研究電鍍廢水處理及回用工藝設計

曹 原

（中航長沙設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

在生產制造業，時常有電鍍廢水產生和排出，若未能有效處理電鍍廢水，將對環境造成嚴重污染和破壞。傳統處理工藝已經無法滿足現實要求，亟須進行新工藝設計，在保證處理效果的同時，實現回用。

1 工藝設計

如果將生產制造銅質散熱器作為核心，實際的生產制造時，很多黃銅件都要經過化學除油與酸洗，而且還有很多鋼鐵件需實施電鍍加工，加工時會產生一定量電鍍廢水，廢水中，往往含有很多有毒有害物質，如鐵離子、鋅離子、六價鉻和銅離子等。若未能有效處理這些廢水而直接排放，將造成極其嚴重的污染，甚至危害到水域附近居民身體健康。為有效消除這一污染，減少有害物質，需要分析并制定合理可行的處理流程及參數。電鍍廢水處理基本流程如圖1所示。

圖1 電鍍廢水處理基本流程

1.1 廢水水質

以某電鍍車間產生的廢水為例，其水質情況為：（1） 六價鉻離子含量在1.0～7.0 mg/L范圍內，不符合國家標準（不超過0.5 mg/L）；（2） 總鉻含量在2.0～14.0 mg/L范圍內，不符合國家標準（不超過1.5 mg/L）；（3） 銅離子含量在9.0～950.0 mg/L范圍內，不符合國家標準（不超過1.0 mg/L）；（4） 鋅離子含量在16.0～1 800.0 mg/L范圍內，不符合國家標準（不超過5.0 mg/L）；（5） pH值在2～12范圍內。

1.2 六價鉻還原

對于化學沉淀法，其基本原理為先在弱酸環境下將六價鉻還原成三價鉻，再將pH值調整至7以上，促使三價鉻形成沉淀物。還原時，pH值應控制在1.5～2.5范圍內，不同金屬離子的沉淀pH值有所不同，具體為：（1） 當pH值為5.5時，三價鉻離子開始沉淀，當pH值在6.3～6.5范圍內時，三價鉻離子大量沉淀，當pH值為9.2時，三價鉻離子重新溶解；（2） 當pH值為5.8時，銅離子開始沉淀，當pH值為7.5時，銅離子大量沉淀；（3） 當pH值為7.6時，鋅離子開始沉淀，當pH值為8.3時，鋅離子大量沉淀，當pH值超過11時，鋅離子開始溶解；（4） 當pH值為2.8時，三價鐵離子開始沉淀，當pH值為3.5時，三價鐵離子大量沉淀[1]。

根據以上pH值范圍，先添加酸將pH值調整至1.5～2.5開始對六價鉻實施還原，再添加堿促使生成的三價鉻開始生成沉淀。此時需要耗費大量酸、堿，提高成本，并且還會產生大量的污泥。對此，將硫酸亞鐵作為還原劑，能有效解決這一問題，這是因為該還原劑基本不會受到pH值作用影響，充分利用此特點在當pH值小于或等于6.5時，無須對pH值進行調整，即可完成六價鉻還原。二價鐵氧化生成三價鐵以后，和其他金屬離子共同存在的實際情況下，沉淀產生pH值將有所降低。氫氧化鐵能實現絮凝，為后續絮凝沉淀奠定良好基礎。充分借助硫酸亞鐵與三價鐵各自優勢，可將發生絮凝沉淀時的pH值調整至6～8，這即為從排水口中流出的廢水pH值。

根據以上原理，對廢水實施還原處理，結果為：

（1） 1#水樣：pH值為6.0，經處理后，鉻含量變為0.002 mg/L；

（2） 2#水樣：pH值為6.5，經處理后，鉻含量變為0.004 mg/L；

（3） 3#水樣：pH值為7.0，經處理后，鉻含量變為0.016 mg/L；

（4） 4#水樣：pH值為7.5，經處理后，鉻含量變為0.006 mg/L；

（5） 5#水樣：pH值為8.0，經處理后，鉻含量變為0.005 mg/L；

（6） 6#水樣：pH值為9.0，經處理后，鉻含量變為0.007 mg/L。

可見，將硫酸亞鐵作為還原反應的還原劑，能克服pH值造成的影響和干擾，同時減少運行過程中的成本[2]。

1.3 銅離子、鋅離子與鉻離子沉淀

如前所述，這三種金屬離子開始大量產生沉淀的pH值在6～9范圍內，當三價鐵離子和其他金屬離子一同存在時，通常6～9的pH值范圍即可符合國家標準。相關試驗結果為：（1） 1#水樣，pH值為6.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.60、0.025、0.020和0.032 mg/L；（2） 2#水樣，pH值為7.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.89、0.200、0.004和0.087 mg/L；（3） 3#水樣，pH值為8.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.36、0.025、0.004和0.022 mg/L；（4） 4#水樣，pH值為9.0，銅、鋅、三價鉻和總鉻含量分別為0.30、0.025、0.002 和0.025 mg/L。

為加快沉淀速度，保證沉淀效率，需要選擇適宜的絮凝劑。經對比試驗可知，可采用PAM與PAC混合而成的絮凝劑。以水質情況為依據，通過試驗將PAC用量控制在0.1～0.2 g/L范圍內，將PAM用量控制在0.002～0.004 g/L范圍內。相比之下，PAM用量相對較小，生成沉淀的速度快，已經破壞的絮凝物可以二次絮凝，且具有良好的濾渣脫水性。其中，二次絮凝對本工程尤為重要，因為處理廠的反應池較低，而沉淀池很高，要采用泵機把廢水傳輸到沉淀池，提升時絮凝物必定遭到破壞，若沒有這一特點，則無法再次生成沉淀。為保證沉淀效率，按照淺層沉淀基本理論，隨池深的不斷減小，沉淀效率將越來越高，通過對蜂窩斜管的設置能縮短沉淀的用時，使出水水質達到預期[3]。此外，為進一步保證回用水整體質量，需要對完成沉淀的水實施二次過濾，到滿足回用要求為止。

1.4 工藝流程

工藝流程如圖2所示。

圖2 工藝流程示意圖

圖2的工藝流程中：①隔油池主要具備三種功能，分別為調節、隔油與儲水；②向反應池中添加的堿，均從車間生產的廢堿產生，通過對這部分廢堿的合理應用，除了能將車間生產時使用的水的pH值控制在6.5以內，為直接的還原反應創造良好條件，還能減少新堿的實際用量，從而真正實現以廢治廢根本目標。

2 處理效果

因將硫酸亞鐵作為還原反應的還原劑，所以能使六價鉻離子發生還原反應的pH值調整至6.5及以下，此時無需再對pH值進行調整即可完成處理，并減少了酸和堿的使用量。此外，在還原劑反應生成氫氧化鐵后，還可實現絮凝，減少絮凝劑實際用量，進一步降低成本，最終取得既滿足處理質量又節省處理成本費用的良好效果。處理工藝參數如表1所示。

表1 處理工藝參數

3 結語

該處理方法主要具有下列優勢：減少環境破壞與污染，尤其是廢水當中的重金屬，使其能符合國家相關標準要求；實現廢堿回用，在保證廢水為弱酸性的同時，促進還原反應不斷進行；僅需新建一座處理站，大幅節省了工程建設費用。