电镀废水处理工艺

电镀废水处理工艺
国内外处理电镀废水方法比较多，如化学法工艺传统成熟，但流程复杂，操作环节多，劳动强度大。因配制、投加药剂污泥量大，运行费用高，且处理COD、油、磷酸盐、Cu2+、Ni2+等污染物不易达标。生化法工艺简单，处理成本低，产泥量少，但存在对操作管理的要求高、对水质波动的适应能力差等弱点。针对这些问题，2003年我公司首次在浙江益荣汽油机零部件有限公司采用高压脉冲电凝＋硅藻精土处理系统，对该公司的电镀综合废水进行改造。经过一年多时间的实际运行，各项指标均达到排放要求。显示出了该系统的先进性和优越性，主要体现在：（1）出水水质稳定，处理效果好；（2）各类废水可以混合处理；（3）维护管理方便，自动化程度高；（4）处理成本低。为此，本方案根据项目的特点，在结合化学法工艺的基础上，采用高压脉冲电凝＋硅藻精土处理电镀混合废水的新工艺、新技术，使整个处理系统的可靠性和经济性达到一个新的高度。
1、高压脉冲电凝技术
    高压脉冲电凝技术是当今世界新一代高级氧化与还原水处理技术。该技术采用高电压低电流，突破了低电压高电流的传统电解法。它利用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，对废水中的有机或无机污染物质进行氧化及还原反应，进而凝聚、浮除将污染物从水体中分离，可以有效地去除表面处理废水中的CODCr、Cu2+、Cr6+、Ni2+、SS、油、磷酸盐等各种有害污染物。
    电凝技术依据电解及电凝聚原理，是以可溶性金属铁为极板，废水进入电凝系统在直流电的作用下，水溶液离解为（H+）与（OH－）。
    电凝系统每个电解单元发生如下反应。
1) 除六价铬
阴极上发生还原反应，产生氢分子，并有二价及三价铁析出。
反应式如下：
2H＋+2e→2H→H2
此种新生态氢[H]具有很强的还原能力，将六价铬还原成三价铬，然后以氢氧化铬沉淀去除。
Cr2O72－+6Fe2＋+14H＋→2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO42－+3Fe2＋+8H＋→Cr3++3Fe3++4H2O
Cr3++3OH－→Cr(OH)3↓
Fe3++3OH－→Fe(OH)3↓
2) 除重金属离子
金属极板受电化学作用，以离子状态溶于水中，电解过程中H＋大量消耗，OH－逐渐增多，电解液逐渐变为碱性，（PH：7～9）并生成稳定氢氧化物沉淀。
Cr 3++3OH－→ Cr (OH)3↓
Cu2++2OH－→Cu(OH)2↓
Ni2++2OH－→Ni(OH)2↓  
3） 除磷
铁极板受电化学作用析出的Fe2＋被氧化成Fe3＋和磷酸根反应沉淀，而且能与其它金属形成共沉淀达到最好的除磷效果。
Fe3＋+PO43－→FePO4↓
4） 混凝作用除SS
可溶性金属极板在阳极上解离出的Fe2＋与水溶液中离子作用，生成的Fe(OH)3。反应式如下：
Fe2＋+2OH－→Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓
上述反应产生的Fe(OH)3活性很强，能与水中有机和无机杂质凝聚产生胶羽，以去除废水中悬浮物。比铝盐、铁盐之混凝剂对废水中的悬浮物以及难于沉淀的细微离子等凝聚去除效果更好。
5） 气浮作用去除油脂和胶体
在电凝过程中，阳极与阴极表面不断产生氧气和氢气，并以微细气泡形式逸出，可以粘附于废水中的絮状物及油类物质，令其比重变小，浮至水面，产生气浮作用，它比传统气浮法用释放器溶气水产生的气泡微小，效果更强。
2、硅藻精土技术
硅藻土是古代单细胞低植物硅藻的遗骸堆积后，经过初步成岩作用而形成的具有多孔性的生物硅质沉积岩。过去硅藻土作为过滤材料在许多领域已得到成熟应用，但将硅藻土作为废水处理的新材料尚属新的尝试。通过选矿去除杂质富集成硅藻精土，它的主要成分是：非晶体的SiO2，并含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等金属氧化物。研究中发现，硅藻精土是由不导电的非晶体型二氧化硅组成的硅藻壳体富集而成的，粒径极为微小，有效比表面积较大。

在废水处理应用中，硅藻精土通过表面改性成为硅藻精土水处理剂，针对不同的废水水质，硅藻精土处理系统与其他相配合的处理工艺有机结合，组成一套合理的处理工艺，达到高效低耗的综合效果。硅藻精土在电镀废水处理过程中的作用主要表现如下：
硅藻精土处理系统具有集絮凝、吸附和过滤为一体的功能，对污水中的COD、SS、重金属有很强的去除能力。由于硅藻表面的不平衡电位能中和悬浮粒子的电荷，使其相斥电位受到破坏而与硅藻形成胶羽，凝集成较大的絮花。另一方面，由于其巨大的比表面积和表面吸附性，脱稳胶体极易被吸附到硅藻土上，且附着了污染物质的硅藻土颗粒间相互吸附能力大，可快速形成粒度和密度较大的絮体，且絮体的稳定性好。在特制专业设备中，絮体能形成一个稳定的、致密的悬浮污泥滤层，污水经过设备内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后得到进一步净化。
硅藻精土处理电镀废水的最大特点是在pH＝8左右时，对Cu2+、Zn2+、Ni2+等重金属离子有很高的去除率。
本工艺中高压脉冲电凝是主导工艺，硅藻精土技术是把关关键技术，二者相辅相成有机结合，使电镀废水得到高度净化，各项指标达到一级排放标准。
3、实际工程处理效果及处理成本介绍
3.1处理效果
表3－1是浙江***零部件有限公司电镀废水改造工程验收监测报告中的监测数据汇总。验收监测时在工艺过程中只设了电凝机出口一个监测点，从标准可以看出电凝机一步对Cu2+、Cr6+、Ni2+特别Cr6+是有良好的去除效果。
表3－1  浙江***零部件有限公司电镀废水处理效果
监测点位 CODcr pH Cr6+
（mg/L） Ni2+
（mg/L） Cu2+
（mg/L）
电凝机
出口 平均值 800 4.32～5.83 0.018 91.66 2.23
 变化范围   0.014～0.020 67.4～161 1.60～2.85
 去除率%   99.94 74.8 55.4
总排口 平均值 <100 6.72～7.34 0.066（注1） 0.68 <0.05
 变化范围   0.055～0.093 0.058～0.88 <0.05
 去除率%   99.77 99.90 ～100
（注1：因有其他杂质干扰，但水质均达标）
3.2处理成本
经浙江****有限公司核算，直接运行费用为1.65元/t废水，其中：电费0.5元/t废水，极板消耗0.7元/t废水，酸、碱、PAM、硅藻精土等药剂费0.45元/t废水。加上维修和折旧，处理成本约为2元/t废水。
4、工艺技术特点及先进性
（1）电镀线上产生的各类污水可集中到一个废水调节池，不同于化学法对不同废水分别进行处理。这是由于电凝系统对电镀综合废水中的有机物和无机污染物具有还原、氧化、中和、絮凝、浮除分离等功效，完成混合废水的处理。
（2）废水处理系统工艺流程简短，设备占地小，一次性投资少。
（3）对电镀生产线产生的各类污染物有相当的安全系数及抗冲击负荷能力。当废水水质量变化时，调整灵活，应变快速。
（4）高压脉冲电凝法突破传统电解法固定使用极板，设备可定期自动将阴阳极板互换与活化。可撕裂极板钝化膜，彻底解决了极板钝化这一国内外电解设备普遍存在的问题。不仅两极板互换延长了电极寿命，减少耗材，而且省电，仅为普通电解法的1/15～1/20。
（5）自动化程度高。处理系统可实现pH、ORP、液位等自动控制和自动加酸、加碱、加药等。
（6）运行费用低。综合处理成本约为2.0元/废水，仅为化学及其它处理方法的1/5～1/3。