经典化学法结合pH_ORP自控系统处理电镀废水的工程应用.pdf

经典化学法结合 pH/ORP 自控系统处理 电镀废水的工程应用 朱乐辉余保财邱俊 南昌大学环境科学与工程学院，南昌 330031 摘要 电镀废水是我国三大工业污染废水之一， 该废水污染严重、 水质复杂、 水量大。针对该废水的特点， 实行清污分 流， 各类废水先预处理再综合处理的原则， 并采用经典化学法结合 pH/ORP 自控系统处理技术， 废水经处理后可达 GB8978 － 1996污水综合排放标准 一级排放标准。 关键词 电镀废水; 化学法; pH/ORP TREATMENT OF ELECTROPLATING WASTEWATER BY CLASSICAL CHEMICAL AND pH /ORP SELF- CONTROL SYSTEM Zhu LehuiYu BaocaiQiu Jun School of Environment and Chemical Engineering， Nanchang University， Nanchang 330031， China AbstractElectroplating wastewater is one of the three industrial wastewaters in China，which is seriously polluted with complicated quality and large volume. According to the characteristics of wastewater， the engineering practice principle of classified collection is that，all kinds of wastewaters are pre-treated first and then undergo integrated treatment. The classical chemical and pH/ORP self － control system are used. After the treatment， the quality of the effluent reaches the first order of“Discharge Standard of Integrated Wastewater” GB8978 － 1996 . Keywordselectroplating wastewater; chemical ;pH/ORP 1概述 电镀废水是我国三大工业废水之一， 废水水质复 杂、 水 量 大， 废 水 中 含 有 大 量 的 重 金 属， 如 Pb2 、 Cu2 、 Fe2 、 Ni2 、Cr6 、Cd2 等， 而且还有剧毒的含 氰废水和致癌的含隔废水，Cr6 是国际抗癌研究中 心和美国毒理学组织公布的致癌物， 具有明显的致癌 作用， 常接触大剂量 Cr6 会引起肾脏受损、 恶心、 胃 肠道刺激、 胃溃疡、 痉挛甚至死亡， 此外， 还能导致肝 损害和肺充血等 ［ 1- 2］。为了保护人类身心健康及社 会、 经济效应， 所以电镀废水必须进行处理才能排放 到环境中， 如不经过处理直接排放会对周围环境及人 体产生极大的危害 ［ 3］。本公司电镀产品主要是五 金、 工艺品、 电子、 电器配件， 镀种主要有镀锌、 镀铜、 镀镍、 镀铬、 镀锡、 镀金、 仿金和合金， 装饰性和功能性 电镀各占 50 ， 工艺以挂、 滚和带镀为主。项目投资 总额 2 000 万元， 年电镀加工生产能力8 000 t。生产 过程中需外排大量生产废水， 废水中污染物主要为 pH、 Cr6 、 氰化物、 总锌、 总铜、 总镍等。本公司针对 该废水的特点采用了经典化学法结合 PH/ORP 自控 系统处理技术处理废水， 该工艺技术成熟实用、 先进， 运行稳定， 出水稳定达标。 2废水产生水质水量 浙江温州市某电镀有限公司主要是以镀锌、 镀 铜、 镀镍、 镀铬、 镀锡、 镀金、 仿金和合金为主。通过生 产工艺分析可知， 电镀时产生的废水主要为 1 含重 金属的综合废水; 2 含氰废水; 3 含铬废水三种废 水。废水中主要污染物为 pH、 Cr6 、 氰化物、 总锌、 总 铜、 总镍等， 根据该厂的生产规模、 用水量、 生产时间 及管理水平进行生产用水物衡推算， 实际调查和一般 电镀厂的废水产生情况， 综合估算废水水量、 水质情 况见表 1。 63 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 表 1原水水质水量及排放标准 项目设计水量 / m3d － 1 pH 主要污染物浓度范围 / mg L － 1 总锌总铜总镍总氰化物六价铬 含重金属综合废水5602 ～ 3～ 90～ 268～ 65 含铬废水1601 ～ 2～ 300 含氰废水28010 ～ 12～ 170 排放标准6 ～ 9≤2. 0≤0. 5≤1. 0≤0. 5≤0. 5 注 GB8978 － 1996污水综合排放标准 一级标准。 3废水处理工艺及原理 电镀废水根据其在生产中的产生环节大致可分 为前处理废水、 镀件漂洗废水、 后处理废水以及镀液、 废退镀液等 ［ 4］。根据该厂废水的特点及废水水质情 况分析， 经过仔细考察和研究， 我们决定对该厂污水 实行分类收集， 采用先分别预处理后再综合处理的原 则， 利用经典化学法结合 pH/ORP 自控系统处理技术 处理三种废水， 通过该工艺可以使破氰更彻底， 六价 铬完全还原， 重金属能够彻底的去除。该公司的污水 处理工艺见图 1。 图 1工艺流程 3. 1工艺流程说明 采用中和预处理和经典化学法并结合 pH/ORP 自动控制系统处理电镀污水， 主要根据废水中污染物 的化学性质， 通过投加相应药剂， 使其相互反应生成 沉淀， 从而达到处理要求。 3. 1. 1含重金属的综合废水处理 废水主要来自各种镀件的褪镀液和清洗水， 水质 复杂， 水量大。废水主要呈酸性且含大量重金属， 是 电镀废水的主要来源， 针对该废水的特点， 本工程采 用的处理方法 废水经隔油池隔油后流入调节池， 经 泵提升至贝壳初步中和池， 废水经初步中和后进入混 合反应池。 原理 含重金属的综合废水主要污染物为 pH 值 和重金属离子， pH 值是通过初步中和池来进行中和， 废水中的重金属离子采用氢氧化物沉淀法去除， 但各 种金属离子形成氢氧化物的 pH 值有所不同， 很难一 次性去除。故采用两级沉淀处理的方法使出水达标。 一级沉淀处理是在混合反应池内通过 pH/ORP 自控 系统加碱使 pH 控制在 9. 5 左右， 再加上絮凝剂、 助 凝剂等药物去除铜、 锌等离子， 二级沉淀处理是通过 pH/ORP 自控系统加酸控制 pH 在 7 ～ 8， 去除镍离 子等。 3. 1. 2含氰废水 废水进入调节池Ⅱ， 使废水均质均量后经泵提升 至一级破氰池， 通过 pH/ORP 自动控制系统加碱控制 池内 pH 值为 11 ～ 12， 加次氯酸钠使 ORP 控制为 73 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 300 ～ 350 mV， 使 CN － 氧化成 CNO － 。经一级不完全 破氰反应后的废水进入二级破氰池内， 再通过 pH/ ORP 自动控制系统加酸控制 pH 值为 8 左右， 加次氯 酸钠控制 ORP 在 650 mV［ 5］， 使 CNO － 氧化成 CO2、 N2。要使 CN － 彻底分解， 分段氧化对 pH 和 ORP 的 控制要求较高 ［ 6］。 原理 含氰废水中的氰化物以游离的氰离子、 氰 络合离子两种形 式存在， 本 工 艺 采 用 碱 性 氯 化 法 破氰。 3. 1. 3含铬废水处理 废水进入调节池Ⅲ， 废水经预处理后控制 pH 在 2. 0 ～ 3. 0， 然后经泵提升至还原池Ⅰ经过一级处理后 再流入还原池Ⅱ， 还原池内 ORP 控制在 380 mV 左 右 ［ 7］， 使六价铬还原成三价铬。处理后废水流入铬 絮凝反应池控制 pH 为 8 左右， 同时加入 PAM 絮凝 剂， 将三价铬形成氢氧化物沉淀下来， 在铬沉池中实 现固液分离， 出水进入回调反应池。 原理 含铬废水中六价铬主要以 Cr2O2 － 7 、 CrO2 － 4 、 HCrO － 4 三种形式存在， 在酸性条件下主要以 Cr2O2 － 7 存在 ［ 8］。本工艺采用焦亚硫酸钠还原法 在 pH 控制 为 2. 0 ～ 3. 0， ORP 控制为 380 mV 的条件下， 使 Cr6 还原成 Cr3 ， 然后加碱调节 pH 至 8. 0 ～ 9. 0， 使 Cr3 形成氢氧化铬沉淀而除去。 3. 2主要构筑物及设备 该工程主要构筑物及设计说明见表 2， 工程处理 主要设备见表 3。 表 2主要构筑物及设计说明 名称规格 /m3数量 /座设计说明备注 调节池70， 147， 803均化、 均量废水水质地下式钢筋混凝土结构 还原反应池561停留时间 60 min， 池内均分四个小格地上式钢筋混凝土结构 破氰池562停留时间 40 min， 使含氰废水氧化地上式钢筋混凝土结构 初步中和池541内填废贝壳， 中和酸性废水地上式钢筋混凝土结构 混合反应池841混总各路废水进行集中处理地上式钢筋混凝土结构 铬沉池641加碱使三价铬沉淀地上式钢筋混凝土结构 一沉池5601 内置 60 蜂窝斜管、 斜管长为 1. 0 ～ 1. 2 m， 斜管上层水深为 0. 5 ～ 1. 0 m 地上式钢筋混凝土结构 二沉池4321 内置 60 蜂窝斜管、 斜管长为 1. 0 ～ 1. 2 m， 斜管上层水深为 0. 5 ～ 1. 0 地上式钢筋混凝土结构 砂滤池421内填粒径为 10 ～ 20 mm 的沙粒地上式钢筋混凝土结构 回调反应池641调节 pH 值地上式钢筋混凝土结构 污泥池421贮置污泥地下式钢筋混凝土结构 综合用房741各种设备管理房简易玻璃钢雨棚 表 3工程处理主要设备 名称单机容量数量功能 提升泵2. 26 台提升废水 罗茨风机111 台曝气 加药系统1. 112 套加药 螺杆泵4. 21 台提升废水 pH/ORP 系统 7 套 pH/ORP 在线监测 3. 3主要技术经济指标 1 电费 每天电耗 397 kWh， 电费按 0. 9 元 / kWh 计， 共计 358 元 /d。 2 药剂费 氧化剂、 还原剂、 液碱、 硫酸、 凝聚剂、 助凝剂药剂， 按 1. 2 元 /t 计。 3 人工费 定员 2 人， 1200 2 /30 80 元 /d。 4 日处理水量以 700m3计算， 不计折旧和维修， 合计 运 行 费 用 为 1278 元 /d， 折 合 单 位 废 水 约 为 1. 826 元 /m3。 4工程调试与处理效果 4. 1工程调试 该公司废水主要有三类， 每类废水有专门的预处 理方式， 这样给调试工作带来了方便， 其调试步骤 首 先开启控制柜的电源总开关， 开启空压机使各反应池 曝气系统曝气， 并且开启加药柜中的搅拌机使药物均 匀。然后设置 pH/ORP 的控制参数， 一级破氰反应池 设定 ORP 为 350 mV、 pH 为 11. 5， 二级控制在 650 mV、 pH 为 8， 铬还原池设置 ORP 为 380 mV、 pH 为 2. 5， 此时开启各加药泵开关， 使各反应系统处于在线 自动控制状态， 这样通过 pH/ORP 自动控制系统可以 保证各反应池能够及时投加药物， 使反应稳定进行， 氧化还原后各废水流入混合池进行综合处理。各反 应池和沉淀池排放污泥池的污泥， 定期用提升泵将污 83 环境工程 2010 年 12 月第 28 卷第 6 期 泥泵入压滤机进行脱水， 脱水后污泥交与相关资质的 单位回收。 4. 2处理效果 该公司废水处理站自 2008 年 10 月 7 日竣工后， 经过 3 个月的调试运行正常后， 经当地环保部门验收 合格， 出水水质各项指标均符合国家标准， 处理站每 天运行 10 h， 出水水质稳定。为了进一步的考察该废 水处理站运行的稳定性， 本公司组织专业技术人员， 对水质进行定期监测， 其检测结果见表 4。由表 4 可 知， 该公司废水经处理后水质完全符合 GB8978 － 1996 一级标准， 同时也符合设计要求。 表 4出水水质检测结果 mg/L pH 值除外 时间来源pH总锌总铜总镍总氰化物六价铬 铬池2. 45365 氰池12. 26165 2009 － 01 － 15酸池2. 1687. 517863. 5 铬沉淀池0. 002 总排放口6. 850. 6750. 0020. 010. 005未检测出 铬池2. 42395 氰池12. 1164 2009 － 01 － 16酸池1. 9013025860. 0 铬沉淀池0. 002 总排放口7. 200. 4400. 0020. 010. 002未检测出 铬池2. 83308 氰池9. 3662. 5 2009 － 06 － 09酸池1. 1719215. 85. 4 铬沉淀池0. 002 总排放口7. 210. 2670. 0030. 010. 002未检测出 铬池1. 22248 氰池9. 8237. 5 2009 － 06 － 10酸池1. 0617915. 15. 1 铬沉淀池0. 002 总排放口7. 340. 0670. 0030. 001未检测出 5结论 1 针对该电镀公司的废水水质复杂、 水量大、 难 处理的特点。本工程实行清污分流， 各类废水先预处 理再综合处理的原则， 采用经典化学法结合 PH/ORP 自控系统处理技术进行处理。 2 该处理工艺具有技术合理、 可操作性好、 自动 化程度高、 投资少、 运行维护费用中等、 处理效率高、 出水稳定达标等特点。主要污染物去除效率达到 95 以上， 费用基本控制在 1. 826 元 /m3左右。处理 后水质稳定均达 GB8978 － 1996 一级排放标准， 该工 艺处理类似电镀废水可值得推广应用。 3 该电镀公司品种多、 规模大， 用水量也随之加 大， 建议在此工艺处理的基础上进行三级处理， 以便 废水回用到生产车间， 既节约成本又不污染环境。社 会和经济效益非常可观， 此建议对该电镀厂有很好的 参考价值。 参考文献 ［1 ］ Goswami S，Ghosh 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