南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 92 頁 摘 要： 電鍍是世界三大污染行業(yè)之一，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，我國的電鍍污染問題日趨嚴(yán)重。本文首先闡述了我國電鍍廢水的污染現(xiàn)狀以及對(duì)人類產(chǎn)生的危害，在對(duì)化學(xué)處理、離子交換、電解法、生物處理等電鍍廢水處理方法的分析和比較后，結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)要求工藝簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，決定采用 NaHSO4化學(xué)還原沉淀法處理該企業(yè)的含鉻、鋅廢水。本工藝是在 pH=2.5時(shí)用 NaHSO4溶液將 Cr6+還原為 Cr3+，在用NaOH溶液調(diào)節(jié) pH=8后生成 Cr(OH)3和 Zn(OH)2沉淀，在添加絮凝劑 PAC 和 PAM后生成的絮體在斜 板沉淀池中沉淀，出水經(jīng)砂濾器過濾后可回用于砂濾器反沖洗水及各種溶液的配制，或者達(dá)標(biāo)排放，而污泥則統(tǒng)一交于專業(yè)的環(huán)保公司處理。在設(shè)計(jì)中采用了較為先進(jìn)的 ORP測(cè)定儀、在線 pH計(jì)和液位計(jì)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的自動(dòng)控制。通過設(shè)計(jì)計(jì)算確定了各構(gòu)筑物的尺寸以及設(shè)備的選型，并對(duì)設(shè)計(jì)和操作管理中的要求進(jìn)行了說明，最后對(duì)電鍍廢水治理的前景進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵字： 電鍍廢水； Cr； Zn；化學(xué)還原沉淀法 Abstract： With the speedy development of the electroplating enterprise in towns in our country, electroplating industry， as one of the biggest pollutions in the world ,causes the pollution more and more severely . In this paper, describes the present situation of the electroplating effluent water pollution and the great harm it makes to the human kind has been described. After the analyses and the comparison of different ways for treatment of electroplating effluent such as chemical treatment process、 ion exchange process、 electrolytic method and biological process, I decide to adopt the NaHSO4 reduction-precipitation to treat the waste water containing Cr and Zn for the corporations , considering the features of the town electroplating corporations demands of simple techniques, low costs, etc. This technology is to deoxidize Cr6+ into Cr3+ by NaHSO4 solution at the PH=2.5, then adjust the PH to 8 with NaOH solution to make Cr(OH)3 and Zn(OH)2 sediment. The flocculating constituent，formed after adding the flocculating agent PAC and PAM , can be deposited in the sloping plank settling tank. The water left after filtrating through a sank filter can be recycled as the backwash of sank filter and be used in confecting 小型電鍍廠廢水處理工程 第 2 頁 共 92 頁 various solutions or be discharged an emission standard. and, the sludge can be solved by the professional environmental protecting companies. It adopts some relatively advanced equipment such as measuring element of ORP、 pH meter and content gauge realize the automata of the reaction process. Through elaborate designation and calculation, the size of each construct and the type election of the equipment have been ascertained. Besides, with explanations about the designation and the demands in the operating management, it finally comes to the prospect of solving the problem of the waste water from plating. Key word: electroplating effluent, Chromium , Zinc , reduction-precipitation 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 共 92 頁 目錄 引言 1 第 1章 電鍍廢水概論 2 1.1 電鍍污染現(xiàn)狀 . 2 1.2 電鍍廢水的危害 . 3 1.2.1 含鉻廢水的危害 . 3 1.2.2含鋅廢水的危害 . 4 1.3 我國治理電鍍廢水的發(fā)展歷程 . 4 第 2章 設(shè)計(jì)背景 5 2.1項(xiàng)目概況和意義 . 5 2.2設(shè)計(jì)條件 . 5 2.3設(shè)計(jì)原則 . 4 第 3章 電鍍廢水處理方法比較 6 3.1 化學(xué)處理法 . 6 3.1.1 含鉻廢水的處理 . 6 3.1.2 含鋅廢水的處理 . 9 3.2 離子交換處理法 . 10 3.3 電解法 . 11 3.4生物法 . 12 3.4.1 生物絮凝法 . 12 3.4.2 生物吸附法 . 12 3.4.3 生物化學(xué)法 . 13 3.4.4 植物修復(fù)法 . 13 小型電鍍廠廢水處理工程 第 4 頁 共 92 頁 3.5 膜分離技術(shù) . 14 3.6 離子浮選法 . 14 3.7 黃原酸法 . 14 3.8 腐殖酸法 . 15 3.9活性炭吸附法 . 15 第 4章 處理工藝的確定 16 4.1 工藝流程選擇 . 16 4.2 工藝流程說明 . 17 4.2.1 廢水系統(tǒng) . 17 4.2.2 污泥系統(tǒng) . 17 4.2.3 藥劑投配系統(tǒng) . 17 4.3 工藝條件控制 . 17 第 5章 單體構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算 18 5.1調(diào)節(jié)池 . 18 5.2反應(yīng)池 . 18 5.3 斜板沉淀池 . 21 5.4 中間水池 . 25 5.5 過濾器 . 25 5.6 清水池 . 26 5.7 藥劑投配系統(tǒng) . 27 5.8 污泥處理系統(tǒng) . 28 第 6章 水力計(jì)算 30 6.1 調(diào)節(jié)池水泵揚(yáng)程 . 30 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 共 92 頁 6.2 砂濾器水泵揚(yáng)程 . 31 6.2.1 進(jìn)水提升泵 . 31 6.2.2 反沖洗水泵 . 31 第 7章 設(shè)計(jì)管理要求 33 7.1設(shè)備與材料要求 . 33 7.2 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 . 33 7.2.1 處理系統(tǒng)的自動(dòng)控制方式 . 33 7.2.2 處理系統(tǒng)的手動(dòng)控制方式 . 34 7.3 處理藥劑及藥品消耗 . 34 7.3.1 處理藥劑 . 34 7.3.2 藥品損耗估算 . 34 7.4 操作管理注意事項(xiàng) . 35 第 8章 電鍍廢水治理發(fā)展前景 36 參考文獻(xiàn) 37 致謝 49 附錄 40 外文譯文 . 40 外文原文 . 52 引言 電鍍是世界三大污染行業(yè)之一，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，我國的電鍍污小型電鍍廠廢水處理工程 第 6 頁 共 92 頁 染問題日 趨嚴(yán)重。小型電鍍廠往往是區(qū)屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) , 這些電鍍廠廢水水量都較少 , 一般日排放量只有幾十噸 ,其污染因子也較少， 多數(shù)為含鉻、鋅酸性廢水，但其危害很大， 治理勢(shì)在必行。這些企業(yè)多數(shù)位于市郊 , 其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)力量薄弱 . 對(duì)于廢水的治理要求是工藝簡(jiǎn)單，便于掌握和正常運(yùn)行，而且投資和運(yùn)行費(fèi)用當(dāng)然也要較低。本設(shè)計(jì)就是根據(jù)上述特點(diǎn)，選擇有效的處理方法和流程，處理后的水完全達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 共 92 頁 第 1章 電鍍廢水概論 1.1 電鍍污染現(xiàn)狀 電鍍行業(yè)是通用性強(qiáng)、使用面廣、跨行業(yè)、跨部門的重要加工工業(yè)和工藝性生產(chǎn)技術(shù)。電 鍍可以改變金屬或非金屬制品的表面屬性，如抗腐蝕性、外觀裝飾性、導(dǎo)電性、耐磨性、可焊性等，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造工業(yè)、輕工業(yè)、電子電氣工業(yè)等，某些特殊功能鍍層，還能滿足國防尖端技術(shù)產(chǎn)品的需要。 由于電鍍行業(yè)使用了大量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬溶液，甚至包括鎘、氰化物、鉻酐等有毒有害化學(xué)品，在工藝過程中排放了污染環(huán)境和危害人類健康的廢水、廢氣和廢渣，已成為一個(gè)重污染行業(yè)。 就我國電鍍廢水而言 , 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,全國電鍍廠點(diǎn)約 1 萬家 ,職工約有 40 萬人 , 每年排出的電鍍廢水約 40 億 m3 。 1999 年 ,全 國工業(yè)和城市生活廢 水排放總量為 401 億 m3 ,其中工業(yè)廢水排放量 197 億 m3 。由此可見 ,電鍍廢水的排放量約占廢水總排放量的 10% ,占工業(yè)廢水排放量的 20%。電鍍廢水不僅量大 ,而且對(duì)環(huán)境造成的污染也嚴(yán)重 ,因?yàn)殡婂儚U水中不僅含有氰化物等劇毒成分 ,而且含有 Cr、 Zn、 Cu、 Ni 等自然界不能降解的重金屬離子。 除了少部分國有大型企業(yè)、三資企業(yè)及新建的正規(guī)專業(yè)電鍍廠擁有國際先進(jìn)水平的工藝設(shè)施，大多數(shù)中小型企業(yè)仍然使用簡(jiǎn)陋而陳舊的設(shè)備，操作方式以手工操作為主。我國電鍍行業(yè)存在的主要問題是： （ 1）廠點(diǎn)多、規(guī)模小，專業(yè)化程度 低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，使電鍍廠（點(diǎn)）向市郊和農(nóng)村擴(kuò)散，給污染控制與環(huán)境管理帶來了很多的困難，電鍍污染問題日趨嚴(yán)重。 （ 2）裝備水平低。表現(xiàn)在一方面缺少機(jī)械裝備，以手工操作為主；另一方面是技術(shù)裝備水平不高，自動(dòng)化程度低、可靠性差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 （ 3）管理水平較低，經(jīng)濟(jì)效益較差。 （ 4）電鍍污染治理水平低，有效治理率低。雖然企業(yè)都建立了污水處理設(shè)施， 但仍有少部分企業(yè)的設(shè)施未能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。生產(chǎn)廢氣一般都有排風(fēng)裝置，但大部分企業(yè)未對(duì)廢氣進(jìn)行凈化處理。固體廢物和危險(xiǎn)廢物的管理尚未走入正規(guī)軌道。電鍍生 產(chǎn)過程中排放大量的有毒有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境造成的污染及危害越來越為人們所認(rèn)識(shí)。 小型電鍍廠廢水處理工程 第 8 頁 共 92 頁 （ 5）經(jīng)營粗放，原材料利用率低。經(jīng)對(duì)運(yùn)行較正常的汽車、摩托車行業(yè)電鍍線調(diào)查表明，鍍硬鉻的鉻酐利用率為 38%，而裝飾性鉻的鉻酐利用率僅為 10%（國外平均為 24%）。由此可見，一大部分甚至絕大部分寶貴的原材料流失并變成了污染物。在清潔生產(chǎn)審計(jì)中調(diào)查的 10條電鍍加工線中，平均用水量為 0.82t/m2，是國外的 10倍。 近年來，國內(nèi)許多電鍍企業(yè)從實(shí)際出發(fā)，積極開發(fā)和推廣低濃度、低污染的電鍍工藝、逆流清洗工藝，發(fā)展電鍍槽（廢）液的凈化與 回收技術(shù)，消除和減少污染。不少企業(yè)還根據(jù)國家和地方的規(guī)定要求，結(jié)合企業(yè)自身?xiàng)l件和發(fā)展規(guī)劃，制定電鍍污染物的排放指標(biāo)、鍍件漂洗用水定額、漂洗水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定和相應(yīng)的技術(shù)措施，并納入企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃管理，建立污染治理檔案，定期檢查與考核，以控制電鍍“三廢”對(duì)環(huán)境的污染。 1.2 電鍍廢水的危害性 電鍍廢水就其總量來說，比造紙、印染、化工、農(nóng)藥等的水量小，污染面窄。但由于電鍍廠點(diǎn)分布廣，廢水中所含高毒物質(zhì)的種類多，其危害性是很大的。未經(jīng)處理達(dá)標(biāo)的電鍍廢水排入河道、池塘，滲入地下，不但會(huì)危害環(huán)境，而且會(huì)污染飲用水 和工業(yè)用水。 1.2.1 含鉻廢水的危害 由于鍍鋅在整個(gè)電鍍業(yè)中約占一半，而鍍鋅的鈍化絕大部分采用鉻酸鹽，因而鈍化產(chǎn)生的含鉻廢水量很大，鍍鉻也是電鍍中的一個(gè)主要鍍種，其廢水量也不少。在銅件酸洗、鍍銅層的退除、鋁件鈍化、鋁件電化學(xué)拋光、鋁件氧化后的鈍化等作業(yè)中也廣泛使用鉻酸鹽。因此，含鉻廢水是電鍍中的主要廢水來源之一。 金屬鉻幾乎是無毒的。二價(jià)鉻的化合物，一般認(rèn)為是無毒的。其余的鉻化合物，當(dāng)濃度過高時(shí)，都不同程度地具有毒性。 六價(jià)鉻對(duì)人體的危害，因進(jìn)入途徑不同，中毒表現(xiàn)也不同。 （ 1）對(duì)人體皮膚的損害 六價(jià)鉻化合物對(duì)皮膚有刺激和過敏作用。在接觸鉻酸鹽、鉻酸霧的部位，如手、腕、前臂、頸部等處可能出現(xiàn)皮炎。六價(jià)鉻經(jīng)過切口和擦傷處進(jìn)入皮膚，會(huì)因腐蝕作用而引起鉻潰瘍（又稱鉻瘡）。 （ 2）對(duì)呼吸系統(tǒng)的損害 六價(jià)鉻對(duì)呼吸系統(tǒng)的損害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 共 92 頁 和肺炎。 （ 3）對(duì)內(nèi)臟的損害 六價(jià)鉻經(jīng)消化道侵入，會(huì)造成味覺和嗅覺減退，以至消失。劑量小時(shí)也會(huì)腐蝕內(nèi)臟；引起腸胃功能降低，出現(xiàn)胃痛，甚至腸胃道潰瘍，對(duì)肝臟還可能造成不良影響。 三價(jià)鉻是生物所必需的微量元素。通過動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三價(jià)鉻有激活胰島素的作用，還可 以增加對(duì)葡萄糖的利用。 國外有人認(rèn)為三價(jià)鉻與鋁一樣，基本上不顯示毒性。三價(jià)鉻不易被消化道吸收，在皮膚表層與蛋白質(zhì)結(jié)合，三價(jià)鉻在動(dòng)物體內(nèi)的肝、腎、脾和血中不易積累，而在肺內(nèi)存留量較多，因而對(duì)肺有一定損害。與六價(jià)鉻相比，三價(jià)鉻的毒性僅為六價(jià)鉻的百分之一。 也有報(bào)道，三價(jià)鉻對(duì)魚的毒性比六價(jià)鉻還大，例如對(duì)鮭魚的起始致死濃度，三價(jià)鉻（硫酸鉻）為 1.2 mg/l，六價(jià)鉻（重鉻酸鉀）為 5.2 mg/l。然而對(duì)家兔和狗的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)六價(jià)鉻的毒性較大。 在對(duì)含鉻廢水的處理中，由于三價(jià)鉻的氫氧化物溶度積較小，易于沉淀除去， 因此多數(shù)處理方法中，均將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻再除去。 1.2.2 含鋅廢水的危害 鋅是人體必需的微量元素之一，正常人每天從食物中攝取鋅 1015 mg。肝是鋅的儲(chǔ)存地，鋅與肝內(nèi)蛋白結(jié)合成鋅硫蛋白，供給肌體生理反應(yīng)時(shí)所必需的鋅。人體缺鋅會(huì)出現(xiàn)不少不良癥狀，誤食可溶性鋅鹽對(duì)消化道黏膜有腐蝕作用。過量的鋅會(huì)引起急性腸胃炎癥狀，如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，偶爾腹部絞痛，同時(shí)伴有頭暈、周身乏力。誤食氯化鋅會(huì)引起腹膜炎，導(dǎo)致休克而死亡。 1.3 我國治理電鍍廢水的發(fā)展歷程 電鍍廢水中含有鉻 鋅、銅、鎘，鉛、鎳等重金屬離子 以及酸、堿 氰化物等具有很大毒性的雜物 。 有的還屬于致癌和致畸變的劇毒物質(zhì)因此必須認(rèn)真地加以處理以免對(duì)人們?cè)斐晌：Α?20世紀(jì) 50年代末是我國電鍍廢水治理的起步階段 60年代至 70年代中期才開始引起重視但仍處于單純的控制排放階段。 70年代中期至 80年代初，大多數(shù)電鍍廢水都已有了比較有效的處理，離子交換、薄膜蒸發(fā)濃縮等工藝在全國范圍內(nèi)推廣使用，反滲透、小型電鍍廠廢水處理工程 第 10 頁 共 92 頁 電滲析等工藝已進(jìn)入工業(yè)化使用階段，廢水中貴重物質(zhì)的回收和水的回收利用技術(shù)也有了很大進(jìn)展。 80年代至 90年代開始研究從根本上控制污染的技術(shù)，綜合防治研究取得了可喜的成果。上世紀(jì) 90年代至今電鍍廢水治理由工藝改革、回收利用和閉路循環(huán)進(jìn)一步向綜合防治方向發(fā)展多元化組合處理同自動(dòng)控制相結(jié)合的資源回用技術(shù)成為電鍍廢水治理的發(fā)展主流。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 共 92 頁 第 2章 設(shè)計(jì) 背景 2.1 項(xiàng)目概況和意義 小型電鍍廠往往是區(qū)屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) , 這些電鍍廠廢水水量都較少 , 一般日排放量只有幾十噸 ,其污染因子也較少 , 多數(shù)為含鉻、鋅酸性廢水，但其危害很大 , 治理勢(shì)在必行。這些企業(yè)多數(shù)位于市郊 , 其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)力量薄弱 . 對(duì)于廢水的治理要求是工藝簡(jiǎn)單 , 便于掌握和正常運(yùn)行 , 而且投資和運(yùn)行費(fèi)用當(dāng)然也要 較低。本設(shè)計(jì)就是根據(jù)上述特點(diǎn)，選擇有效的處理方法和流程，處理后的水完全達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。 2.2 設(shè)計(jì)條件 1設(shè)計(jì)水量 每天處理水量 50 m3，設(shè)計(jì)的廢水水質(zhì)情況如下表。 表 1.1 電鍍廢水水質(zhì)情況 項(xiàng)目 pH 總 Cr(mg/L) Cr6+(mg/L) Zn (mg/L) SS(mg/L) 含量 4.0 20 10 30 50 2設(shè)計(jì)水質(zhì) 經(jīng)處理后廢水中濃度 Cr6+ 0.5 mg/ L， Zn2+3時(shí)，F(xiàn)e3+即生成大量沉淀，生成的氫氧化鐵有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。 硫酸亞鐵處理含鉻廢水的運(yùn)行條件見表 3.2。反應(yīng)時(shí)間為，連續(xù)處理時(shí)不小于 30 min；間歇處理時(shí)為 2 4 h。 表 3.2 硫酸亞鐵處理含鉻廢水的運(yùn)行條件 序號(hào) Cr6+/mg/l 加藥前調(diào)pH值 投藥量（質(zhì)量比）Cr6+ FeSO4 7H2O 反應(yīng)后 調(diào)節(jié) pH值 通氣時(shí)間min 備注 1 25 4 1 40 1 50 7 8 攪拌混勻即可 所需壓縮空氣量為0.2m3/min.m3(廢水 )，壓力 80120kPa。 2 25 50 1 35 1 40 10 20 3 50 100 1 25 1 35 15 30 4 100 1 16 1 30 15 30 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 92 頁 硫酸亞鐵石灰法處理含鉻廢水的特點(diǎn)是：除鉻效果好，當(dāng)使用酸洗廢液的硫酸亞鐵時(shí)，成本較低，處理工藝成熟，但產(chǎn)生的污泥量大，占地面積大，出水色度偏高。 4、鋇鹽法 鋇鹽法處理含鉻廢水是利用固相碳酸鋇與廢水中的鉻酸接觸反應(yīng)，形成溶度積比碳酸鋇小的鉻酸鋇，以此除去廢水中的六價(jià)鉻。經(jīng)碳酸鋇處理后的廢水中 含有一定量的殘余鋇離子，可用石膏（ CaSO4 2H2O）進(jìn)行除鋇，生成溶度積更小的硫酸鋇。 技術(shù)條件和運(yùn)行參數(shù)： （ 1）采用鋇鹽及其投加量：一般采用碳酸鋇，也可采用氯化鋇。碳酸鋇不易溶于水，可一次性向反應(yīng)池中投加較多的碳酸鋇，其后陸續(xù)補(bǔ)加直至不能使用時(shí)全部更新。其理論投量比為 Cr6+ BaCO3為 1 3.8（質(zhì)量比），實(shí)際采用為 1（ 10 15）。氯化鋇易溶于水，反應(yīng)速度比碳酸鋇快，為液相反應(yīng)，其理論投量比為 Cr6+ BaCl2為 1 4.7（質(zhì)量比），實(shí)際采用為 1（ 7 9）。 （ 2）攪拌和反應(yīng)：空氣 或機(jī)械攪拌，反應(yīng)時(shí)間采用碳酸鋇時(shí)為 10 20min，采用氯化鋇時(shí)為 10 min左右。 （ 3）廢水的 pH 值；用碳酸鋇為試劑時(shí)，反應(yīng)時(shí)廢水的 pH 值一般控制在 4 5。用氯化鋇時(shí)，反應(yīng)時(shí)廢水的 pH值一般控制在 6.5 7。 鋇鹽法處理含鉻廢水的特點(diǎn)為：方法簡(jiǎn)單，出水水質(zhì)好，但貨源、沉淀分離以及污泥二次污染問題較大，污泥清除周期較長。同時(shí)，由于鋇鹽有毒，因此，如采用這種方法時(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)池、反應(yīng)沉淀池等地下構(gòu)筑物應(yīng)做好防滲漏、防腐蝕等措施，并加強(qiáng)管理，防止由鋇引起的污染。 3.1.2 含鋅廢水的處理 1、堿性 鋅酸鹽鍍鋅廢水的處理 鋅為兩性金屬，在堿性條件下，根據(jù) pH 值的不同存在 ZnO22 和 Zn(OH)2，當(dāng) pH 值調(diào)整到 8 10時(shí)，主要以 Zn(OH)2形式存在。對(duì)含鋅廢水的處理主要是通過對(duì)廢水 pH的控制，使廢水中的 Zn2 與 OH 反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，以沉淀、氣浮、過濾等固液分離方式，或投加適量的混凝劑，結(jié)合凝聚、共沉等原理，達(dá)到去除污染凈化廢水之目的。 一般掛鍍鋅清洗廢水的含鋅濃度為 10 30 mg/l， pH 值 =10 12。鍍鋅前，酸洗廢小型電鍍廠廢水處理工程 第 16 頁 共 92 頁 水中往往由于掛具清洗不干凈等原因也會(huì)帶入鋅，其濃度一般為 5 20mg/l，含鐵量為5 8 mg/l， pH值 =2 3。所以處理含鋅廢水應(yīng)包括以上兩部分清洗廢水。這兩種廢水的混合處理，不但可處理鋅，而且還利用了酸洗廢水，中和了含鋅廢水中的堿，同時(shí)其中鐵所形成的氫氧化鐵，還起到凝聚作用，是十分有利的。 技術(shù)條件和參數(shù) （ 1） 廢水進(jìn)水濃度 一般廢水含鋅濃度不大于 50 mg/l。 （ 2） 反應(yīng)時(shí)的 pH 值 廢水進(jìn)水的 pH值為 9 12，反應(yīng)后最佳 pH 值為 3.5 9.0，可利用酸洗槽的廢鹽酸來調(diào)整 pH值。 （ 3）凝聚劑投加量和混合反應(yīng)時(shí)間 凝聚劑可采用堿式氯化鋁，投加量為 10 15 mg/l（以 Al計(jì)）?；旌戏磻?yīng)時(shí)間宜采用 5 10 min。 （ 4） 補(bǔ)充水量 在運(yùn)行過程中，循環(huán)水中的含鹽量會(huì)不斷增加，含鋅、氯離子會(huì)不斷積累，為了改善循環(huán)水水質(zhì)，每天應(yīng)排放累計(jì)處理水量的 10% 15%的循環(huán)水，補(bǔ)入純水。 2、銨鹽鍍鋅廢水的處理 （ 1）石灰法處理銨鹽鍍鋅廢水 當(dāng)廢水 pH 10時(shí)，氨三乙酸與鋅離子配位的穩(wěn)定性比鈣離子大，而 pH 12時(shí)則相反，氨三乙酸與鈣離子絡(luò)合的穩(wěn)定性比鋅離子大，因此，利用這個(gè)機(jī)理來提高廢水 pH值，增大鈣離子濃度，有利于配位劑與鈣離子配位，使鋅離子釋放出來，然 后形成氫氧化鋅沉淀。據(jù)試驗(yàn)最佳 pH值為 10.95 11.2，鈣鹽用 CaO，投加量為 Ca2+/Zn2+（ 3 4）1，廢水起始含鋅濃度在 150 mg/l以下時(shí)，處理后 Zn2+濃度小于 5 mg/l。 處理時(shí)可用石灰（按計(jì)算量）和氫氧化鈉調(diào)整 pH值到 11 12，攪拌 10 20 min，然后經(jīng)沉淀、過濾。在運(yùn)行中應(yīng)注意 pH 值不能超過 13，否則由于羥基配合物的溶解度增加，使氫氧化鋅重新溶解，使出水鋅含量升高。工程實(shí)踐證明，加石灰調(diào)整廢水 pH 12時(shí)，鋅仍以氫氧化鋅的形態(tài)存在。 （ 2）銨鹽鍍鋅混合廢水處理 將銨鹽鍍鋅廢水與含銅、鎳、鉻和預(yù)處理的酸性廢水等混合后，在酸性條件下，用化學(xué)沉淀法能去除鋅和其他金屬離子，處理后水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。其基本原理可能是由于南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 共 92 頁 氯化銨是中等配位強(qiáng)度的配位劑，能與鋅、銅、鎳等金屬離子配位，但在酸性的混合廢水中配位能力較弱，加堿時(shí)形成金屬氫氧化物的速度又高于形成配合物的速度。 主要技術(shù)參數(shù)： a 廢水含鋅濃度 控制在小于 100 mg/l，這樣處理后的廢水含鋅濃度可小于 5 mg/l，而且其他金屬離子也能符合排放標(biāo)準(zhǔn)。 b 廢水的 pH值 處理前混合廢水必須為酸性，反應(yīng)時(shí) pH值調(diào)整到 9。 c投試劑量 如混合廢水內(nèi)含六價(jià)鉻，則必須投加硫酸亞鐵做還原劑，用時(shí)也可起到凝聚的作用，投加量根據(jù)六價(jià)鉻濃度及廢水中存在的亞鐵離子確定，助凝劑采用陰離子型或非離子型的聚丙烯酰胺，投加量為 5 10 mg/l。 3.2 離子交換處理法 在電鍍廢水處理過程中，離子交換是將廢水中的離子與離子交換樹脂上的離子進(jìn)行交換而被除去，從而使廢水得到凈化。離子交換樹脂交換吸附飽和后進(jìn)行再生。再生是利用再生劑中的離子在濃度占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的情況下，將離子交換樹脂上的離子洗脫下來，使離子交換樹脂恢復(fù)其交換能力。 電鍍含鉻廢水 由于電鍍工藝的不同，廢水中的六價(jià)鉻濃度不同，其他金屬離子和各種陰離子等的成分和含量也有所不同。廢水中的六價(jià)鉻，在接近中性條件下主要以 CrO42 存在，而在酸性條件下主要以 Cr2O72 存在。由于廢水中六價(jià)鉻是以陰離子狀態(tài)存在，因此，可用 OH 型陰離子交換樹脂除去， OH 型樹脂交換吸附飽和失效后，可用氫氧化鈉溶液再生，恢復(fù)其交換能力。廢水中的其他金屬離子，如 Ni2+、 Ca2+、 Cu2 、 Cr3 等（ Mn+）可用 H 型陽離子交換樹脂除去， H 型樹脂交換吸附失效后，可用鹽酸（或鹽酸）再生，恢復(fù)其交換能力。 鍍鋅廢水處 理中，可選用強(qiáng)酸陽離子（ R SO3Na）或弱酸陰離子 (R COONa)，硫酸銅鍍銅廢水可選用弱酸陰離子 (R COONa)。 用 Na型強(qiáng)酸陽離子交換樹脂處理電鍍廢水時(shí)，廢水中的陽離子與樹脂上的 Na離 子進(jìn)行交換，樹脂飽和后用硫酸鈉再生，當(dāng)采用 Na 型弱酸陽離子交換樹脂時(shí)，再生用硫酸，并用氫氧化鈉轉(zhuǎn)型。 離子交換法從本質(zhì)上講是一種濃縮方法。離子交換前廢水的離子濃度 (單位為 mg / L)小型電鍍廠廢水處理工程 第 18 頁 共 92 頁 一般為幾十至幾百，而吸附飽和后樹脂再生洗脫液的離子濃度被濃縮到幾萬，再生液的體積一般占處理水體積的 10%15%。因此采用 離子交換法處理重金屬廢水時(shí)，必須事先考慮再生液的處理問題。 離子交換法的優(yōu)點(diǎn)是，選擇性高，可以去除用其它方法難于分離的金屬離子，可以從含多種金屬離子的廢水中選擇性的回收貴重金屬 ;既可去除廢水中的金屬陽離子，也可以去除陰離子，可以使廢水凈化到較高的純度。這種方法的缺點(diǎn)是，離子交換樹脂價(jià)格較高，樹脂再生時(shí)需要酸、堿或食鹽等，運(yùn)行費(fèi)用較高，再生液需要進(jìn)一步處理。因此，離子交換法在較大規(guī)模的廢水處理工程中較少采用。 3.3 電解法 電解法處理電鍍廢水也屬于化學(xué)處理法的范疇，它主要是使廢水中的有害物質(zhì)通過電解過程 在陰，陽兩級(jí)上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)；或利用電極氧化和還原產(chǎn)物與廢水中的有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的沉淀物，然后分離去除，電鍍含鉻廢水的電解處理就是屬于這種類型；或通過電解反應(yīng)回收金屬，如從電鍍含銀，銅等廢水中回收金屬就是一例。國內(nèi)在 20世紀(jì) 60年代初就開始試驗(yàn)研究，用電解法處理電鍍含鉻廢水。 20 世紀(jì) 70 年代起在全國興起，并在實(shí)踐中不斷得到改進(jìn)，從原來的坐式迂回式改進(jìn)為不易短路的掛式翻騰式，后有改進(jìn)為節(jié)能的雙極性小極距電解法?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了節(jié)約鐵板陽極的不溶性鐵屑的內(nèi)電解法。目前已由定 型，系列處理設(shè)備供應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：電解法流程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)占地少，另外操作也很簡(jiǎn)便與電鍍工藝類似，易于被操作工人掌握，而且回收的金屬純度也高，特別是和用于對(duì)貴金屬的回收。缺點(diǎn)：電解法耗電多，污泥也多，對(duì)于污泥的處理與化學(xué)法一樣難以處置。 3.4 生物法 由于傳統(tǒng)治理方法有成本高、操作復(fù)雜、對(duì)于大流量低濃度的有害污染難處理等缺點(diǎn)，經(jīng)過多年的探索和研究，生物治理技術(shù)日益受到人們的重視。 生物法能夠較好地處理電鍍綜合廢水，使廢水中的六價(jià)鉻、銅、鎳、鋅、鎘、鉛等有害離子得到有效處理，同時(shí)形成沉淀，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，處理 方法簡(jiǎn)單適用，污泥量少。 隨著耐重金屬毒性微生物的研究進(jìn)展，采用生物技術(shù)處理電鍍重金屬廢水呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢(shì)頭，根據(jù)生物去除重金屬離子的機(jī)理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復(fù)法。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 共 92 頁 3.4.1 生物絮凝法 生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外，具有絮凝活性的代謝物。一般由多糖、蛋白質(zhì)、 DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質(zhì)構(gòu)成，分子中含有多種官能團(tuán)，能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。至目前為止，對(duì)重金屬有絮凝作 用的約有十幾個(gè)品種，生物絮凝劑中的氨基和羥基可與 Cu2+、 Hg2+、 Ag+、 Au2+等重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲合物而沉淀下來。應(yīng)用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產(chǎn)生二次污染、絮凝效果好，且生長快、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化等特點(diǎn)。此外，微生物可以通過遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有廣闊的應(yīng)用前景。 3.4.2 生物吸附法 生物吸附法是利用生物體本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子，再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。利用胞外聚合物分離金屬離子，有些 細(xì)菌在生長過程中釋放的蛋白質(zhì)，能使溶液中可溶性的重金屬離子轉(zhuǎn)化為沉淀物而去除。生物吸附劑具有來源廣、價(jià)格低、吸附能力強(qiáng)、易于分離回收重金屬等特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。 3.4.3 生物化學(xué)法 生物化學(xué)法指通過微生物處理含重金屬廢水，將可溶性離子轉(zhuǎn)化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學(xué)法。該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用，將硫酸鹽還原成 H2S，廢水中的重金屬離子可以和所產(chǎn)生的H2S反應(yīng)生成溶解度很低的金屬硫化物沉淀而被去除，同時(shí) H2SO4的還原作用可將 SO42-轉(zhuǎn)化為 S2-而使廢水的 pH值升高。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉淀。有關(guān)研究表明，生物化學(xué)法處理含 Cr 6+濃度范圍為 30 40 mg/L的廢水去除率可達(dá) 99.67%99.97%。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進(jìn)行礦山酸性廢水重金屬離子的處理，結(jié)果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。趙曉紅等人用脫硫腸桿菌 (SRV)去除電鍍廢水中的銅離子，在銅質(zhì)量濃度為 246.8 mg/L的溶液，當(dāng) pH為 4.0時(shí)，去除率達(dá) 99.12%。 3.4.4 植物修復(fù)法 植物修復(fù)法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富 集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量，以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。植物修復(fù)法是利用生態(tài)工程小型電鍍廠廢水處理工程 第 20 頁 共 92 頁 治理環(huán)境的一種有效方法，它是生物技術(shù)處理企業(yè)廢水的一種延伸。利用植物處理重金屬，主要有三部分組成：（ 1）利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉淀或富集有毒金屬；（ 2）利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬活性，從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過空氣載體擴(kuò)散：（ 3）利用金屬積累植物或超積累植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來，富集并輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分。通過收獲或移去已積累和富集 了重金屬植物的枝條，降低土壤或水體中的重金屬濃度。在植物修復(fù)技術(shù)中能利用的植物有藻類、草本植物、木本植物等。 藻類凈化重金屬廢水的能力，主要表現(xiàn)在對(duì)重金屬具有很強(qiáng)的吸附力，利用藻類去除重金屬離子的研究已有大量報(bào)道。褐藻對(duì) Au的吸收量達(dá) 400 mg/g，在一定條件下綠藻對(duì) Cu、 Pb、 La、 Cd、 Hg等重金屬離子的去除率達(dá) 80% 90%，馬尾藻、鼠尾藻對(duì)重金屬的吸附雖然不及綠海藻，但仍具有較好的去除能力。 草本植物凈化重金屬廢水的應(yīng)用已有很多報(bào)道。鳳眼蓮是國際上公認(rèn)和常用的一種治理污染的水生漂浮植物，它具有生長 迅速，既能耐低溫、又能耐高溫的特點(diǎn)，能迅速、大量地富集廢水中 Cd、 Pb、 Hg、 Ni、 Ag、 Co、 Cr等多種重金屬。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)鳳眼蓮對(duì)鈷和鋅的吸收率分別高達(dá) 97%和 80%。此外，還有很多草本植物具有凈化作用，如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。 木本植物具有處理量大、凈化效果好、受氣候影響小、不易造成二次污染等等優(yōu)點(diǎn)，受到人們廣泛關(guān)注。同時(shí)對(duì)土壤中 Cd、 Hg等有較強(qiáng)的吸附積累作用，由胡煥斌等試驗(yàn)結(jié)果表明：蘆葦和池杉對(duì)重金屬 Pb和 Cd都有較強(qiáng)富集能力。 3.5 膜分離技術(shù) 膜分離是指通過特定的 膜的滲透作用，借助于外界能量或化學(xué)位差的推動(dòng)，對(duì)兩組分或多組分的氣體或液體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純和富集。膜分離法處理電鍍廢水一般選用反滲透、超濾及二者的結(jié)合技術(shù)，其關(guān)鍵是根據(jù)分離條件選擇合適的膜。對(duì)于酸性較強(qiáng)的廢液應(yīng)選擇在酸性環(huán)境中，具有較好穩(wěn)定性的芳香族聚酰胺中空纖維膜。（ B 9、 B 10、 B 15）和芳香聚酰肼（ DP 1）膜，對(duì)鍍鎘廢水及含氰等堿性較強(qiáng)的廢液應(yīng)選用耐堿性較好的分離膜。對(duì)于具有較高氧化性的 Cr(VI)的去除則要求膜具有較好的抗氧化能力，一般 Cr(VI)的去除，選用聚苯并咪唑酮（ PBJL）膜和聚砜酰胺（ PSA）膜。 膜分離作為新的分離凈化和濃縮技術(shù)，過程中大多數(shù)無相變化，常溫下操作，有高南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 共 92 頁 效、節(jié)能、工藝簡(jiǎn)便、投資少、污染小等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)于處理熱敏物質(zhì)領(lǐng)域如食品、藥品、和生物工程產(chǎn)品，顯示出極大優(yōu)越性。與傳統(tǒng)分離操作（如蒸發(fā)、萃取或離子交換等）相比較，不僅可以避免組分受熱變性或混入雜質(zhì)，通常還有低能耗和效率高的特點(diǎn)，因而具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，故發(fā)展相當(dāng)迅速，應(yīng)用也越來越廣泛。在國際膜會(huì)議上曾將“在 21 世紀(jì)的多數(shù)工業(yè)中膜過程所扮演的戰(zhàn)略角色”列為專題，進(jìn)行深入討論，并認(rèn)為它是 20世紀(jì)末到 21 世紀(jì) 中期最有發(fā)展前途的高技術(shù)之一。隨著膜組件國產(chǎn)化程度的提高，制約膜技術(shù)發(fā)展的投資額及維修費(fèi)用過高的問題將得到緩解，在加上水回用需求的增加，在未來的電鍍廢水處理工程實(shí)踐中，膜分離技術(shù)將越來越受到人們的重視。但是作為一項(xiàng)新技術(shù)，它的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性究竟怎樣尚需深入探索。目前，膜分離技術(shù)面臨的問題主要是國產(chǎn)膜性能不佳、進(jìn)口膜價(jià)格昂貴、膜易被污染。 3.6 離子浮選法 離子浮選有兩種形式，一種是加入與欲浮選出的離子電性相反的表面活性劑到溶液中，起泡后，表面活性劑與該離子發(fā)生反應(yīng)，形成不溶于水的化合物附屬在氣泡上，浮在 水面形成固體浮渣，然后將固體浮渣和氣泡一起捕獲進(jìn)行分離。另一種是添加能和廢水欲處理的離子形成配合物或螯合物的表面活性劑，使溶液起泡形成泡沫，被處理的元素富集于泡沫再進(jìn)行分離。該方法的特點(diǎn)是可以從很稀的廢水中有選擇的回收各種無機(jī)金屬離子和有機(jī)離子。 3.7 黃原酸法 黃原酸法分為不溶性淀粉黃原酸酯法（ ISX）和纖維素黃原酸法，前者是鈉、鎂型ISX 與廢水中的重金屬離子接觸時(shí)，鍵合在硫上的鈉、鎂離子將與廢水中重金屬離子進(jìn)行交換。重金屬離子取代鈉、鎂而生成重金屬不溶性黃原酸酯沉淀下來，鈉、鎂則游離在水中。有些重 金屬離子 如 Cu2、 Cr(VI)等 的去除是先通過氧化還原反應(yīng)，然后再進(jìn)行離子間的交換才完成的。而纖維素黃原酸法是通過纖維素葡萄糖基經(jīng)化學(xué)改性引入 C S官能團(tuán)制成的纖維素黃原酸鹽完成的，不同金屬元素與纖維素黃原酸鹽親和力不同，并遵循 Cu PbCdNiZnMnMgCaNa，纖維素黃原酸鹽中的鎂和鈉均可被重金屬離子取代。能進(jìn)行以上反應(yīng)的離子有： Zn2+、 Ag+、 Au+、 Ni2+、 Mn2+、 Cr3+、 Fe2+、 Cd2+、Pb2+。 小型電鍍廠廢水處理工程 第 22 頁 共 92 頁 3.8 腐殖酸法 泥炭、褐煤等除去瀝青后，用堿液煮 沸，溶液被染成黑褐色，酸化時(shí)，析出紅褐色絮狀的沉淀，這種物質(zhì)稱為腐殖質(zhì)。 腐殖質(zhì)法處理重金屬廢水的機(jī)理可能是風(fēng)化煤中含有的腐殖質(zhì)具有易與金屬離子配位的活性官能團(tuán)，如羧基和羥基等。這些官能團(tuán)中的 OH A有孤對(duì)電子，羥基上的氫易被具有空電子軌 道的金屬離子所取代。因此。腐殖質(zhì)可作為一種有機(jī)配位體與重金屬離子進(jìn)行配合或螯合。腐殖質(zhì)與重金屬離子的吸附交換主要取決于腐殖質(zhì)分子中的羧基和酚羥基的含量。因而腐殖質(zhì)具有弱酸型陽離子交換和配位能力等性質(zhì)。 3.9 活性炭吸附法 活性炭是由木材、煤、果殼等含炭物質(zhì) ，在高溫和缺氧的條件下活化制成的。在活性炭的晶格間，形成了各種形狀、大小不同的微孔結(jié)構(gòu)與巨大的比表面積，因而具有很強(qiáng)的吸附性能，可有效的吸附廢水中的有機(jī)污染物和金屬離子?；钚蕴刻幚黼婂儚U水，目前主要用于含鉻、含氰廢水。用活性炭處理含鉻廢水，根據(jù)處理水的條件和要求，一般認(rèn)為是利用它的吸附作用和還原作用。除此之外，還有沸石吸附、麥飯石吸附法。 活性炭法處理電鍍廢水的優(yōu)點(diǎn)： a. 活性炭耐酸、耐堿，在高溫下不易破碎，有穩(wěn)定的化學(xué)性能； b. 節(jié)省用水，清洗零件的廢水用活性炭處理后不排放，可重復(fù)做清洗水； c. 投資省，設(shè)備簡(jiǎn)單，占 地面積小，可直接在鍍槽旁邊工作，操作維護(hù)方便； d. 處理費(fèi)用低，活性炭來源廣，并可再生反復(fù)使用； e. 不直接產(chǎn)生污泥，不易產(chǎn)生 二 次污染。 盡管有以上優(yōu)點(diǎn)但還是有不足之處，如廢水中污染物容度較高時(shí)，活性炭再生比較頻繁；長期反復(fù)使用活性炭處理喊含鉻廢水后，處理后水用來做清洗水時(shí)，三價(jià)鉻含量會(huì)增加，影響噸化膜，以及在洗脫液的利用等方面尚需進(jìn)一步探索。 南華大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 92 頁 第 4章 處理工藝的確定 4.1 工藝流程選擇 在處理電鍍廢水的諸多工藝中，化學(xué)法應(yīng)用最為普遍，在國外約占 90以上，中國各種電鍍廢水處理工藝的應(yīng)用比例依次 為化學(xué)法、離子交換法、電解法；化學(xué)法約占40，而且化學(xué)法呈上升趨勢(shì)并逐漸向發(fā)達(dá)國家靠近，離子交換和電解法則呈下降，下降或上升的原因主要在于處理工藝的實(shí)用程度。采用化學(xué)法的廢水處理工程投資約占電鍍工程總投資的 5左右，而離子交換、電解法、反滲透法等廢水處理工程投資約占電鍍工程總投資的 30 40。所以根據(jù)上一 章