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電鍍廢水處理


水處理工程介紹

電鍍工廠(或車間)排出的廢水和廢液,如鍍件漂洗水、廢槽液、設(shè)備冷卻水和沖洗地面水等,其水質(zhì)因生產(chǎn)工藝而異,有的含鉻,有的含鎳或含鎘、含氰、含酸、含堿等。廢水中的金屬離子有的以簡(jiǎn)單的陽(yáng)離子形態(tài)存在(如Ni2+、Cu2+等),有的以酸根陰離子形式存在(如CrO厈等),有的則以復(fù)雜的絡(luò)合陰離子形式存在【如Au(CN)娛、Cd(CN)厈、Cu(P2O7)愹等】。一種廢水中常含有一種以上的有害成分,如氰化鍍鎘廢水中既有氰又有鎘。此外,一般鍍液中常含有機(jī)添加劑。 電鍍和金屬加工業(yè)廢水中鋅的主要來(lái)源是電鍍或酸洗的拖帶液。污染物經(jīng)金屬漂洗過(guò)程又轉(zhuǎn)移到漂洗水中。酸洗工序包括將金屬(鋅或銅)先浸在強(qiáng)酸中以去除表面的氧化物,隨后再浸入含強(qiáng)鉻酸的光亮劑中進(jìn)行增光處理。該廢水中含有大量的鹽酸和鋅、銅等重金屬離子及有機(jī)光亮劑等,毒性較大,有些還含致癌、致畸、致突變的劇毒物質(zhì),對(duì)人類危害極大。因此,對(duì)電鍍廢水必須認(rèn)真進(jìn)行回收處理,做到減少其對(duì)環(huán)境的污染。


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電鍍廢水處理設(shè)備由調(diào)節(jié)池、加藥箱、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)、清水池、氣浮反應(yīng)、活性炭過(guò)濾器等組成。 電鍍廢水處理采用鐵屑內(nèi)電解處理工藝,該技術(shù)主要是利用經(jīng)過(guò)活化的工業(yè)廢鐵屑凈化廢水,當(dāng)廢水與填料接觸時(shí),發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)和物理作用,包括催化、氧化、還原、置換、共沉、絮凝、吸附等綜合作用,將廢水中的各種金屬離子去除,使廢水得到凈化。 電鍍工藝 電鍍工藝是將金屬通過(guò)電解方法鍍到制品表面的過(guò)程,常用的鍍種有鍍鎳、鍍銅、鍍鉻、鍍鋅、鍍鎘、鍍鉛、鍍銀、鍍錫、鍍金。 

物理法 一般使用下述方法處理電鍍廢水,可去除COD、色度的同時(shí),脫除重金屬、六價(jià)鉻、氰化物等特有物質(zhì),物理法包括: 催化微電解處理技術(shù) 微電解技術(shù)是處理高濃度有機(jī)廢水的一種理想工藝,該工藝用于高鹽、難降解、高色度廢水的處理不但能大幅度地降低cod和色度,還可大大提高廢水的可生化性。 該技術(shù)是在不通電的情況下,利用微電解設(shè)備中填充的微電解填料產(chǎn)生“原電池”效應(yīng)對(duì)廢水進(jìn)行處理。當(dāng)通水后,在設(shè)備內(nèi)會(huì)形成無(wú)數(shù)的電位差達(dá)1.2V 的“原電池”。“原電池”以廢水做電解質(zhì),通過(guò)放電形成電流對(duì)廢水進(jìn)行電解氧化和還原處理,以達(dá)到降解有機(jī)污染物的目的。在處理過(guò)程中產(chǎn)生的新生態(tài)[?O H] 、[H] 、[O]、Fe2+ 、Fe3+等能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng),比如能破壞有色廢水中的有色物質(zhì)的發(fā)色基團(tuán)或助色基團(tuán),甚至斷鏈,達(dá)到降解脫色的作用;生成的Fe2+ 進(jìn)一步氧化成Fe3 +,它們的水合物具有較強(qiáng)的吸附-絮凝活性,特別是在加堿調(diào)pH 值后生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的絮凝能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般藥劑水解得到的氫氧化鐵膠體,能大量絮凝水體中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機(jī)大分子.其工作原理基于電化學(xué)、氧化- 還原、物理以及絮凝沉淀的共同作用。該工藝具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、處理時(shí)間短、操作維護(hù)方便、電力消耗低等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水的預(yù)處理和深度處理中。 陽(yáng)極: Fe - 2e →Fe2+ E(Fe / Fe2+)=0.44V 陰極: 2H﹢ + 2e →H2 E(H﹢/ H2)=0.00V 當(dāng)有氧存在時(shí),陰極反應(yīng)如下: O2 + 4H﹢ + 4e → 2H2O E (O2)=1.23V O2 + 2H2O + 4e → 4OH﹣ E(O2/OH﹣)=0.41V 新型微電解填料是針對(duì)當(dāng)前有機(jī)廢水難降解難生化的特點(diǎn)而研發(fā)的一種多元催化氧化填料。它由多元金屬合金融合催化劑并采用高溫微孔活化技術(shù)生產(chǎn)而成,屬新型投加式無(wú)板結(jié)微電解填料。作用于廢水,可有效去除COD、降低色度、提高可生化性,處理效果穩(wěn)定持久,同時(shí)可避免運(yùn)行過(guò)程中的填料鈍化、板結(jié)等現(xiàn)象。本填料是微電解反應(yīng)持續(xù)作用的重要保證,為當(dāng)前化工廢水的處理帶來(lái)了新的生機(jī)。 吸附法 活性炭具有非常多的微孔結(jié)構(gòu)和大的同比表面積,通常1g活性炭的表面積達(dá)700~1700m2,因而具有極強(qiáng)的物理吸附力,能有效地吸附廢水中的六價(jià)鉻離子(Cr6+)等重金屬離子。當(dāng)活性炭達(dá)到吸附平衡后,還可以采用加熱、酸浸泡、堿浸泡等方式除去吸附物,使活性炭再生。 生物法 生物法是處理電鍍廢水的高新生物技術(shù)。利用人工培養(yǎng)的脫硫孤菌、生枝動(dòng)膠菌、鉻酸鹽還原菌、硫酸鹽還原菌等功能菌,對(duì)電鍍廢水產(chǎn)生靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對(duì)pH值的緩沖作用。有害金屬沉淀于污泥中回收利用,排放水用于培菌及其他使用。生物法處理電鍍廢水成本低、效益高、容易管理、不給環(huán)境造成二次污染、有利于生態(tài)環(huán)境的改善,是未來(lái)電鍍廢水處理的主流方向。 化學(xué)法 一般用下述方法處理電鍍廢水: 向廢水中投加藥劑,使其中的有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒物質(zhì)或毒性大為降低的沉淀物。化學(xué)法包括: 中和沉淀法 如酸性廢水用堿性廢水或投加堿性物質(zhì)進(jìn)行中和,形成沉淀物。 中和混凝沉淀法 例如在離子交換法除鉻工藝中,陽(yáng)離子交換柱再生廢液是含有重金屬離子 (Zn2+、Cr3+、Fe3+等)的強(qiáng)酸性廢液,可用去除酸根后陰離子交換柱的再生廢堿液或加堿中和,使之以氫氧化物形式沉淀。如投加高分子絮凝劑可改變這種沉淀物的沉降性能和分離性能。 氧化法 如處理含氰廢水時(shí),常用次氯酸鹽在堿性條件下氧化其中的氰離子,使之分解成低毒的氰酸鹽,然后再進(jìn)一步降解為無(wú)毒的二氧化碳和氮。 還原法 如含鉻廢水用亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵加石灰處理,使Cr6+還原成毒性低的Cr3+,并形成氫氧化鉻沉淀。 鋇鹽法 如含鉻廢水用鋇鹽處理,使鉻酸根成為鉻酸鋇沉淀。 鐵氧體法 電鍍廢水經(jīng)過(guò)處理產(chǎn)生氫氧化鐵或其他重金屬氫氧化物沉淀,通過(guò)氧化反應(yīng)使重金屬轉(zhuǎn)入強(qiáng)磁性的鐵氧體結(jié)晶中。此法可用于含鉻廢水的處理。  

化學(xué)法設(shè)備簡(jiǎn)單,投資較少,應(yīng)用較廣。但常留下污泥需要進(jìn)一步處理,而且電鍍廢水分散,污泥不易集中處理和利用。 物理法 主要包括電解法、離子交換法和膜分離法。 電解法 以處理含鉻廢水為例,利用可溶性鐵陽(yáng)極,在直流電場(chǎng)作用下,產(chǎn)生亞鐵離子,在酸性條件下使廢水中以CrO厈和Cr2O崼存在的Cr6+離子還原成為Cr3+離子,隨著電解過(guò)程中廢水pH值升高,形成Cr(OH)3沉淀。采用不同材料的陽(yáng)極可處理含有其他各種金屬離子的廢水。電解法操作管理簡(jiǎn)單,除能夠處理鍍鉻漂洗水外,還可以處理鈍化、陽(yáng)極化、磷化等漂洗水,并有成套設(shè)備;但消耗鋼材、電能較多,對(duì)產(chǎn)生的污泥還沒(méi)有妥善的處理方法。 離子交換法 利用離子交換樹脂活性基團(tuán)上的可交換離子(H+、Na+、OH-等),去除廢水中的陽(yáng)、陰離子。此法處理電鍍廢水不僅可回用水,還可回收金屬離子溶液。這種方法已用于處理含有金、鎳、銅、鎘、鉻等廢水。人工合成的專門用于處理電鍍廢水的弱酸、弱堿大孔樹脂,可分別用于去除鉻、鎳和銅,以及一些金屬的氰化絡(luò)合陰離子(見(jiàn)廢水離子交換處理法)。一般說(shuō)來(lái),離子交換法初次投資較大,操作管理水平要求較高,但處理效果穩(wěn)定,由于能回用金屬和水,是當(dāng)前電鍍廢水實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)的主要治理方法之一。存在的主要問(wèn)題是再生廢液會(huì)有鈉、鐵、氯根等雜質(zhì)離子不能直接回用于鍍槽中,排入環(huán)境會(huì)造成污染。 膜分離法 利用半透膜或離子交換膜等膜材料,在外加推動(dòng)力下,使廢水中的溶解物和水分離濃縮,以凈化廢水。在膜分離法中,反滲透法用于含鎳、含鎘廢水的濃縮處理已應(yīng)用于生產(chǎn)。隔膜電解法用于再生鍍鉻廢液。擴(kuò)散滲析法可用于酸液回收。膜分離方法成本較高。 蒸發(fā)濃縮法  利用熱源和蒸發(fā)器在常壓或負(fù)壓下直接濃縮廢水。用這種方法處理高濃度廢水比較經(jīng)濟(jì),常同三級(jí)逆流漂洗、氣-水噴淋,或同離子交換法聯(lián)合使用。生產(chǎn)中廣泛采用鈦管薄膜蒸發(fā)器和蒸發(fā)釜來(lái)濃縮含鉻廢水、含氰廢水等,也是閉路循環(huán)的主要處理流程之一。 展望電鍍廢水處理技術(shù)的發(fā)展前景,首先是壓縮水量,普遍推廣逆流漂洗和噴淋技術(shù);其次,對(duì)化學(xué)法產(chǎn)生的污泥和離子交換再生廢液進(jìn)行綜合利用,以及研制適用于處理電鍍廢水的各種優(yōu)質(zhì)樹脂和膜,以及進(jìn)一步研究和完善閉路循環(huán)系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。 


廢水來(lái)源 

1、鍍件清洗水。占80%左右。 

2、鍍液過(guò)濾沖洗水和廢鍍液。 

3、電鍍車間“跑、冒、滴、漏”排放的廢液。 交換液膜 采用水包油包水雙重乳液體系,液膜為煤油和表面活性劑或添加劑,以無(wú)載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等浸入電鍍廢水,流動(dòng)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(dòng)載體返回膜外相界面,如此過(guò)程周而復(fù)始,自動(dòng)進(jìn)行,使得廢水得到凈化,重金屬得到回收利用。 


工藝流程 

 (一)自然循環(huán) 漂洗工序是電鍍生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。采用不同的漂洗方法直接影響漂洗水的耗量及廢水的處理,在保證鍍件質(zhì)量的前提下,應(yīng)把漂洗水耗量壓縮到最低,使漂洗水耗量小于或等于電鍍槽液的蒸發(fā)量及帶出量之和,即小于槽液的消耗量。這時(shí)即可以把漂洗水全部補(bǔ)充到電鍍槽,不向外排放廢水,實(shí)現(xiàn)自然循環(huán),此時(shí)也不需要廢水處理設(shè)施了;在所有解決電鍍廢水污染問(wèn)題的方法中,自然循環(huán)的辦法是很好的辦法。怎樣實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的自然循環(huán)?如鍍裝飾鉻,槽液溫度50℃,恒溫8小時(shí),蒸發(fā)量為10%,鍍件附著液帶出量控制在1%,采用四級(jí)逆流漂洗蒸發(fā)量每槽為1%,以上合計(jì)為15%,每班補(bǔ)充同等數(shù)量的新鮮水,把增加的漂洗水控制在15%以下,即可實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)。又如鍍鎳鐵合金,鍍液溫度60℃,恒溫8小時(shí),蒸發(fā)量為12.5%,控制鍍件附著液帶出量為1%,四級(jí)逆流漂洗,每槽自然蒸發(fā)量為1%,合計(jì)為17.5%,則漂洗水量控制在17.5%即可實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)。控制帶出量主要靠控制鍍件在鍍槽上的停留時(shí)間,必要時(shí)可增加向鍍件進(jìn)行吹氣或噴霧清洗,使鍍件附著液盡量滴落在鍍槽內(nèi)。控制漂洗水量主要靠多級(jí)逆流漂洗,必要時(shí)增加在漂洗槽上方進(jìn)行噴淋噴霧和吹氣,并可在漂洗槽中增加空氣攪拌,提高漂洗效率,降低漂洗耗水量。

 (二)強(qiáng)制閉路循環(huán) 在電鍍生產(chǎn)過(guò)程中,當(dāng)采取了先進(jìn)的漂洗方法和降低漂洗耗水量的措施之后,漂洗水的耗量仍大于槽液的減量(耗量)時(shí),此時(shí),就不能實(shí)現(xiàn)廢水的自然循環(huán),需要采取人工的強(qiáng)制措施,實(shí)現(xiàn)廢水的閉路循環(huán)系統(tǒng),稱為廢水的強(qiáng)制循環(huán),強(qiáng)制循環(huán)的處理技術(shù),效果比較好的有以下幾種: 

1.逆流漂洗-薄膜蒸發(fā)法 把電鍍生產(chǎn)過(guò)程中逆流漂洗系統(tǒng)中第1級(jí)漂洗槽的廢水引入薄膜蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮,達(dá)到所要求的濃度后返回鍍槽重復(fù)利用,蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的冷凝水(即凈化后的水)返回末級(jí)漂洗槽,作為漂洗水循環(huán)利用,從而構(gòu)成廢水的閉路循環(huán)系統(tǒng)。這種處理系統(tǒng)只消耗一定數(shù)量的蒸汽和冷卻水,不消耗化學(xué)藥劑,不產(chǎn)生廢渣,無(wú)二次污染,回收的濃縮液組份和鍍液相同, 

2.逆流漂洗-反滲透法 把逆流漂洗的第1級(jí)漂洗槽的漂洗水引入反滲透裝置,經(jīng)反滲透處理后,濃水進(jìn)行回收,返回鍍槽,淡水返回一級(jí)漂洗槽,構(gòu)成閉路循環(huán)系統(tǒng)。處理過(guò)程中反滲透器只消耗一定的動(dòng)力,不需要化學(xué)藥劑,不產(chǎn)生廢渣,無(wú)二次污染。節(jié)省能源。是處理電鍍廢水比較理想的技術(shù)裝備。在反滲透處理技術(shù)中,起關(guān)鍵作用的是反滲透膜,國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的有兩種膜,一種是醋酸纖維素膜,適用于處理鍍鎳廢水及其他接近中性溶液的電鍍廢水。 

3.離子交換法 采用離子交換法處理電鍍廢水,需根據(jù)不同水質(zhì)選用不同的流程,廢水中的金屬陽(yáng)離子采用陽(yáng)樹脂交換去除,陰離子采用陰樹脂交換去除。處理后的水為初級(jí)純水返回漂洗槽循環(huán)利用,樹脂再生下來(lái)的再生液回收金屬返回鍍槽重復(fù)利用,從而實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的閉路循環(huán)系統(tǒng),不外排廢水。如果回收的金屬溶液其濃度或純度不能滿足使用要求時(shí),則需加濃縮裝置或凈化裝置,以保證回收的金屬?gòu)U液全部返回鍍槽使用。對(duì)于電鍍含鉻廢水,宜采用酸性陽(yáng)柱同三個(gè)陰柱串聯(lián)全飽和初級(jí)純水循環(huán)的基本工藝流程,實(shí)現(xiàn)鉻酸回收和水循環(huán)利用。對(duì)于鍍鎳廢水,宜采用雙陽(yáng)柱串聯(lián)全飽和及初級(jí)純水循環(huán)的基本工藝流程。實(shí)現(xiàn)硫酸鎳回收和水的循環(huán)利用。對(duì)于氰化鍍銅和銅錫合金廢水宜采用除氰陰柱與除銅陽(yáng)柱串聯(lián)的基本工藝流程,實(shí)現(xiàn)回收鋼氰化鈉和氰化鈉及水的循環(huán)利用。對(duì)鉀鹽鍍鋅廢水宜采用雙陽(yáng)柱串聯(lián)全飽和及初純水循環(huán)的基本工藝流程,實(shí)現(xiàn)回收氯化鋅和水的循環(huán)利用。 

(三)處理后排放 

1.化學(xué)處理法 通過(guò)向電鍍廢水中投加化學(xué)藥劑,使廢水中的污染物質(zhì)發(fā)生氧化,還原化學(xué)反應(yīng)或產(chǎn)生混凝,然后從水中分離出去,使廢水得到凈化,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。根據(jù)廢水中含有的污染物質(zhì)的不同,可采用不同的處理工藝。如處理含氰廢水(氰化鍍銅、鍍鎘、鍍銀,鍍合金等)投加氧化劑(可選用次氯酸鈉,漂白粉,漂白精,液氯等);處理含鉻廢水投加還原劑(可選用亞硫酸氫鈉、水合肼、硫酸亞鐵等);處理鍍鋅(堿性鋅酸鹽鍍鋅)廢水投加混凝劑;處理酸、堿廢水投加中和藥劑等。然后用沉淀、氣浮,過(guò)濾等固液分離措施將金屬氫氧化物從廢水中分離出來(lái),使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),分離出來(lái)的污泥可根據(jù)其特性,進(jìn)行綜合利用或無(wú)害化處理,防止造成二次污染。 化學(xué)法處理電鍍廢水是屬于傳統(tǒng)的處理技術(shù),其處理效果穩(wěn)定,處理成本較低。操作管理方便,但處理后產(chǎn)生污泥需妥善處置,對(duì)于沒(méi)有回收價(jià)值的電鍍廢水宜采用化學(xué)法處理。

2.電解處理法 氰化鍍銀和無(wú)氰鍍銀及酸性鍍銅廢水可以采用電解法處理,在鍍銀生產(chǎn)線的一級(jí)漂洗槽旁邊安裝一個(gè)回收銀電解槽,采用無(wú)隔膜單極式電解槽,廢水中的銀離子在電解過(guò)程中沉積在陰極,定期回收金屬銀。對(duì)于氰化鍍銀廢水,在電解回收銀的同時(shí),也進(jìn)行了電解破氰,處理后的水返回一級(jí)漂洗槽,末級(jí)漂洗槽采用流動(dòng)水漂洗,漂洗水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)直接排放。用同樣的技術(shù)處理酸性鍍銅廢水,可以回收金屬銅。這種電解回收金屬的設(shè)備,陰極材料一般可采用不銹鋼,陽(yáng)極材料應(yīng)采用不溶性陽(yáng)極(如鈦鍍二氧化鉛,鈦涂二氧化釕、石墨等),電解槽的電源可采用直流電源或脈沖電源。近幾年來(lái)有人通過(guò)研究,提出了對(duì)電鍍廢水處理眾多的技術(shù),按照統(tǒng)一的數(shù)學(xué)模型來(lái)評(píng)階擇優(yōu),綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境,資源、能源諸因素,使技術(shù)選擇建立在科學(xué)化的基礎(chǔ)上,這是可取的方法。

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