 常用處理技術(shù)

（1）化學(xué)法。化學(xué)法從近幾十年的國內(nèi)外電鍍廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢來看，電鍍廢水有80%采用化學(xué)法處理，化學(xué)法處理電鍍廢水，是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的電鍍廢水處理技術(shù)，技術(shù)上較為成熟。化學(xué)法包括沉淀法，金屬質(zhì)換法，鐵氧體法、螯合沉淀法等，是一種傳統(tǒng)和應(yīng)用廣泛的處理電鍍廢水方法，具有投資少，處理成本低，操作簡單等特點(diǎn)，適用于各類電鍍金屬廢水處理。

（2）蒸發(fā)濃縮法。蒸發(fā)濃縮法是對電鍍廢水進(jìn)行蒸發(fā)。使重金屬廢水得以濃縮，并加以回收利用的一種處理方法，一般適用于處理含高濃度鉻、銅、銀、鎳等重金屬廢水，但因能耗大，操作費(fèi)用高，雜質(zhì)干擾資源回收問題還待研究，使應(yīng)用受到限制。

（3）電解法：電解法是利用金屬的電化學(xué)性質(zhì)，在直流電作用下而除去廢水中的金屬離子，是處理含有高濃度電沉積金屬廢水的一種有效方法，處理效率高，便于回收利用。但該法缺點(diǎn)是不適用于處理含較低濃度的金屬廢水，并且電耗大，成本高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟(jì)效益較好。

（4）離子交換法：離子交換法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質(zhì)的方法，含重金屬廢水通過交換劑時，交換器上的離子同水中的金屬離子進(jìn)行交換，達(dá)到去除水中金屬離子的目的。此法操作簡單，便捷，殘?jiān)€(wěn)定，無二次污染，但由于離子交換劑選擇性強(qiáng)，制造復(fù)雜，成本高，再生劑耗量大，因此在應(yīng)用上受到很大限制。

（5）吸附法：吸附法是利用吸附劑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)去除重金屬離子的一種方法。傳統(tǒng)吸附劑有活性炭、聚糖樹脂、硅藻精土等。實(shí)踐證明，使用不同吸附劑的吸附法，不同程度地存在投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，污泥產(chǎn)生量大等問題，處理后的水難于達(dá)標(biāo)排放。

（6）膜分離法。膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進(jìn)行物質(zhì)分離的技術(shù)，包括電滲析、反滲透、膜萃取等。利用膜分離技術(shù)一方面可以回收利用電鍍原料，大大降低成本，另一方面可以實(shí)現(xiàn)電鍍廢水零排放或微排放。缺點(diǎn)是膜需經(jīng)常更換，運(yùn)行成本較高。

（7）生物處理技術(shù)。生物處理技術(shù)是通過生物有機(jī)物或其代謝產(chǎn)物與重金屬離子的相互作用達(dá)到凈化廢水的目的。隨著重金屬毒性微生物的研究進(jìn)展，生物處理技術(shù)日益受到人們的重視，采用生物技術(shù)處理電鍍金屬廢水呈發(fā)展勢頭。目前該技術(shù)更多的還處于研究和試用階段，應(yīng)有還不是很廣泛。

3 工藝流程

電鍍廢水傳統(tǒng)化學(xué)法處理由調(diào)節(jié)池、加藥箱、氧化池、還原池、中和反應(yīng)池、pH調(diào)節(jié)池、絮凝池、斜管沉淀池、廂式壓濾機(jī)、過濾器等組成。流程圖如下：

含氰廢水在調(diào)節(jié)池①匯集，均化水量和水質(zhì)后，由泵提升至氧化反應(yīng)器，自動投加氧化劑和堿（NaClO和NaOH），把CN?氧化為CNO-，然后再投加強(qiáng)酸，再次投加NaClO，在不同的PH條件下實(shí)行二次破氰。反應(yīng)后廢水自動溢流到中間池。反應(yīng)條件：一次破氰PH：10.5—11.5，ORP為300 mV，二次破氰PH：8—9，ORP為650 mV左右。

含鉻廢水在調(diào)節(jié)池②匯集，均化水質(zhì)和水量后，由泵提升到還原反應(yīng)器，廢水在OPR儀表控制下自動投加還原劑，把Cr6+還原為Cr3+，然后投加堿，使Cr3+形成Cr（OH）3，反應(yīng)后廢水自動溢流到中間池。反應(yīng)條件：PH3.0—3.5，ORP電位300mv。

中間池廢水在PH儀表控制下，自動投加石灰乳及絮凝劑，將PH調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)姆秶垢鞣N重金屬離子形成堿鹽沉淀。反應(yīng)條件：PH10.0—11.0左右。

經(jīng)充分混凝反應(yīng)形成大量礬花的廢水匯集于中間水池，再由泵提升至斜管沉淀池進(jìn)行固液分離，根據(jù)“淺層沉降原理”，在沉淀池中加設(shè)蜂窩斜管，增大沉降面積，并改善沉降過程中的水力條件，使污泥顆粒在穩(wěn)定的層流狀態(tài)下沉降，從而達(dá)到沉降效率高和容積利用率高的特點(diǎn)。

由斜管沉淀池泥斗收集的污泥定期排放至污泥干化池，再由濃漿泵泵入板框壓濾機(jī)進(jìn)行干化處理。

斜管沉淀池上清液自流入PH回調(diào)池，采用自動控制技術(shù)對PH進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證PH值控制在國家允許的排放范圍內(nèi)。

4 反應(yīng)機(jī)理

（1）含氰廢水處理。破氰過程為兩級堿性氯化法，破氰劑選用NaClO，相對其它藥劑而言，其投藥方便安全、投藥量易于控制、污泥量少。采用次氯酸鈉氧化法處理廢水中的氰化物，其反應(yīng)式如下：

CN-+ClO-+H2O=CNCl-+2OH- CNCl-+2OH-=CNO-+Cl-+H2O

進(jìn)一步氧化，反應(yīng)式如下：

2CNO-+3ClO-+H2O=N2+CO2+3Cl-+2OH-

（2）含鉻廢水的治理。電鍍廢水中的六價鉻離子，用還原劑還原為Cr3+，再與氫氧根產(chǎn)生沉淀除去。一般使用焦亞硫酸鈉作還原劑，其反應(yīng)式如下：2Cr????2O72- +3S2O52- +10H+ 4Cr3++6SO42-+5H2O

Cr3++3OH-Cr（OH）3

（3）重金屬離子的處理。重金屬離子只要調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)腜H值，即會生成相當(dāng)?shù)臍溲趸锍恋怼７磻?yīng)式如：Men++nOH-=Me（OH）n

反應(yīng)后出水，自流或泵入斜管沉淀池，使各種氫氧化物在斜管區(qū)很快沉降， 上部溢出水再經(jīng)碳濾（或砂濾）后達(dá)標(biāo)排放，下部污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾后外運(yùn)作無害化處理。

（4）螯合沉淀。上述傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法在當(dāng)前使用比較廣泛。但由于不同的重金屬離子生成氫氧化物沉淀時的最佳pH值不同，其去除往往不能兼顧。同時，目前電鍍過程中光亮劑等使用量有所增加，重金屬離子容易與其形成絡(luò)合物而難以沉淀。而采用添加DTCR重金屬離子捕集劑的螯合沉淀法則很好地解決了這個問題。DTCR 為長鏈高分子物質(zhì)，含有大量的極性基，它能捕捉陽離子并趨向成鍵而生成難溶的氨基二硫代甲酸（ TDC）鹽。生成的TDC 鹽有部分是離子鍵或強(qiáng)極性鍵（如TDC—Ag ） ， 多數(shù)是配價鍵（ 如TDC—Cu、TDC—Zn、TDC—Fe） 。同一金屬離子螯合的配價基極來自不同的DTCR分子，這樣生成的TDC鹽的分子是高交聯(lián)的、立體結(jié)構(gòu)的，原DTCR的相對分子質(zhì)量為（10～15）萬，而生成的難溶螯合鹽的分子質(zhì)量可達(dá)數(shù)百萬甚至上千萬，故這種金屬鹽一旦在水中生成，便有很好的絮凝沉析效果，且進(jìn)入污泥后難以返溶。

5 結(jié)果與討論

（1）采用分類預(yù)處理、再合并處理的綜合性電鍍廢水的處理方法，出水效果穩(wěn)定、操作簡單、占地面積小、污泥生成量少、造價及運(yùn)行成本低，對處理電鍍廢水是一個經(jīng)濟(jì)、可行的技術(shù)。

（2）目前國內(nèi)對氰化物的去除也有采用一級破氰的辦法，可簡化操作流程和節(jié)約成本，在理化因子控制好的情況下通常也能達(dá)標(biāo)，但穩(wěn)定性與可靠性不如二級破氰。

（3）重金屬離子的去除，利用了螯合沉淀機(jī)理，解決了傳統(tǒng)化學(xué)法由于各種重金屬中和沉淀?xiàng)l件不一及存在絡(luò)合物而造成的部分重金屬指標(biāo)超標(biāo)問題。

（4）上述方案未考慮電鍍廢水中水回用問題。在電鍍生產(chǎn)流程中，前段清洗用水完全可以利用經(jīng)上述處理后的廢水。但要把廢水用于調(diào)配電鍍槽液等，還必須經(jīng)過離子交換或反滲透等深度處理。

（5）傳統(tǒng)化學(xué)法可以與其它辦法配合使用，達(dá)到經(jīng)濟(jì)上更加可行，環(huán)境效益更加明顯的處理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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篇4

關(guān)鍵詞電鍍廢水；膜技術(shù)；水回用；鎳回收

中圖分類號X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號1673-9108(2016)01-0495-08

電鍍工業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的重要加工行業(yè)之一。然而，電鍍生產(chǎn)在耗費(fèi)大量工藝用水的同時，也產(chǎn)生大量的廢水。無論是鍍件的前處理廢水、鍍件漂洗廢水、廢電鍍液，還是設(shè)備冷卻、洗滌等工序產(chǎn)生的廢水，由于含有銅、鋅、鎳、鎘、鉻、金等一種或幾種重金屬離子或者含酸、堿、氰化物等有害物質(zhì)，如果將電鍍廢水直接排放，將會造成環(huán)境的嚴(yán)重污染和水生態(tài)系統(tǒng)的破壞［1］。因此，進(jìn)一步強(qiáng)化電鍍工業(yè)廢水的處理，是健康發(fā)展金屬加工業(yè)、構(gòu)建環(huán)境友好型社會的重大課題。多年來，電鍍企業(yè)大多采用混凝-沉淀法等傳統(tǒng)工藝處理廢水，取得了一定的成效。但是，隨著電鍍企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，特別是環(huán)境法規(guī)的日益嚴(yán)苛和廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，原有的廢水處理工藝已難以實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的達(dá)標(biāo)處理。三十多年來，隨著膜技術(shù)的逐步成熟和大規(guī)模工業(yè)化膜產(chǎn)品的不斷市場化，主要以壓力為分離過程驅(qū)動力的反滲透(reverseosmosis，RO)、納濾(nanofiltration，NF)、超濾(ultrafiltration，UF)、微孔過濾(microfiltration，MF)和以電位差為分離過程驅(qū)動力的電滲析(elet-rodialysis，ED)以及生物降解與膜分離組合為一體的膜生物反應(yīng)器(membranebioreactor，MBR)等膜分離技術(shù)，已分別作為一種大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的分級、提純、濃縮單元操作［2-4］，逐步在水和廢水處理［5-9］以及廢水資源化［10-12］中發(fā)揮出了獨(dú)特的作用。膜過程的特定分離功能和創(chuàng)新減排工藝，已經(jīng)在電鍍工業(yè)廢水的水資源回用和高價值金屬離子的濃縮回收中逐漸得到廣泛應(yīng)用［3，6，11-13］。為進(jìn)一步提升電鍍廢水的處理工藝及其廢水資源化技術(shù)，科學(xué)地推進(jìn)新型的膜技術(shù)在電鍍工業(yè)廢水處理中的有效運(yùn)用，本研究基于作者多年開發(fā)膜技術(shù)的應(yīng)用工程，對近年內(nèi)承建的電鍍工業(yè)廢水膜法處理的3個工程實(shí)例進(jìn)行扼要闡述，重點(diǎn)討論不同的膜分離工藝在各電鍍廢水處理工程中的應(yīng)用及其處理結(jié)果。

1MBR在電鍍廢水處理設(shè)施升級改造中的應(yīng)用

主要從事五金件、塑料件電鍍加工的浙江余姚市某金屬表面加工公司，日產(chǎn)廢水量250m3/d(單班制10h/d)。該公司由于各電鍍生產(chǎn)車間排放的廢水中污染物種類不一，廢水水質(zhì)差異很大，已建有的化學(xué)氧化/還原預(yù)處理+兩級反應(yīng)沉淀處理的廢水處理設(shè)施，難以將廢水處理成達(dá)標(biāo)排放。因此，作者在繼續(xù)利用已有的廢水處理設(shè)施和工藝的前提下，設(shè)計(jì)了升級改造的新型廢水處理方案。新方案強(qiáng)調(diào)分類收集、分質(zhì)預(yù)處理，然后匯入綜合調(diào)節(jié)池、兩級反應(yīng)沉淀池，繼而在后續(xù)增加膜分離的廢水深度處理工藝。圖1為經(jīng)提升改造的該公司新型組合膜分離的電鍍廢水處理工藝流程。如圖1所示，產(chǎn)生的各種廢水包括綜合清洗廢水、含鉻廢水、含鎳廢水、含有機(jī)物的廢水以及生活廢水，分別收集后，以設(shè)定的不同工藝參數(shù)進(jìn)行化學(xué)氧化/還原處理、初步沉淀處理，然后進(jìn)入新改造的斜管沉淀池進(jìn)行兩級反應(yīng)沉淀處理，沉淀池的上清液送入MBR設(shè)施中處理。升級改造后的兩級斜管沉淀池與MBR的工藝參數(shù)見表1。MBR由于系統(tǒng)的設(shè)備模塊化，占地面積小，因此，采用MBR進(jìn)行傳統(tǒng)廢水處理工程的升級改造是比較容易實(shí)施的。與傳統(tǒng)活性污泥(conventionalactivatedsludge，CAS)法相比，MBR能夠維持高的污泥濃度和高容積負(fù)荷，污泥產(chǎn)率低，不會發(fā)生污泥膨脹，可以將MBR控制在良好的狀況下運(yùn)行。通常，依據(jù)處理單元的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，MBR有膜下游泵抽真空的負(fù)壓式為分離驅(qū)動力的一體式(或稱浸沒式)膜生物反應(yīng)器(integratedmembranebioreactor，IMBR)和膜上游泵送廢水的加壓式為分離驅(qū)動力的分體式(或稱外置式)的膜生物反應(yīng)器(splittedmembranebioreactor，SMBR)兩種［14-16］。IMBR由于是負(fù)壓式操作，施加膜過濾的壓力遠(yuǎn)低于加壓式的SMBR。因此，為了獲得一定的膜通量，IMBR以配置大孔徑的MF膜為宜，但是，SMBR不僅可以采用大孔徑的甚至更為精細(xì)孔徑的MF膜，而且可以配置孔徑為分子尺寸大小具有不同切割分子量特性的UF膜，相應(yīng)的SMBR處理水的水質(zhì)是遠(yuǎn)優(yōu)于IMBR的［5，6］。本工程基于廢水凈化處理排放為目的，正如圖1和表1顯示，設(shè)計(jì)的MBR工藝是一個由好氧生化處理池(AB)和IMBR兩個生化處理單元構(gòu)成的強(qiáng)化式ABMBR系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)處理，廢水中可生化降解的有機(jī)污染物質(zhì)在膜過濾前，在好氧微生物和兼性微生物的作用下，能最大程度地被降解成CO2和H2O等無機(jī)物。該廢水處理改造工程的設(shè)計(jì)與運(yùn)行表明，該系統(tǒng)中IMBR用的膜是孔徑較大(0．1μm)的中空纖維式MF膜，膜分離出水的COD值幾乎與進(jìn)入膜濾器時即好氧池的出水相當(dāng)，正是系統(tǒng)配置的膜的特性，導(dǎo)致MF膜對廢水COD的去除幾乎沒有效果。但是，好氧池的出水再經(jīng)MF膜單元過濾，大大提高了廢水中污染物的去除效果和固液的分離效率，可作為初級回用。正如表1所示，廢水經(jīng)膜濾器分離的出水的濁度顯著降低至＜1．0NTU，出水水質(zhì)提高到高于我國新版《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中的表2排放水的水質(zhì)。通常IMBR的運(yùn)行費(fèi)用要比SMBR的低，但廢水處理工藝是否成功的首要問題是凈水效果和過程參數(shù)的調(diào)控［16］，特別是對于處理高濃度廢水的MBR工藝，這就要依靠創(chuàng)新的廢水處理工藝和科學(xué)的運(yùn)行管理。本改造工程的終端ABMBR強(qiáng)化工藝及其操作技術(shù)，確保了電鍍廢水的處理達(dá)到了預(yù)期效果。

2UF/RO/NF膜集成技術(shù)在電鍍廢水回用中的應(yīng)用

2．1成套膜集成工藝

膜集成工藝是將不同分離性能的幾種膜過程組合成一個系統(tǒng)，或者將一種或幾種膜過程與其他傳統(tǒng)凈水技術(shù)組合成一個系統(tǒng)的新型水處理工藝。這種集成工藝可以使系統(tǒng)中不同的水處理方法在各自最適合的工況下，發(fā)揮最大的效率，產(chǎn)生遠(yuǎn)勝于單個處理單元的最佳效果。位于寧波市的某大型電鍍企業(yè)，因生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大及廢水處理的要求，需要上馬廢水回用工程。該工程針對廢水總量達(dá)916m3/d的綜合電鍍廢水，設(shè)計(jì)多介質(zhì)過濾器預(yù)處理、UF凈化、一段RO濃縮、二段NF濃縮的集成膜分離工藝(工藝流程見圖2)，實(shí)現(xiàn)廢水高效處理，進(jìn)而回用高水質(zhì)水。圖2顯示的是不同于已有的電鍍廢水處理回收的工藝［3，5，12］。經(jīng)多介質(zhì)濾器去除顆粒性懸浮物及部分膠體等物質(zhì)后的電鍍廢水，依次進(jìn)入3種不同功能的成套膜分離裝置。在第一套的膜裝置中，作為系統(tǒng)膜法預(yù)處理工藝，UF膜強(qiáng)化了濾除大分子有機(jī)物和膠體，使廢水得以深度凈化，從而減輕后續(xù)膜處理過程可能膜的污堵甚至膜面結(jié)垢。少量UF濃縮水返回1#中間水池。UF透過水進(jìn)入RO原水箱后，被泵入能截留廢水中的各種無機(jī)離子和小分子有機(jī)物的RO膜系統(tǒng)，RO的濃縮水送入能選擇性截留高價離子的NF膜系統(tǒng)。RO的透過水和NF的透過水作為回用水到回用水箱。NF的濃縮水排入濃水處理系統(tǒng)，經(jīng)芬頓氧化、反應(yīng)沉淀、多介質(zhì)過濾后達(dá)標(biāo)排放。

2．2UF/RO/NF的單元膜分離工藝流程

按照回用水的目標(biāo)，在膜集成系統(tǒng)中各個單元膜過程的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)列于表2。3套成套膜分離設(shè)備的操作參數(shù)采用先進(jìn)的集散型控制系統(tǒng)，實(shí)行集中監(jiān)測和分散控制，以高效管理模式確保各級出水水質(zhì)、系統(tǒng)能耗控制和設(shè)備安全運(yùn)行。圖3分別為該集成系統(tǒng)中3套膜分離裝置的工藝流程簡圖。從圖3可以清楚地看到，作為單元操作，UF、RO和NF都分別是一個獨(dú)立的完整的系統(tǒng)。這樣就為廢水處理工程的工業(yè)運(yùn)行過程提供了一旦在某個設(shè)備進(jìn)行短暫的故障檢修、性能維護(hù)時，其影響僅限于這一個膜單元的停車操作，不會影響包括其他兩個膜單元的整個廢水處理工程的連續(xù)安全運(yùn)行。

2．3集成系統(tǒng)膜裝置運(yùn)行性能

調(diào)試運(yùn)行了該項(xiàng)電鍍廢水工程的處理系統(tǒng)，獲得了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)。對這一廢水工程的運(yùn)行過程，重點(diǎn)考察的參數(shù)是進(jìn)水的和出水的電導(dǎo)率值、COD去除率以及對導(dǎo)電物質(zhì)主要是離子的脫鹽率。圖4給出了分別為3套膜分離裝置，在一個月的運(yùn)行時間內(nèi)，進(jìn)水、透過水的主要水質(zhì)指標(biāo)檢測分析的結(jié)果。圖4(a)和(e)表明，無論是UF還是RO、NF的膜分離裝置，在運(yùn)行期間，進(jìn)水的COD、電導(dǎo)率值經(jīng)常會發(fā)生較大的變化，即進(jìn)水水質(zhì)呈現(xiàn)一較大的波動范圍。如果進(jìn)水水質(zhì)嚴(yán)重不穩(wěn)定，將會妨礙膜的穩(wěn)定運(yùn)行，造成出水水質(zhì)的不穩(wěn)定性。在本工程的系統(tǒng)工藝中，設(shè)計(jì)的多介質(zhì)濾器，可以使廢水進(jìn)入膜裝置前較好地濾除廢水中的絕大部分雜質(zhì)，再通過將UF的操作參數(shù)優(yōu)化，可以使UF裝置能持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行。圖4(b)顯示，UF膜裝置運(yùn)行期間，COD去除率保持在16%～50%之間，其平均值自始至終都處于約30%的水平。UF膜對離子和低分子量物質(zhì)是沒有截留作用的。因此，如圖4(a)所示，UF的出水電導(dǎo)率曲線與進(jìn)水的是幾乎重疊的。這些結(jié)果表明，UF過程盡管有一定的COD去除率，但其去除率較低，即通過UF只能小部分去除廢水中的COD物質(zhì)。UF的透過水由于含有原廢水中大部分COD物質(zhì)以及幾乎全部的無機(jī)離子，是不能回用作電鍍工藝用水的。基于此，本工程設(shè)計(jì)的UF是作為后續(xù)膜系統(tǒng)的預(yù)處理。從圖4(c)可見，進(jìn)入RO膜裝置的UF透過水，其COD在10～20mg/L，電導(dǎo)率值在2000～4000μS/cm，經(jīng)過RO膜處理后，其透過水的COD值隨著運(yùn)行時間的延長有明顯下降且穩(wěn)定在5mg/L左右，電導(dǎo)率值下降到始終低于100μS/cm。RO膜的高脫鹽率(99%)和高COD去除率(70%)(見圖4(d))的優(yōu)良分離效果，為電鍍工藝用水提供了高水質(zhì)的回用水。RO濃水經(jīng)循環(huán)運(yùn)行，濃水的電導(dǎo)率可以升高達(dá)5000～9000μS/cm。這種高含鹽量的RO濃水，再送入對進(jìn)水的滲透壓相關(guān)性較小的NF膜，進(jìn)行再次的分離，正如圖4(f)所示，NF透過水的電導(dǎo)率下降到并基本穩(wěn)定在1000μS/cm以下，COD從進(jìn)水時的約40mg/L下降到透過水約10mg/L。NF膜對RO濃水約90%的脫鹽率和約50%的COD去除率(見圖4(f))，使NF透過水也成為良好水質(zhì)的電鍍工業(yè)回用水。

3RO膜濃縮回收電鍍廢水中的鎳

3．1鍍鎳漂洗水的成分

鍍鎳漂洗水具有回收鎳的較高價值。表3是浙江某電鍍企業(yè)鍍鎳漂洗廢水各鍍鎳工序電鍍液的主要物質(zhì)成分。

3．2鍍鎳漂洗水的鎳回收工藝

用RO膜技術(shù)處理鍍鎳漂洗水，可以從RO的濃縮液回用鎳。如表1所示，該電鍍企業(yè)中多條電鍍生產(chǎn)線的各工序鍍鎳漂洗廢水中的主要成分是有差別的，但是對于3個工序廢水中的鎳回收均可采用的工藝是:活性炭吸附(預(yù)處理)+兩段RO膜處理(濃縮鎳)。其中，一段RO為預(yù)濃縮，二段RO為二次濃縮。為了消除RO濃縮液中的雜質(zhì)尤其是有機(jī)雜質(zhì)影響鍍鎳溶液的性能，本工程設(shè)計(jì)前置活性炭吸附去除鍍鎳漂洗水中的雜質(zhì)，經(jīng)吸附凈化處理的含鎳廢水送入RO膜系統(tǒng)進(jìn)行兩級濃縮。本工程在3個鍍鎳工序配套建造了3套RO槽邊回收系統(tǒng)，廢水總量為130m3/d。表4列出了該工程3個工序的廢水處理量、RO膜配置以及RO濃縮前后的電導(dǎo)率值和鎳濃度。從表4可以看出，各鍍鎳工序的RO膜的配置都是一樣的，即一段RO和二段RO采用的膜組件都分別為BW30-400FR和TW30-4040。RO膜均可將經(jīng)活性炭吸附處理的廢水中的鎳濃縮達(dá)25倍以上，即鎳濃度接近或超過10000mg/L(即1%含鎳量)。RO濃縮鎳的同時，RO透過水是低含鹽量的凈化水，正如2．3的數(shù)據(jù)表明，這種高水質(zhì)的水可以安全回用到電鍍生產(chǎn)中。

3．3鎳回收效益初步分析

如果日排放60m3、鎳離子含量為300mg/L的鍍鎳漂洗水，通過RO膜濃縮至鎳離子濃度9000mg/L，濃縮液為2m3/d，設(shè)備投資40萬元/套。3．3．1投資效益分析:(1)日處理成本:如表3所列包括電費(fèi)、膜更換費(fèi)用、膜清洗費(fèi)用等合計(jì)為685．94元/d。(2)回收鎳價值:按當(dāng)前金屬鎳市價150元/kg計(jì)，鎳回收率按50%計(jì)，則60m3/d×0．3kg/m3×150元/kg×50%=1350元/d;(3)回用水價值:按寧波當(dāng)?shù)啬壳暗乃畠r5．95元/m3(其中:自來水價格4．15元/m3，污水處理費(fèi)1．80元/m3)計(jì)，則(60－2)m3/d×5．95元/m3=345．10元/d;(4)減少水處理成本:在未回收鎳處理廢水的藥劑費(fèi)用按3元/m3計(jì)，則60m3/d×3元/m3=180元/d;3．3．2日投資回報(bào)(2)項(xiàng)+(3)項(xiàng)+(4)項(xiàng)－(1)項(xiàng)=1350+345.10+180－685．94=1189．16元/d。3．3．3投資回收期400000元÷1189．16元/d÷330d=1．02年(按年工作時間330d計(jì))。由此可見，采用RO膜法回收濃縮鍍鎳電鍍廢水中的金屬鎳，運(yùn)行約12～13個月即可收回購置設(shè)備的費(fèi)用。

4結(jié)論

篇5

[關(guān)鍵詞]電鍍鉻 影響分析 治理措施

中圖分類號：X781.1;X82 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）28-0154-03

1 引言

某石油機(jī)械裝備公司擬建新型抽油泵項(xiàng)目，其中關(guān)鍵部件為伸入地下的抽油泵筒，規(guī)格長度分為3.3m、4.5m、6.6m。為增加泵筒壽命，需在其內(nèi)側(cè)電鍍一層厚度為0.05mm的金屬鉻。同時后續(xù)有拋光、噴漆加工處理。從整體來看，電鍍鉻工序?yàn)檎麄€項(xiàng)目工藝最復(fù)雜、污染最大的工序。本文將圍繞該工序的環(huán)境影響評價展開分析。

2 主要污染工序

該類項(xiàng)目需在泵筒內(nèi)側(cè)鍍一層厚度約為0.05mm的金屬鉻，采用掛鍍形式。其工藝流程為：清洗干凈的泵筒裝夾在工裝上，用卷揚(yáng)機(jī)將泵筒放置在電鍍井內(nèi)進(jìn)行電鍍。電鍍井為半地下式。電鍍過程為批量式操作，16個工位同時工作，一個電鍍周期需25小時，操作溫度55-60℃。鍍鉻完成后將泵筒提出，在電鍍井上方停留二十分鐘，使大部分電鍍液滴回井內(nèi)。然后將電鍍好的泵筒用卷揚(yáng)機(jī)從井內(nèi)提出，置于清洗井內(nèi)漂洗。企業(yè)擬設(shè)置四個清洗井，采用多級逆流清洗方式，清洗水可回用于電鍍井內(nèi)。將清洗過的泵筒從清洗井內(nèi)提出放置工作臺上，從工裝上卸下泵筒，鍍鉻完成。

鍍鉻的陰極反應(yīng)：

2H++2eH2

Cr2O72-+8H++6eCr2O3+4H2O

Cr2O72-+H2O==2CrO42-+2H+

2CrO42-+8H++6eCr+H2O

陽極反應(yīng)：

4OH- 2 H2O + O2+ 4e

2Cr3+ + 7H2O Cr2O72- + 14H+ + 6e

Pb + 2H2O PbO2 + 4H+ + 4e

電鍍工序產(chǎn)生的污染包括：電鍍廢水、電鍍酸霧、電鍍槽渣、電鍍廢水處理污泥等。

3 污染治理措施

3.1 電鍍廢水治理措施

生產(chǎn)廢水主要為電鍍清洗廢水和地面清洗水。工件電鍍后需要清洗，產(chǎn)生的清洗廢水中主要包含一定量的電鍍液，該部分清洗廢水可用作電鍍液補(bǔ)充水。

實(shí)際操作中，會有少量電鍍液、清洗水落于地面，會產(chǎn)生車間清洗水，產(chǎn)生量約0.3m3/d，參考《電鍍行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（編制說明）》調(diào)查數(shù)據(jù)，電鍍企業(yè)廢水中Cr6+的濃度為5-60mg/L。

參考HJ2002-2010《電鍍廢水治理工程技g規(guī)范》，評價建議采用亞硫酸鹽還原處理加離子交換組合技術(shù)對該含鉻廢水進(jìn)行凈化。工程流程如下圖所示。

工藝原理：

亞硫酸鹽還原：含鉻廢水中鉻主要以六價鉻、三價鉻形式存在，需先把六價鉻還原成三價鉻，先加硫酸調(diào)節(jié)pH值至2～2.5，再投加NaHSO3使其與廢水中的六價鉻反應(yīng)生成三價鉻，然后投加NaOH調(diào)節(jié)pH值至8.5～9，使OH-與Cr3+生成不溶于水的Cr（OH）3沉淀物去除。主要反應(yīng)方程式為：

2H2Cr2O7 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr（SO4）3 + 3Na2SO4+8H2O

Cr（SO4）3 + 6NaOH = 2Cr（OH）3 + 3Na2SO4

離子交換：廢水首先經(jīng)過濾柱去除水中雜質(zhì)，以增加后續(xù)處理效果。然后首先進(jìn)入酸性陽柱，去除三價鉻等陽離子，然后進(jìn)入陰柱，對含六價鉻的酸根離子進(jìn)行吸附，最后進(jìn)入除酸陰柱，將酸根離子置換出來。除鉻吸附反應(yīng)式如下：

含鉻廢水首先匯集入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量及均勻水質(zhì)，保證后續(xù)設(shè)備正常連續(xù)的運(yùn)行，然后由泵提升至混合反應(yīng)槽，投加酸及還原劑調(diào)節(jié)pH值及還原六價鉻，再進(jìn)入中和反應(yīng)槽投加堿調(diào)節(jié)pH值生成Cr（OH）3進(jìn)入斜管沉淀槽去除。之后廢水進(jìn)入離子交換裝置中進(jìn)一步去除鉻。而離子交換樹脂在洗脫再生時，會產(chǎn)生鉻酸及含三價鉻的廢水，此時重新回到廢水處理站內(nèi)，由還原沉淀法去除。產(chǎn)生的沉淀污泥經(jīng)過壓濾機(jī)脫水后，作為危險廢物在廠內(nèi)暫存后，交由有相關(guān)處理資質(zhì)的單位進(jìn)行處置。

參考《三廢處理工程技術(shù)手冊》中的運(yùn)行實(shí)例，亞硫酸鹽還原處理技術(shù)可將廢水中Cr6+的濃度降至0.5mg/L。而離子交換裝置的處理效率一般為90%以上，此處取80%。則該組合方法對Cr6+的處理效率可達(dá)到99.6%，則外排廢水中Cr6+的濃度可降至0.1mg/L，可以滿足GB21900-2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3 六價鉻0.1mg/L的標(biāo)準(zhǔn)限值。

綜上所述本項(xiàng)目廢水采用上述處理工藝進(jìn)行處理的措施是可行、可靠的，生產(chǎn)污水處理裝置投資約需20萬元。

3.2 電鍍酸霧治理措施

在電鍍鉻的過程中，由于鍍槽溫度較高，約50-60℃，電流密度較大，在陰極上產(chǎn)生氫氣，陽極上產(chǎn)生氧氣。氫氣及氧氣逸出的同時，會將鉻酸微粒帶出，從而形成鉻酸霧。

參考《簡明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊》（中國建筑工業(yè)出版社）中相關(guān)數(shù)據(jù)，鉻酐的散發(fā)率為0.3-0.4g/（m2?h）。經(jīng)計(jì)算，鉻酸霧的產(chǎn)生量為91.054g/d。

企業(yè)擬采用鉻酸霧凈化塔處理鉻酸霧。該凈化塔由兩層鉻霧阻隔器和一個水霧分離器組成。含鉻酸廢氣進(jìn)入凈化塔，鉻酸密度較大且易于凝聚，不同粒徑的鉻酸霧懸浮在氣流中，由于互相碰撞而凝聚成較大的顆粒，進(jìn)入鉻酸阻隔器后，氣流速度降低，在重力場作用下從氣流中分離出來。當(dāng)一定氣速的鉻酸霧經(jīng)過過濾網(wǎng)格時，在慣性效應(yīng)和咬合效應(yīng)作用下，附著在網(wǎng)格上。不斷附著的結(jié)果使細(xì)小的鉻酸液滴增大而沿網(wǎng)格降落下來，最后流入集液箱，可以回收再用。

由于過濾網(wǎng)的特性，網(wǎng)格表面的液滴不易產(chǎn)生二次霧化，可以保證較高的凈化效率。參考《三廢處理工程技術(shù)手冊》鉻酸阻隔器的凈化效率可以達(dá)到 99%。而《電鍍行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)編制說明》中提到，鉻酸霧回收凈化技術(shù)成熟，利用格網(wǎng)將冷卻凝結(jié)的鉻霧截留，凈化效率大于98%。

參考《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）中要求，需與基準(zhǔn)排氣量進(jìn)行校正。根據(jù)電鍍面積核算，本項(xiàng)目基準(zhǔn)排氣量約為4000m3/d，基準(zhǔn)排放濃度為0.045mg/m3，可以滿足《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21900-2008）中0.05mg/m3的要求，經(jīng)高度不低于25m排氣筒排放。

綜上所述本項(xiàng)目電鍍酸霧采用鉻酸霧凈化塔進(jìn)行處理是可行、可靠的，電鍍酸霧處理裝置投資約需50萬元。

3.3 固體廢物治理措施

槽渣：槽渣主要來自鉻酸酐中的雜質(zhì)，參考GB1610-2009《工業(yè)鉻酸酐》，優(yōu)等品的純度99.8%，雜質(zhì)產(chǎn)生量約為0.025t/a。危廢編號HW21，廢物代碼346-100-21。

廢水處理污泥：本項(xiàng)目排放的少量清洗廢水，會產(chǎn)生污泥，產(chǎn)生量約0.05t/a。由于該污泥中含有重金屬鉻，故屬于危險廢物，危廢編號HW17，廢物代碼346-060-17。

由以上分析可知，上述廢物因含有重金屬鉻，屬于危險廢物，應(yīng)交由具有相關(guān)處理資質(zhì)的單位處置。危險廢物在廠區(qū)暫存期間，應(yīng)使用密閉桶盛放，設(shè)置專門場所。貯存場所應(yīng)符合《危險廢物貯存污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18597-2001）的要求，即應(yīng)建有堵截泄漏的裙腳，地面與裙腳要用堅(jiān)固防滲的材料建造，四周建設(shè)圍堰。應(yīng)有隔離設(shè)施、報(bào)警裝置和防風(fēng)、防曬、防雨設(shè)施;基礎(chǔ)防滲層為粘土層的，其厚度應(yīng)在1米以上，滲透系數(shù)應(yīng)小于1.010-7厘米/秒;基礎(chǔ)防滲層也可用厚度在2毫米以上的高密度聚乙烯或其他人工防滲材料組成，滲透系數(shù)應(yīng)小于1.010-10厘米/秒。

4 營運(yùn)期環(huán)境影響分析

該項(xiàng)目重點(diǎn)預(yù)測電鍍酸霧對當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量環(huán)境帶來的影響。本項(xiàng)目會排放三種主要大氣污染物，包括鉻酸霧、漆霧（PM10）、二甲苯，排放源包括兩個點(diǎn)源，一個面源。將上述污染物信息輸入利用估算模式，計(jì)算評價等級，結(jié)果如下：

由上表可知，本項(xiàng)目排放的主要污染物中，二甲苯的最大地面濃度占標(biāo)率最大，為23.23%，D10%為0.9km。

本項(xiàng)目Pmax=23.23%，大于10%，小于80%，根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則》中有關(guān)評價工作的等級劃分原則，本工程環(huán)境空氣影響評價工作等級應(yīng)為二級。

同時根據(jù)導(dǎo)則規(guī)定：“項(xiàng)目排放的污染物對人體健康或生態(tài)環(huán)境有嚴(yán)重危害的特殊項(xiàng)目，評價等級應(yīng)不低于二級”，本項(xiàng)目會排放鉻酸霧，因此大氣環(huán)境影響評價的工作等級最終確定為二級評價。

首先應(yīng)收集當(dāng)?shù)?0年的氣候數(shù)據(jù)及近一年的地面及高空氣象數(shù)據(jù)，根據(jù)《環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則――大氣環(huán)境》（HJ2.2-2008），采用導(dǎo)則推薦的進(jìn)一步預(yù)測模式中的AERMOD模式進(jìn)行預(yù)測。

AERMOD是一個穩(wěn)態(tài)煙羽擴(kuò)散模式，可基于大氣邊界層數(shù)據(jù)特征模擬點(diǎn)源、面源和體源等排放出的污染物在短期（小時平均、日平均）、長期（年平均）的濃度分布，適用于農(nóng)村或城市地區(qū)、簡單或復(fù)雜地形。AERMOD考慮了建筑物尾流的影響，即煙羽下洗。模式使用每小時連續(xù)預(yù)處理氣象數(shù)據(jù)模擬大于等于1小時平均時間的濃度分布。AERMOD包括兩個預(yù)處理模式，即AERMET氣象預(yù)處理和AERMAP地形預(yù)處理模式。AERMOD適用于評價范圍小于等于50km 的一級、二級評價項(xiàng)目。

本項(xiàng)目位于農(nóng)村丘陵地區(qū)，并且根據(jù)估算模型的計(jì)算結(jié)果，將評價范圍設(shè)置為以電鍍廢氣排氣筒為中心邊長為5km的方形區(qū)域。基于上述特點(diǎn)并結(jié)合預(yù)測模型的性能，將本項(xiàng)目大氣污染擴(kuò)散評價模型選定為AERMOD模型。

選用氣象資料為采用當(dāng)?shù)貧庀笳?015年全年逐日定時（02、08、14、20時）的地面觀測資料。距離本項(xiàng)目4km左右，中間為平坦地形，地理特征相似，氣象要素值可直接使用。

高空氣象資料選用2015年全年一日兩次（GMT時間00時、12時）MM5模擬生成的最近格點(diǎn)的高空氣象資料。高空氣象資料提取格點(diǎn)經(jīng)緯度同氣象站點(diǎn)。

預(yù)測網(wǎng)格采用直角坐標(biāo)網(wǎng)格，由于模式模擬區(qū)域較大，根據(jù)大氣導(dǎo)則要求，距源中心1km范圍內(nèi)取100m×100m的網(wǎng)格（GRID 1），1km范圍外采用500m×500m（GRID 2）的網(wǎng)格間距進(jìn)行預(yù)測。

（1）正常工況下，評價區(qū)域內(nèi)1小時平均最大落地濃度為：鉻酸霧 1.32×10-3μg/m3，占標(biāo)準(zhǔn)0.088%;各關(guān)心點(diǎn)最大1小時平均落地濃度貢獻(xiàn)：鉻酸霧 5.8×10-4μg/m3，占標(biāo)準(zhǔn)0.04%;區(qū)域內(nèi)各污染物1小時平均濃度最大貢獻(xiàn)值及各關(guān)心點(diǎn)最大1小時平均濃度貢獻(xiàn)值均能達(dá)標(biāo)。工程建成后全廠廢氣排放所造成的鉻酸霧在各關(guān)心點(diǎn)處的小時平均濃度貢獻(xiàn)疊加監(jiān)測期最大監(jiān)測濃度值后均能達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）正常工況下，評價區(qū)域各污染物日平均最大落地濃度為：鉻酸霧 1.2×10-4μg/m3;各關(guān)心點(diǎn)最大日平均落地濃度貢獻(xiàn)：鉻酸霧 5.0×10-5μg/m3;評價區(qū)域年平均最大落地濃度為：鉻酸霧 2.0×10-5μg/m3。

5 討論

①該項(xiàng)目的重點(diǎn)工序電鍍，采用地下式電鍍井。企業(yè)必須做好電鍍井的防滲工作。參考《寧波市環(huán)境污染整治工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室關(guān)于電鍍行業(yè)污染整治有關(guān)事項(xiàng)的函》對電鍍企業(yè)的防滲要求，環(huán)評建議電鍍槽外設(shè)壁厚（包括底板）200毫米以上的鋼筋混凝土井，電鍍槽架空放置，電鍍槽和井內(nèi)壁（包括底板）間隙大于200毫米，井內(nèi)壁（包括底板）進(jìn)行防腐處理，在間隙內(nèi)充滿水封存，并定期檢測。同時對電鍍車間采取防滲措施，車間內(nèi)實(shí)行干濕區(qū)分離，濕區(qū)地面應(yīng)敷設(shè)網(wǎng)格板，濕的鍍件上下掛具必須在濕區(qū)內(nèi)進(jìn)行。車間地坪自下而上至少設(shè)墊層、隔離層和面層三層：車間墊層采用厚度150毫米以上、強(qiáng)度C28標(biāo)號以上、并雙向φ8-φ12@150配筋的鋼筋混凝土;隔離層采用高分子材料;面層采用高分子材料或厚度30毫米以上花崗巖敷設(shè)。

②對于危險廢物暫存庫、危險品倉庫等，全部采用防滲混凝土硬化，混凝土厚度不小于15cm。并進(jìn)行防腐防滲設(shè)計(jì)，以上地面建設(shè)具體施工操作應(yīng)嚴(yán)格按照《危險廢物貯存污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB1 8596-2001）的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保防滲層厚度≥2mm，防滲層滲透系數(shù)≤1×10-10m/s。

③廢水收集池建設(shè)防滲水泥池，地底部做好防滲處理，池底和池壁采用混凝土構(gòu)筑。廢水輸送構(gòu)筑物采取欄穹郎處理，避免廢水的跑冒。

④為抑制鉻酸霧的生成，企業(yè)擬在電鍍槽內(nèi)加入空心塑料球。空心塑料球作為鉻酸霧抑制劑的一種，目前已在多家同類企業(yè)應(yīng)用，證明具有較好的抑制酸霧效果。

⑤此類項(xiàng)目應(yīng)注意完善水平衡、重金屬物料平衡及項(xiàng)目生產(chǎn)工藝清潔生產(chǎn)水平的核算。

6 總結(jié)

通過對該項(xiàng)目的實(shí)際評價過程，可知對于電鍍鉻類項(xiàng)目的環(huán)境影響評價重點(diǎn)應(yīng)放在廢水、廢氣的源強(qiáng)確定及影響分析上。嚴(yán)格按照導(dǎo)則確定評價工作等級。此類項(xiàng)目的污染治理措施相對成熟，可參考相關(guān)資料及工程實(shí)例提出建議。同時應(yīng)注意提出含有重金屬的危險廢物的暫存措施，并對重點(diǎn)車間提出嚴(yán)格的防滲要求。掌握好以上要點(diǎn)，會對同類項(xiàng)目的環(huán)境影響評價工作有較好的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

1.HJ3.1-2011 中華人民共和國國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) 環(huán)境影響評價技術(shù)總綱[S]2011

2.GB21900-2008 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S]2008

篇6

關(guān)鍵詞：生態(tài)浮床；植物；重金屬；凈化效率；電鍍

中圖分類號：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：16749944（2016）12010302

1引言

電鍍業(yè)是當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展電鍍工業(yè)的規(guī)模亦在不斷擴(kuò)大，排放的廢水量也越來越大。電鍍廢水主要包括電鍍漂洗廢水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、極板清洗廢水和車間清洗廢水等，其中主要含有鉻、鋅、銅、鎘、鉛、鎳等重金屬離子以及酸和堿[1]。電鍍廢水污染的水體進(jìn)入土壤，在農(nóng)產(chǎn)品中積累，從而進(jìn)入食物鏈。重金屬一旦通過食物鏈進(jìn)入人體，不會發(fā)生分解，而是積蓄在體內(nèi)，對人體造成潛在性的危害，例如，引起致畸、致癌和致突變等。因此，如何有效去除水環(huán)境中的重金屬具有十分緊迫的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。

電鍍廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、溶劑萃取分離法、吸附法、膜分離技術(shù)、離子交換法、生物處理技術(shù)等。生態(tài)浮床是生物處理技術(shù)的一種，它是運(yùn)用無土栽培技術(shù)原理，將現(xiàn)代農(nóng)藝、生態(tài)工程措施相結(jié)合，是一種水面無土種植植物技術(shù)，屬于原位生態(tài)修復(fù)技術(shù)[2]，又被稱為生物浮床、人工浮島和人工浮床。植物根系有著強(qiáng)大的吸收、吸附作用，可以截留水中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，再通過定期收割植物將其搬離水體，已達(dá)到凈化水質(zhì)的目的[3]。自20世紀(jì)70年代末在德國設(shè)計(jì)建造并投入應(yīng)用開始，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)廢水處理、城市污水處理、富營養(yǎng)湖泊治理等方面[3]。余俊等采用生態(tài)浮床技術(shù)研究不同水力停留時間（HRT）、pH值、曝氣強(qiáng)度及污染負(fù)荷條件下美人蕉對含銅廢水的修復(fù)效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)美人蕉生態(tài)浮床系統(tǒng)對含銅廢水具有較好的處理效果[4]。生態(tài)浮床對于重金屬廢水尤其是對電鍍廢水的處理效果相關(guān)研究較少。

將9種水生植物本地種采用模擬生態(tài)浮床技術(shù)，對凈化電鍍廢水中重金屬的綜合能力進(jìn)行評價。通過觀測植物的生長狀況和電鍍廢水中重金屬的凈化效率兩方面，篩選生態(tài)浮床處理電鍍行業(yè)重金屬廢水的植物優(yōu)勢種，為生態(tài)浮床實(shí)際應(yīng)用于電鍍廢水處理提供理論基礎(chǔ)。

2材料和方法

2.1實(shí)驗(yàn)材料

植物：鳳眼蓮（Eichnornia crassipes）、空心蓮子草（Alternanthera philoxcroide）、鴨跖草（Commelina commelis）、紫鴨跖草（Setcreasea purpurea Boom）、黑麥草（Lolium perenne）、水芹（Oenanthe jauanica）、李氏禾（Leersia hexandra Swartz）、美女櫻（Verena hybrida）、沿街草（Ophiopogon bodinieri）等9種水生植物，采自浙江師范大學(xué)校園及附近地區(qū)，移栽于浙江師范大學(xué)生物園中。

廢水：人工配制實(shí)驗(yàn)污水，污水中重金屬的濃度污水中主要重金屬的原始濃度見表1。

2.2實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行

供試植物多為雜草，用模擬生態(tài)浮床方法能夠有效控制其過度繁殖。植物均取自浙江師范大學(xué)生物園，反復(fù)用去離子水沖洗之后，挑選生長一致且長勢相同的植物轉(zhuǎn)移到4.0 L的水培容器中，用泡沫板固定，預(yù)處理2周后，進(jìn)行人工配制實(shí)驗(yàn)污水和對照處理，重復(fù)3次，每天用0.1 mol/L NaOH或0.1 mol/L HCl調(diào)節(jié)營養(yǎng)液pH值至6 ± 0.3。植物處理45 d后收獲，采樣測定。

2.3測定項(xiàng)目及方法

2.3.1植物生長情況記錄

觀察記錄植株新葉、老葉、根系是否出現(xiàn)明顯癥狀，是否開始枯黃，根系是否出現(xiàn)輕微變色等傷害癥狀。

2.3.2污水中重金屬含量測定

在15 d取水樣，將采集水樣過濾，用ICP儀測定各水樣中Cr、Cu、Zn、Fe等重金屬含量。

3結(jié)果與分析

3.1各種植物在電鍍廢水中的生長狀況

表2結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)過程中，重金屬污水對部分植物的生長產(chǎn)生明顯的毒害抑制作用，如空心蓮子草在重金屬污水處理下出現(xiàn)爛根現(xiàn)象，新根少而疏、黃而短，老葉產(chǎn)生黃化，葉小而圓，莖粗而短，株高顯著下降。有相似癥狀還有美女櫻、鴨跖草、李氏禾、水芹。生長較好的植物有沿階草、黑麥草、紫鴨跖草等。鳳眼蓮在污水處理下的生長情況最好，有較多新葉或新芽產(chǎn)生，地下部分根也生長較好，產(chǎn)生較多新根，與對照組植物無顯著差異。另外，李氏禾在生長過程中易受到蚜蟲侵害，幾乎所有的新葉上都布滿蚜蟲。污水對植物地下部分生長的抑制作用比較地上部分更為明顯。

3.2同植物對電鍍廢水中重金屬（Cr 、Zn 、Fe）的去除效果

從表3中可以看出，生態(tài)浮床系統(tǒng)得到了較好的效果，但不同植物對污水中不同金屬的去除效果有所不同。就鉻而言，植物去除效果很好，從大到小依次為美女櫻、李氏禾、水芹、鴨跖草、鳳眼蓮、沿階草、黑麥草、紫鴨跖草、空心蓮子草；而對污水中鋅的去除效果較好的有水芹、紫鴨跖草、鳳眼蓮和空心蓮子草，去除率都在80 %以上；除紫鴨跖草外，其他植物對鐵的去除率都在90 %以上，效果非常理想。而污水中銅的去除率也都在75 %以上，從大到小依次為美女櫻、鳳眼蓮、水芹 、鴨跖草、沿階草、紫鴨跖草、李氏禾、空心蓮子草、黑麥草。

4結(jié)論

結(jié)合植物生長狀況和它們對污水重金屬去除效果，通過模擬生態(tài)浮床技術(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：供試9種植物中鳳眼蓮、水芹最適合用于對電鍍廢水中重金屬的凈化，沿階草、黑麥草、紫鴨跖草3種植物的抗污性較強(qiáng)，而李氏禾對鉻去除能力強(qiáng)但較易遭蚜蟲侵害，美女櫻抗污性弱，鴨跖草和空心蓮子草的抗污和凈化能力都一般。

參考文獻(xiàn)：

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篇7

隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長，工業(yè)化程度不斷提高，人類的生產(chǎn)生活對于水的需求也在不斷加劇。在資源危機(jī)愈演愈烈的今天，如何能夠更有效地節(jié)約水資源、更高效地回收利用水資源也就理所當(dāng)然地成為了人們不斷探討的話題。而在這項(xiàng)世界范圍內(nèi)的討論中，對于電鍍廢水的回收處理和二次利用毋庸置疑成為了公認(rèn)的既簡單而又行之有效的方法之一。現(xiàn)結(jié)合實(shí)例，對基于PLC等設(shè)備的電鍍廢水處理及回用自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要探討。

關(guān)鍵詞：

電鍍廢水；處理；回用；可編程控制器；變頻器；上位機(jī)

0引言

隨著科學(xué)發(fā)展觀的提出，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為了我國發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時需要重視的首要問題，而對于水資源的保護(hù)則是環(huán)境保護(hù)的第一要務(wù)。搞好污水處理既可節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境，又能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的良性循環(huán)，利國利民，是保證國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、關(guān)系國計(jì)民生的重要舉措。隨著pH/ORP、電導(dǎo)儀、流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力變送器等儀表在電鍍廢水處理中的廣泛應(yīng)用，可編程控制器（簡稱PLC）、觸摸屏、儀表等及組態(tài)軟件已逐步應(yīng)用到電鍍廢水處理中，使化學(xué)法處理電鍍廢水實(shí)現(xiàn)了完全自動控制，取得了很穩(wěn)定的處理效果；再加上變頻器等的組合使用，中水回用設(shè)備已具備高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、耐用的優(yōu)點(diǎn)。

1電鍍廢水處理及回用

本文以天津大悍汽車零部件有限公司電鍍廢水處理回用項(xiàng)目為例加以說明。通過水質(zhì)分析，并結(jié)合我司在電鍍廢水治理、回收領(lǐng)域多年的工程經(jīng)驗(yàn)，對該項(xiàng)目電鍍廢水采用了分而治之的工藝思路，主要包括前處理廢水及含油含臘化學(xué)法處理、化學(xué)法破氰處理、鉻還原處理、焦銅化學(xué)法處理、絡(luò)合廢水破絡(luò)合處理、金屬離子漂洗廢水及一般酸堿廢水化學(xué)法處理、重金屬化學(xué)沉淀處理、排泥處理、TYRO回用處理。

2電氣系統(tǒng)功能

（1）用戶可以通過HMI人機(jī)界面、上位機(jī)組態(tài)軟件修改pH/ORP、變頻器、水泵啟停時間、排泥時間等參數(shù)設(shè)定，從而達(dá)到不同的要求。

（2）三種操作方式：現(xiàn)場按鈕操作、就地人機(jī)界面HMI操作、上位機(jī)組態(tài)畫面操作。

（3）兩種運(yùn)行方式：1）自動操作：根據(jù)水池的液位高度，自動開啟/關(guān)閉相應(yīng)提升泵、攪拌機(jī)；根據(jù)反應(yīng)池內(nèi)pH/ORP設(shè)定范圍，自動開啟相應(yīng)加藥泵；根據(jù)運(yùn)行時間自動開啟或關(guān)閉排泥閥、膜回用排污閥等；根據(jù)流量計(jì)自動調(diào)節(jié)變頻器頻率恒流產(chǎn)水；根據(jù)壓力值自動控制膜回用水泵變頻器頻率恒壓供水；水泵超載、液位高/低、儀表超限自動報(bào)警；統(tǒng)計(jì)產(chǎn)水量；帶式污泥脫水機(jī)報(bào)警顯示。2）手動操作：單步運(yùn)行操作，既可手動操作整個系統(tǒng)運(yùn)行，也可對系統(tǒng)進(jìn)行檢修，對部件進(jìn)行逐個調(diào)試。調(diào)試可以用控制柜中的開關(guān)對其進(jìn)行控制，或是通過HMI、電腦監(jiān)視畫面對其進(jìn)行操作。

3電鍍廢水處理及回用自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1電氣系統(tǒng)硬件配置

主要配置如下：斷路器、接觸器、中間繼電器、選擇開關(guān)等選用施耐德品牌若干；PLC采用三菱中型Q02系列模塊組，包含特殊功能串行通訊模塊QJ71C24N-R4、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊QJ71E71-B2各一塊；變頻器采用三菱水泵專用型FR-R740系列；HMI選用威綸MT6100IV型觸摸屏；上位機(jī)選用研華IPC-615型工控機(jī)+世紀(jì)星組態(tài)軟件（無限點(diǎn)、Web兩用戶版）。

3.2PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

使用三菱中型Q02系列PLC執(zhí)行，通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制現(xiàn)場設(shè)備及上位機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理等，具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，功能強(qiáng)大，模塊化編程嚴(yán)謹(jǐn)，易標(biāo)準(zhǔn)化、易擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。

3.3PLC—變頻器PID控制算法

膜回用處理系統(tǒng)運(yùn)行是一個非線性、時變、滯后的動態(tài)過程，其中的恒流產(chǎn)水是整個處理過程中極其重要的一部分，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是回用水池內(nèi)水質(zhì)的含鹽量高低，因此，可以說含鹽量高低是電鍍廢水回用系統(tǒng)的最主要影響因素。在系統(tǒng)中，恒流產(chǎn)水是通過變頻器本身的PID功能來加以調(diào)節(jié)的。系統(tǒng)產(chǎn)水時，PLC將設(shè)定產(chǎn)水流量通過MODBUSRTU協(xié)議通訊協(xié)議傳遞給變頻器，變頻器啟動帶動高壓泵轉(zhuǎn)動起來，在高壓錯流的作用下，RO膜中心管便產(chǎn)出低鹽度水來；流量計(jì)檢測出當(dāng)前的產(chǎn)水流量，轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號，傳回給變頻器與設(shè)定產(chǎn)水流量比較，通過PID調(diào)節(jié)功能使產(chǎn)水流量與頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢地達(dá)到一個較為穩(wěn)定值。

3.4上位機(jī)監(jiān)控設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的監(jiān)控系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場HMI和上位機(jī)監(jiān)控兩部分。

3.4.1現(xiàn)場監(jiān)控HMI

選用威綸電氣公司MT6100IV型人機(jī)界面。HMI主要用于顯示設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時信息，屏幕中的組態(tài)畫面可顯示相應(yīng)的系統(tǒng)工作狀態(tài)信息，輸入數(shù)值或字符可與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而產(chǎn)生相應(yīng)的動作，進(jìn)而控制系統(tǒng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對水泵、攪拌機(jī)、加藥泵、閥門運(yùn)行的監(jiān)控，并且可以對寄存器的部分參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在具體設(shè)計(jì)上，以實(shí)用為基本出發(fā)點(diǎn)，在界面上體現(xiàn)出基本的輸入按鍵與輸出狀態(tài)顯示，同時以生動的圖形來模仿表示電鍍廢水處理系統(tǒng)的基本工作流程，最后做出清晰簡約的界面。

3.4.2上位機(jī)監(jiān)控

為方便管理人員監(jiān)視分析系統(tǒng)工作情況，我們借助三菱以太網(wǎng)模塊QJ71E71及世紀(jì)星組態(tài)軟件搭建了一個SCADA系統(tǒng)平臺。將系統(tǒng)的橫向信息（同一層不同節(jié)點(diǎn)的通信）和縱向通信（上、下層之間的通信）加以結(jié)合，能夠進(jìn)行現(xiàn)場控制、故障診斷、過程優(yōu)化、信息傳送等綜合處理，實(shí)現(xiàn)混合智能優(yōu)化控制，使控制系統(tǒng)靈活、可操作、方便擴(kuò)大控制規(guī)模。世紀(jì)星組態(tài)軟件是一套用來構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，基于Windows平臺運(yùn)行，具有靈活的可視化界面，實(shí)用性強(qiáng)，并行處理性能良好。世紀(jì)星組態(tài)軟件完成的任務(wù)有數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、存儲以及語音報(bào)警功能，各類報(bào)表打印，實(shí)時數(shù)據(jù)顯示，歷史數(shù)據(jù)和歷史曲線查詢打印等。組態(tài)軟件的核心是實(shí)時數(shù)據(jù)庫，所以先在世紀(jì)星的實(shí)時數(shù)據(jù)庫中定義連接變量和所需的變量，然后單獨(dú)對每個變量設(shè)置屬性，如上下限報(bào)警、最佳反應(yīng)條件、是否存盤以及存盤周期等

4結(jié)語

由于本項(xiàng)目是實(shí)際應(yīng)用工程項(xiàng)目，故而程序龐大且復(fù)雜。經(jīng)過仔細(xì)耐心的分析，并參閱大量資料，筆者慢慢熟悉了各個模塊的應(yīng)用以及PLC編程的思路。在實(shí)際工程中有很多傳感器，數(shù)據(jù)可以直接反饋進(jìn)入遠(yuǎn)程AD，通過RS485傳回PLC，由于電鍍廢水處理過程過于龐大，只能到現(xiàn)場調(diào)試，調(diào)試起來也比較困難。但通過不斷調(diào)試、思索、修改、總結(jié)，筆者逐步熟悉并掌握了PLC模塊編程、MODBUSRTU協(xié)議通訊、工業(yè)TCP/IP協(xié)議、以太網(wǎng)協(xié)議通訊、變頻器和人機(jī)界面的實(shí)際應(yīng)用。本項(xiàng)目至今已投運(yùn)四年多，整個工程運(yùn)行穩(wěn)定，界面友好，顯示功能齊全，且故障率低，得到了廠方的一致好評，達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保、高效的目的。

作者：羅敏 單位：威士邦（廈門）環(huán)境科技有限公司

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篇8

關(guān)鍵字：單晶硅；太陽能電池；生產(chǎn)污水；回收處理

1 單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)廢水濃度和性質(zhì)分析

1.1 單晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝流程

硅太陽能電池生產(chǎn)中在腐蝕清洗、去磷硅玻璃和石英管清洗等工藝過程中須使用KOH、IPA、鉻酸、HF、HCl、H2SO4等化學(xué)藥品，相應(yīng)的產(chǎn)生含IPA濃廢液廢水和含氟廢液廢水、含鉻廢水。硅太陽能電池的主要生產(chǎn)工序如下：

清洗：清洗的主要目的是去除硅片上的污物。制絨：硅晶太陽能電池的制絨工藝是加入鉻酸或HNO3、HF、H2SO4的強(qiáng)氧化性溶液將切割后硅片上的污物清除，在硅片上形成減反織構(gòu)。

擴(kuò)散：磷擴(kuò)散是在硅片表層摻入純雜質(zhì)原子的過程。刻蝕、去PSG：利用HF溶液對硅片邊緣進(jìn)行腐蝕，去除硅片邊緣的PN結(jié)。去PSG是對刻蝕后硅片上的磷硅玻璃用氫氟酸等清洗的方法進(jìn)行清除。

等離子化學(xué)氣相沉積(PECVD)：PECVD被使用來在硅片上沉積氮化硅材料。

絲網(wǎng)印刷：是通過絲網(wǎng)印刷機(jī)將銀漿或鋁漿等導(dǎo)電材料印刷在硅片上。

燒結(jié)：該工序通過高溫合金的過程，使印刷上的金屬電極與硅片連接更牢固。

1.2 單晶硅太陽能電池的生產(chǎn)流程中的污水產(chǎn)生

測試、包裝、入庫：對電池片的性能指標(biāo)進(jìn)行測試，合格則包裝入庫。

2 單晶硅太陽能電池生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)分析

2.1 硅太陽能電池生產(chǎn)的含氟廢液廢水處理工藝分析

目前常用的含氟廢水處理工藝主要有吸附法和沉淀法。

吸附法是指含氟廢水流經(jīng)接觸床，通過與床中固體介質(zhì)進(jìn)行離子交換或化學(xué)反應(yīng)，去除氟化物。此法只適用于低濃度含氟廢水或經(jīng)其他方法處理后氟濃度降至10～20mg/L的廢水。此外，還有冷凍法、離子交換樹脂除氟法、超濾除氟法、電滲析等，但因處理成本高，除氟效率低，至今多停留在實(shí)驗(yàn)階段，很少推廣于工業(yè)含氟廢水治理。

沉淀法是除氟工藝中應(yīng)用最廣泛、適宜于處理高濃度含氟廢水的一種主要方法。常用的沉淀劑有石灰、電石渣、白云石、明礬及可溶性鈣鹽等，傳統(tǒng)處理方法是采用Ca(OH)2進(jìn)行中和反應(yīng)，生成難溶的氟化鈣，以固液分離手段從廢水中去除。但由于在25℃時，CaF2在水中的飽和溶解度為16.5mg/L，其中F－占8.03mg/L。即使暫不考慮處理后出水帶出的CaF2固形物，也無法達(dá)到現(xiàn)行國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)10mg/L。加大Ca(OH)2用量不但帶來過量的堿度和硬度，造成新的污染，而且余氟濃度也很難降到10mg/L以下。同時除氟的沉淀過程中受各種反應(yīng)條件影響如pH值、加藥量、反應(yīng)時間等，單純鈣鹽沉淀難以保證去除率達(dá)到要求。

硅太陽能電池的含氟廢液廢水設(shè)計(jì)中常采用的工藝是鈣鹽沉淀+鋁鹽吸附混凝沉淀的二級除氟工藝。工藝設(shè)計(jì)在投加Ca(OH)2形成氟化鈣鹽沉淀的同時，還添加CaCl2。在Ca(OH)2沉淀氟離子的同時中和pH，反應(yīng)過程中pH控制在8.0～8.5左右沉淀效果較好，要使氟離子排放能夠達(dá)標(biāo)，CaCl2通常是過量投加的，一般在2倍～3倍左右。

考慮到鈣鹽與氟離子產(chǎn)生的氟化鈣沉淀是一種微細(xì)的結(jié)晶，沉淀效果不佳。故通常在加入鈣鹽的基礎(chǔ)上加入混凝劑和絮凝劑，可以保證氟化鈣鹽的沉淀效果。常用的鋁鹽混凝劑主要有硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁，均有良好的混凝除氟效果。

2.2 單晶硅太陽能電池生產(chǎn)的含IPA濃堿廢液廢水處理工藝分析

單晶硅太陽能電池有機(jī)生產(chǎn)廢水有IPA廢液和濃度較低的IPA廢水。主要的有機(jī)污染物為異丙醇（IPA）。其BOD5/CODCr>0.6，COD濃度較高。濃堿廢液中所含IPA濃度約在25000mg/L，COD濃度高達(dá)50000mg/L。IPA廢水所含IPA濃度約在1000mg/L左右，COD濃度約為3000mg/L。兩者如果混合在一期排放，混合后的廢水COD濃度在5000mg/L左右。

含IPA廢水處理工藝有蒸餾法，厭氧好氧生物處理法等。有相關(guān)文獻(xiàn)[2]介紹采用蒸餾、精餾、吸附組合工藝回收環(huán)酯草醚工藝廢水中的異丙醇，通過程序升溫控制熱媒與物料溫差在17～20℃對廢水進(jìn)行蒸餾預(yù)處理，再經(jīng)過精餾和吸附處理后，得到的異丙醇含量不低于98.5%，含水率不超過0.5%，總收率大于82.2%，回收效果非常明顯。但此工藝耗能較大，運(yùn)行成本較高。如含IPA廢液和含IPA廢水分開收集至廢水處理站，由于IPA濃堿廢液流量不大，含IPA的濃度也較高，采用精餾工藝經(jīng)濟(jì)可行的。

低濃度IPA廢水由于濃度不高，采用精餾工藝處理效果不明顯，且能耗大。硅太陽能電池生產(chǎn)廢水中排出的異丙醇廢水BOD5／COD約為0.40，COD濃度在3000mg／L左右，通常采用好氧工藝處理。

研究表明水解酸化具有提高異丙醇廢水可生化性的功能[3]，水解酸化處理后BOD5／COD提高至0.50左右，在進(jìn)水COD為2000～3000mg／L條件下，采用水解酸化-好氧生化工藝處理，COD總?cè)コ士蛇_(dá)90%左右，BOD5

總?cè)コ士蛇_(dá)95%左右。

2.3 單晶硅太陽能電池生產(chǎn)的含鉻廢液廢水處理工藝分析

篇9

【關(guān)鍵詞】鉻；重金屬廢水；還原法；處理效果

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)也得到了較快發(fā)展，大量含有重金屬的廢水未經(jīng)處理就排放到環(huán)境中，對環(huán)境和人類的影響極大，這些重金屬廢水中含有氰化物、酸、堿以及鉻、銅、鋅、鎘、鎳等重金屬污染物。重金屬廢水中的鉻毒性很大，以Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）存在，其中以Cr（Ⅵ）的毒性最大，屬致癌性物質(zhì)，可引起肺癌、腸道疾病和貧血，在水體中可通過食物鏈影響動植物生長最終威脅人類健康。因此，如何無害化處理好含鉻重金屬廢水已是當(dāng)前亟待解決的工作。下面，本文介紹采用還原還原法處理含鉻重金屬廢水。

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試劑：亞硫酸氫鈉、無水亞硫酸鈉、重鉻酸鉀、焦亞硫酸鈉、磷酸、氫氧化鈉和硫酸。

儀器設(shè)備：723型分光光度計(jì)、101型干燥箱、雷磁pHS-3C型pH計(jì)、BS-224S電子天平。

1.2 含鉻重金屬廢水的來源

實(shí)驗(yàn)所用的廢水為實(shí)驗(yàn)室電鍍耐磨鉻后的廢鍍液，鍍耐磨鉻一般采用普通鍍鉻溶液，是工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的由鉻酸酐和硫酸配制而成。

1.3 鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

1）配制鉻標(biāo)準(zhǔn)儲備液。稱取于110℃干燥2h的0.2829g重鉻酸鉀，用水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。此溶液為100mg/LCr（Ⅵ）。

2）配制鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液。吸取5.00mL鉻標(biāo)準(zhǔn)儲備液置于500mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。此溶液為1mg/LCr（Ⅵ），使用前配制。

1.4 鉻的測定

采用GB7476-87標(biāo)準(zhǔn)中Cr（Ⅵ）的測定方法。其原理為，在酸性溶液中，Cr（Ⅵ）與二苯碳酰二肼反應(yīng)生成紫紅色配合物，在723型分光光度計(jì)上于波長540nm處進(jìn)行測定。

取適量的含鉻重金屬廢水樣品，置于50mL的比色管中，加入50%硫酸溶液0.5mL和50%磷酸溶液0.5mL，搖勻，加入2mL顯色劑，定容，搖勻，顯色5～10min后，在540nm波長處，用1cm的比色皿以水做參比，測定吸光度；扣除空白試驗(yàn)測得的吸光度后，對應(yīng)鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線讀取Cr（Ⅵ）的質(zhì)量濃度。

1.5 亞硫酸鹽還原反應(yīng)原理

本實(shí)驗(yàn)首先用還原劑將Cr（Ⅵ）轉(zhuǎn)化為Cr（Ⅲ），在堿性條件下轉(zhuǎn)化為氫氧化鉻沉淀，從而將Cr（Ⅵ）從廢水中去除，達(dá)到處理含鉻重金屬廢水的目的，并且使其低于0.2mg/LCr（Ⅵ）國家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。采用的還原劑有亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉。含鉻重金屬廢水的處理效果取決于所選還原劑的種類，投加量、還原反應(yīng)時間及反應(yīng)時的pH等條件。實(shí)驗(yàn)所用的廢水為實(shí)驗(yàn)室的廢鍍液，ρ[Cr（Ⅵ）]為72.61mg/L，pH為4.5。

三種不同的還原劑與Cr（Ⅵ）作用的化學(xué)反應(yīng)式如下：

2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO42Cr2（SO4）3+3Na2SO4+8H2O （1）

H2Cr2O7+3Na2SO3+3H2SO4Cr2（SO4）3+3Na2SO4+4H2O （2）

2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO42Cr2（SO4）3+3Na2SO4+5H2O （3）

根據(jù)廢水中ρ[Cr（Ⅵ）]以及化學(xué)反應(yīng)式，可計(jì)算出處理100mL含鉻重金屬廢水所需還原劑的理論用量。如表1所示。

1.6 中和沉淀反應(yīng)

在已確定的最佳還原劑和還原反應(yīng)條件的前提下，采用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH并與Cr2（SO4）3生成沉淀，確定沉淀反應(yīng)的最佳時間，提高沉淀效率，并滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。（見表1）

2.結(jié)果與討論

2.1 鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

取0、0.2、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mL的1mg/L的鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別置于50mL的比色管中。加入50%硫酸溶液0.5mL和50%磷酸溶液0.5mL，搖勻，再加入2mL顯色劑，定容，搖勻。顯色5～10min后，在540nm波長處，用10cm的比色皿以水做參比，測定吸光度。扣除空白試驗(yàn)測得的吸光度后，繪制ρ[Cr（Ⅵ）]與吸光度的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

表1 處理含鉻重金屬廢水還原劑的理論消耗質(zhì)量

2.2 pH對含鉻重金屬廢水處理的影響

分別移取含鉻重金屬廢水水樣于三組（每種還原劑為一組，每組7個試樣）燒杯中，每個燒杯中100mL水樣，調(diào)節(jié)pH分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0，分別稱取反應(yīng)所需的亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉理論消耗質(zhì)量分別為239.9、253.3和113.5mg各七份，倒入對應(yīng)組的裝有不同pH水樣的燒杯中，攪拌2min，靜置30min以上，取上層清液分別測量ρ[Cr（Ⅵ）]，如圖1所示。

圖2 pH對處理含鉻重金屬廢水的影響

從圖1中可以看出，1）三種還原劑在理論投加質(zhì)量的條件下，當(dāng)pH4.0時，NaHSO3的還原效果優(yōu)于Na2SO3；當(dāng)pH4.0時，Na2SO3的還原效果優(yōu)于NaHSO3。2）在pH=1～7范圍內(nèi)，Na2S2O5的還原效果優(yōu)于NaHSO3及Na2SO3，反應(yīng)后水樣中的ρ[Cr（Ⅵ）]都低于污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于原含鉻重金屬廢水水樣的pH為4.5，而NaHSO3及Na2SO3兩種還原劑的最佳反應(yīng)pH為1～2，需要用酸來調(diào)節(jié)pH，且遠(yuǎn)不及Na2S2O5的還原效果，所以從pH對含鉻重金屬廢水還原效果的影響進(jìn)行比較分析，選擇Na2S2O5為最佳還原劑。

2.3 還原劑對含鉻重金屬廢水處理效果的影響

分別取100mL水樣于三組（每組5個試樣）燒杯中，調(diào)節(jié)廢水pH至2.0左右，分別稱取反應(yīng)所需的三種還原劑理論用量的1.00、1.25、1.50、1.75和2.00倍，分別加到每個燒杯中，攪拌2min，反應(yīng)30min后，取上清液測量ρ[Cr（Ⅵ）]。

從中可以看出，1）NaHSO3及Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水的效果隨著投加量的增加沒有明顯的變化。而Na2SO3的處理效果在投加質(zhì)量增加到一定時開始下降；2）從處理效果看，Na2S2O5的處理效果明顯優(yōu)于其它兩種藥品。當(dāng)Na2S2O5的投加量為理論值時，反應(yīng)后水樣中的ρ[Cr（Ⅵ）]已經(jīng)低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 反應(yīng)時間對含鉻重金屬廢水處理效果的影響

分別取100mL水樣于三組（每組7個試樣）燒杯中，調(diào)節(jié)廢水pH至2.0左右。稱取反應(yīng)所需的三種還原劑各七份，分別放入對應(yīng)組的燒杯中，NaHSO3理論用量的1.20倍即287.9mg；Na2SO3理論用量的1.75倍，即419.6mg；Na2S2O5理論用量的1.25倍，即141.8mg。攪拌2min，靜置，分別反應(yīng)2、5、10、15、20、25和30min后，取上層清液測量ρ[Cr（Ⅵ）]如圖2所示。

圖2 反應(yīng)時間對處理含鉻重金屬廢水的影響

從圖2中可以看出，1）隨著反應(yīng)時間的增加，NaHSO3及Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水的效果沒有明顯的變化，而Na2SO3的處理效果隨反應(yīng)時間增加明顯下降。2）從處理效果看，Na2S2O5的處理效果明顯優(yōu)于其它兩種藥品，當(dāng)Na2S2O5的反應(yīng)t為2min時，反應(yīng)后水樣中的ρ[Cr（Ⅵ）]已經(jīng)低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，說明其反應(yīng)時間對處理效果影響不大，即Na2S2O5還原Cr（Ⅵ）的速度很快。而NaHSO3和Na2SO3在實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)時間內(nèi)仍略有超標(biāo)，需補(bǔ)加少量還原劑后才能達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

綜合pH、還原劑投加量及反應(yīng)時間對處理效果的比較分析可以得出，Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水效果遠(yuǎn)優(yōu)于其它兩種還原劑，最終選定Na2S2O5為最佳還原劑，無需調(diào)節(jié)廢水pH，還原反應(yīng)為2min時就可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 沉淀時間對含鉻重金屬廢水處理效果的影響

在Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水的最佳條件下，即在pH為4.5，還原反應(yīng)t為2min。Cr（Ⅵ）被充分還原為Cr（Ⅲ）的條件下，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH在7～8，然后將反應(yīng)溶液迅速轉(zhuǎn)移至100mL量筒中，并記錄沉淀時間對應(yīng)生成污泥的體積，如表2所示。

表2 沉淀時間對含鉻重金屬廢水中和沉淀反應(yīng)的影響

從表2中可以看出，在25min時，V沉淀為32mL，在35min時，V沉淀為26mL，變化幅度不是很大，所以確定最佳沉淀t為25～35min，確定為30min。

3.結(jié)論

綜上所述，使用焦亞硫酸鈉處理含鉻重金屬廢水的效果最佳，處理后Cr（Ⅵ）低于國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，無需調(diào)節(jié)原水樣pH，還原時投加1.418g/L焦亞硫酸鈉，還原t為2min即可。同時，隨著沉淀時間的延長，沉淀物的體積越來越小，沉淀效果越來越好，而最佳沉淀t為30min。本次實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為今后含鉻重金屬廢水的處理提供了很好的參考。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：電鍍污泥 銅 回收利用 資源化

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國約有電鍍廠1萬余家，年排電鍍廢水約40億 m3 [1]。電鍍廠大都規(guī)模較小且分散，技術(shù)相對落后，絕大部分以鍍銅、鋅、鎳和鉻為主[2]。目前處理電鍍廢水多采用化學(xué)沉淀法[3]，因此在處理過程中會產(chǎn)生大量含Cu等重金屬的混合污泥。這種混合污泥含有多種金屬成分，性質(zhì)復(fù)雜，是國內(nèi)外公認(rèn)的公害之一。若將電鍍污泥作為一種廉價的二次可再生資源，回收其中含有較高濃度的銅，不僅可以緩解環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，而且將具有顯著的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。因此，研究含銅污泥的資源化及銅的回用等綜合利用技術(shù)對我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展將具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電鍍污泥中回收銅的主要工藝流程和技術(shù)

1.1 回收銅的一般過程

1.1.1 銅的浸出

污泥經(jīng)過一定的預(yù)處理后，采用氨水﹑硫酸或硫酸鐵浸出污泥中的銅。氨水浸出選擇性好，但氨水具有刺激性氣味，對浸出裝置密封性要求較高。當(dāng)NH3的濃度大于18%時，氨水的揮發(fā)較多，將造成氨水的損失及操作環(huán)境的惡化[4]；硫酸浸出[5，6]反應(yīng)時間較短，效率較高，但硫酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，對反應(yīng)器防腐要求較高；硫酸鐵的浸出效率更高[7]，但反應(yīng)時間較長，因此需要更大的反應(yīng)器容積。采取哪種浸出方式要根據(jù)污泥的性質(zhì)來確定。

1.1.2 分離提純浸出液中的銅

利用各種技術(shù)把浸出液中的銅分離提取出來，從而以金屬銅或銅鹽的形式回收。

1.2 銅的主要回收利用技術(shù)

根據(jù)對銅的回用程度，電鍍含銅污泥治理與綜合利用的方法可分為三類。

（1）使電鍍含銅污泥穩(wěn)定化，使其對環(huán)境的危害降到最低，而不回收其中的金屬銅。主要采用固化劑固化、穩(wěn)定電鍍污泥后，再進(jìn)行填埋、填海或堆放處理。

（2）對電鍍含銅污泥進(jìn)行綜合利用，即采用一系列的處理措施，把電鍍含銅污泥加工成建筑材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業(yè)材料[8]。

（3）采用多種物理及化學(xué)處理方法，把污泥中的銅提取出來最終以金屬銅或銅鹽的形式進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)電鍍污泥的資源化利用。

2 電鍍污泥資源化利用技術(shù)

2.1 電鍍污泥焚燒固化填埋處理技術(shù)

此技術(shù)采用一系列手段來處理電鍍污泥，使其中的重金屬不再對環(huán)境產(chǎn)生污染，對含大量重金屬的電鍍污泥處理十分有效。主要優(yōu)點(diǎn)有：設(shè)備和工藝簡單；投資、動力消耗和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，固化劑水泥和其他添加劑價廉易得；操作條件簡單，常溫下即可進(jìn)行；固化體強(qiáng)度高、長期穩(wěn)定性好；對受熱和風(fēng)化也有較強(qiáng)的抵抗力，因而對控制電鍍污泥的污染簡單而有效。但未能回用其中的重金屬造成資源的浪費(fèi)[9]。

2.2 制作工業(yè)復(fù)合材料

2.2.1 鐵氧化體法綜合利用技術(shù)

電鍍污泥多是電鍍廢水經(jīng)鐵鹽處理產(chǎn)生的絮凝產(chǎn)物，一般含有大量的鐵離子，實(shí)踐證明，通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)可以使其轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合鐵氧化體。在生成復(fù)合鐵氧化體[10]的過程中，幾乎所有重金屬離子都進(jìn)入鐵氧化體晶格內(nèi)而被固化，其中鐵離子以及其他多種金屬離子以離子鍵作用被束縛在反尖晶石面形立方結(jié)構(gòu)的四氧化三鐵晶格節(jié)點(diǎn)上[6]，在pH 3～10范圍內(nèi)很難復(fù)溶，從而消除污染。鐵氧化體固化產(chǎn)物穩(wěn)定、且具磁性，可用作磁性材料，同時也易于分離、產(chǎn)物可進(jìn)一步加工[11，12]，是檔次較高的綜合利用產(chǎn)品，而且處理方法簡單，可以實(shí)現(xiàn)無害化與綜合利用的統(tǒng)一，比傳統(tǒng)的固化和填埋處置等方法要合理，效益要高。

2.2.2 制作建筑材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業(yè)材料

這種方法適用于各種電鍍污泥的處理，污泥消耗量大，經(jīng)濟(jì)效益較明顯。上海閘北區(qū)環(huán)保綜合廠建設(shè)了年處理電鍍污泥1200 t的生產(chǎn)線，進(jìn)行多年的工業(yè)化生產(chǎn)，效果良好[13]。

2.3 以金屬銅或銅鹽形式回收銅

2.3.1 濕法冶金回收重金屬技術(shù)

濕法冶金回收重金屬，能從多種組分的電鍍污泥中回收銅﹑鎳﹑鋅等重金屬，資源回收層次比較高，處理效果較穩(wěn)定。工藝過程主要包括浸出、置換、凈化、制取硫酸鎳和固化 [14] 。采用本工藝可以得到品位在90%以上的海綿銅粉，銅的回收率達(dá)95%。但該技術(shù)采用置換方式來回收銅，置換效率低，費(fèi)用偏高，且對鉻未能有效回收，有一定的局限性。

2.3.2 離子交換膜法

一般采用液膜來進(jìn)行回收。液膜包括無載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等。液膜分散于電鍍污泥浸出液時，流動載體在膜外相界面有選擇地絡(luò)合重金屬離子，然后在液膜內(nèi)擴(kuò)散，在膜內(nèi)界面上解絡(luò)。重金屬離子進(jìn)入膜內(nèi)相得到富集，流動載體返回膜外相界面，如此過程不斷進(jìn)行，廢水得到凈化，重金屬得到回收利用。

膜分離法的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，裝置簡單，操作容易，易控制、分離效率高。但投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，薄膜的壽命短，比較容易堵塞，操作管理煩瑣，處理成本比較昂貴[15]。

2.3.3 溶劑萃取法

20世紀(jì)70年代，瑞典提出了 H-MAR與Am-MAR“浸出-溶劑萃取”工藝，使電鍍污泥中銅﹑鋅﹑鎳的回收率達(dá)到了70%，并已形成工業(yè)規(guī)模。美國在此工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使銅﹑鎳的回收率達(dá)到90%以上。我國祝萬鵬等[16]在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了改進(jìn)，首先將含銅的電鍍污泥經(jīng)氨水浸出，絕大部分鐵和鉻被抑制在浸出余渣中。然后將氨體系料液轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩狍w系料液再進(jìn)行萃取，經(jīng)萃取和反萃取后可以得到銅的回收產(chǎn)物，其中產(chǎn)生的金屬沉渣可以加入硫酸進(jìn)行調(diào)配后再循環(huán)。工藝流程如圖1所示。

采用N510-煤油-H2SO4四級逆流萃取工藝可使銅的回收率達(dá)99%，而共存的鎳和鋅損失幾乎為零。銅在此工藝過程中以化學(xué)試劑CuSO45H2O或電解高純銅的型體回收，初步經(jīng)濟(jì)分析表明，其產(chǎn)值抵消日常的運(yùn)行費(fèi)用，還具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。整個工藝過程較簡單，循環(huán)運(yùn)行，基本不產(chǎn)生二次污染，環(huán)境效益顯著[16]。

但萃取法操作過程和設(shè)備較復(fù)雜，成本較高，工藝有待于進(jìn)一步優(yōu)化。

2.3.4 氫還原分離技術(shù)

在高壓釜中氫還原分離制取銅、鎳金屬粉是比較成熟的技術(shù)，20世紀(jì)50年代以來，在工業(yè)上用氫氣還原生產(chǎn)銅、鎳和鈷等金屬，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。此法可分離回收電鍍污泥氨浸產(chǎn)物中的銅、鎳、鋅等有價金屬。對氨浸產(chǎn)物進(jìn)行培燒、酸溶處理后，進(jìn)而氫還原分離出銅粉，然后在酸性溶液中氫還原提取鎳粉，最后沉淀回收氫還原尾液中的鋅。有價金屬的回收率達(dá)98%～99%。它可以在液相體系、漿料體系通過各種工藝條件的變化分離和生產(chǎn)各種類型(粗、細(xì)、超細(xì))的、各類型體(單一、復(fù)合)的金屬粉末和金屬包復(fù)材料。與其他分離方法相比，濕法氫還原方法流程簡單，設(shè)備投資少，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)值較高，可以針對不同需要改變生產(chǎn)條件，獲得不同純度、不同粒度的銅、鎳產(chǎn)品。此外，過程不封閉，不存在雜質(zhì)積累問題，排放的尾液中的主要重金屬離子含量均

控制在極低的范圍內(nèi)，基本不污染環(huán)境，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益[17]。

2.3.5 肼(N2H4)還原技術(shù)回收金屬銅

肼（N2H4）是一種廣泛運(yùn)用的還原劑，用肼作為生產(chǎn)高精度金屬、金屬-玻璃膜、金屬水溶膠和非電鍍金屬板的還原劑具有良好的效果，在Ducamp-Sanguesa作的一項(xiàng)研究中表明，肼以[Pd（NH3）4]2+的形式作還原劑，在乙烯-乙二醇中，在-9～20 ℃下會形成單分散性球狀鈀顆粒[18]，在還原銅的過程中也有同樣的現(xiàn)象發(fā)生。Degen 等[19]發(fā)現(xiàn)，在還原銅的過程中圍繞肼有一系列重要的反應(yīng)：

4OH-- + N2H4 = N2 + 4H2O + 4e- E0 = 1.17 V

通過下面的反應(yīng)，肼可以很有效地把銅離子還原為金屬銅：

2Cu2+ + N2H4 2Cu + N2 +4H+

肼還可以和浸取液中的溶解氧發(fā)生如下反應(yīng)：

N2H4 + O2 N2 + 2H2O

肼在酸性或堿性條件下也會發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)：

3N2H4 N2 + 4NH3

通過上述反應(yīng)可知，可以很容易利用肼把浸出液中的銅離子還原為金屬銅。通過去除反應(yīng)器里的氧，可以防止銅離子和氨水的螯合反應(yīng)發(fā)生，而剩余的肼可以通過向反應(yīng)器通氣吹脫去除[20]。由于銅離子很迅速地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)，因此對金屬態(tài)顆粒存在的數(shù)量有很嚴(yán)格的限制。pH是最重要的影響因素，為了達(dá)到較高的回收效率，應(yīng)該保持系統(tǒng)pH穩(wěn)定在11以上。

2.3.6 煅燒酸溶法

Jitka Jandova等[21]研究發(fā)現(xiàn)，對含銅污泥進(jìn)行酸溶、煅燒、再酸溶，最后以銅鹽的形式回收，是一種簡便可行的方法。在高溫煅燒過程中，大部分雜質(zhì)，如鐵、鋅、鋁、鎳、硅等轉(zhuǎn)變成溶解緩慢的氧化物，從而使銅在接下來的過程中得以分離，最終以Cu4(SO4)6H2O鹽的形式回收。主要工藝流程如圖2所示。

這種方法流程簡單，不需要添加別的試劑，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和簡便性，但回收得到的銅鹽含雜質(zhì)較多，工藝有待進(jìn)一步優(yōu)化。

3 結(jié)語及展望

電鍍污泥資源化及綜合利用技術(shù)在我國尚處于起步階段。目前制約大規(guī)模應(yīng)用的主要問題是電鍍污泥中銅的浸出效率還比較低；而浸取效率和污泥中銅的型體密切相關(guān)，對污泥中銅的型體技術(shù)研究有待深化；一些先進(jìn)的綜合回收利用技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室階段，還達(dá)不到大規(guī)模生產(chǎn)的階段，其中膜法和溶劑萃取法具有回收效率高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)必將取得進(jìn)一步的發(fā)展。

理論及實(shí)踐表明，實(shí)現(xiàn)電鍍污泥資源化管理及利用，對實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展將具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義，電鍍污泥資源化及綜合利用技術(shù)必將得到長足發(fā)展，在未來的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將會逐漸顯示出良好的應(yīng)用前景。

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