电镀废水的设计问题
文本
江苏省邹敏环境科学研究所
南京嘉庆环保工程有限公司吴小祥
摘要:将高压脉冲电絮凝-硅藻土新工艺应用于2000t/d电镀混合废水的治理工程中。Cr6+、Ni2+和Cu2+的去除率分别达到99.77%、99.90%和～100%，各项指标均达到排放标准。与传统的化学法相比，该工艺具有处理能力强、速度快、节省土地、操作方便、运行可靠、投资少、处理成本低等特点。
关键词:高压脉冲电絮凝硅藻精土电镀综合废水
一.前言
目前，我国部分地区重金属污染严重，这是由于电镀生产企业多且分散，废水实际排放率不高造成的。重金属离子，如六价铬、镍、铜、锌、镉等，毒性很大，会对人、动物和农作物造成严重危害。因此，电镀废水的过量排放对环境造成了非常严重的影响，必须引起高度重视。
目前国内外处理电镀废水的几种方法中，铁氧化法方便，原料便宜，但出水色感差，污泥量大；电解法投资大，电耗高，不经济；离子交换法和膜法水质较好，但树脂和膜的再生和更换操作复杂，难以掌握。与其他方法相比，化学法是一种成熟可靠的处理工艺，但它要求自动化程度高，工艺流程复杂。必须按铬系、氰系、酸碱、油、磷分类后才能综合处理，设备多，工艺流程长。此外，化学法必须添加多种化学品，导致操作繁琐，产生大量废渣。为了解决这些问题，我们提出了高压脉冲电絮凝-硅藻土电镀综合废水处理新工艺和新技术，并在浙江易蓉汽油机配件有限公司得到成功应用
二、项目概述
1，工艺流程和加工设备
浙江易蓉汽油机零部件有限公司电镀废水综合排放量为2000t/d，排放标准应符合《废水综合排放标准》(GB8978-96)中表1和表2的一级排放标准。原废水处理系统采用化学工艺。由于电镀生产工艺无法分流各类废水，且原废水中重金属离子浓度高，原处理系统达不到设计目标。表1为实测原污水水质指数。
表1原污水水质
项目phcodcr(毫克/升)Cr6+(毫克/升)Ni2+(毫克/升)Cu2+(毫克/升)
平均值为2.13 ~ 10.65 348.5 28.6 362.3 5.0。
变化范围为142 ~ 871 14.5 ~ 63.6 15 ~ 985 1.18 ~ 15.7。
改造后的废水处理系统采用高压脉冲电絮凝-硅藻细土新工艺，工艺流程如图1所示。
图1流程图
高压脉冲电凝机是该工艺中的关键设备。* * *新增四台，3用1备用，单台处理能力30t/h，净尺寸3000×3000×3000mm。混凝反应沉淀池利用现有设备，增加1硅藻精土干粉加药装置，更新PAM加药设备。
2、治疗效果
系统于2004年1月5日开始试运行，环境监测站于2004年2月27-28日对改造工程进行了验收监测。结果如表2所示。
表2电絮凝装置出口和主出口水质监测结果
监测点pH值Cr6+(毫克/升)Ni2+(毫克/升)Cu2+(毫克/升)
电凝机平均出口值为4.32 ~ 5.83 0.018 91.662 . 23。
变化范围为0.014 ~ 0.02067.4 ~ 161.60 ~ 2.85。
去除率(%) 99.94 74.8 55.4
总出口平均值为6.72 ~ 7.34±0.066(注1) 0.68
变异范围为0.055～0.093 0.058～0.88 < 0.05
去除率(%) 99.77 99.90 ~100
注1:主排放口Cr6+浓度高于电凝单元出口，主要是由于清水池、排放口、管道沟内积累的污泥中Cr6+释放所致。
3.加工成本
直接运行费用为1.65元/t废水，其中:电力废水0.5元/t，极板消耗废水0.7元/t，酸、碱、PAM、硅藻精土等化学品废水0.45元/t。加上维护和折旧，处理成本约为2元/t废水。
三、高压脉冲电凝和硅藻细土作用的原理
1、高压脉冲电凝技术的原理
该技术突破了传统的低电压大电流电解方法，采用高电压低电流——高压脉冲电凝聚(HVES)。该方法采用电化学原理，借助施加的高电压产生电化学反应，将电能转化为化学能。废水中的有机或无机物质通过单一的电凝聚装置发生氧化还原反应，然后凝聚、浮选使污染物与水分离，可有效去除电镀废水中的Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+、CN、油、磷酸盐和COD、SS。
高压脉冲电凝设备以可溶性金属铁为极板，废水进入电凝机，水溶液在直流电的作用下解离成H+和OH-。以下反应发生在电凝机的每个电解单元中，无需定量给料。
1.1的还原反应可以去除Cr6+和色度。
阴极上发生还原反应，产生氢分子。
2H+2e→2H→H2↑
这种新生态(H)不仅具有很强的还原能力，还能将六价铬还原为三价铬，并通过氢氧化铬沉淀将其去除。对于很多以氧化成分为主的颜料染料，可以还原成无色物质，去除废水中的色度。
cr2o 72-+6e+14H+→2cr 3 ++ 7H2O
CrO42-+3e+8H+→Cr3++4H2O
Cr3++3OH-→Cr(OH)3↓
1.2去除重金属离子
重金属离子和电解水中的OH-生成金属氢氧化物，形成固体沉淀。
Cu2 ++ 2OH–→Cu(OH)2↓
Ni2 ++ 2OH–→Ni(OH)2↓
Cd2+2OHˉ→Cd(OH)2↓
Zn2 ++ 2OH–→Zn(OH)2↓
1.3氧化反应可以去除COD和CN-
阳极板的主要反应:
Fe -2e→Fe2+
4OH –- 4e→2H2O+2O→2H2O+O2↑
阳极产生的新生态[O]具有很强的氧化能力，可以氧化水中的有机或无机化合物，去除水中的COD。随着新生态(O)作为氧化剂在阳极上释放，CN-被氧化，氰化物被分解。
CN—+ 2OH -2e→CNOˉ+ H2O
2cno-+4OH-6e→2co 2+N2+H2O
1.4脱磷
通过电化学作用从铁板上析出的Fe2+被氧化成Fe3+与磷酸盐反应沉淀，并能与其他金属形成* * *沉淀，达到最佳的除磷效果。
Fe3+PO43–→fepo 4↓
1.5混凝去除SS
从阳极板上的金属板解离的Fe2+与氧气反应生成Fe3+，并且Fe(OH)3沉淀。
Fe2 ++ 2OH——→Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓
上述反应生成的Fe(OH)3活性很强，能与水中的有机、无机杂质凝聚生成胶状羽毛，从而去除废水中的悬浮物，对于废水中难以沉淀的悬浮物和细小离子的混凝去除效果优于铝盐和铁盐混凝剂。
1.6浮选去除油脂和胶质
在电絮凝过程中，阳极和阴极表面不断产生氧气和氢气，并以细小气泡的形式逸出，可附着在废水中的絮体和油类上，使其密度降低并浮至水面，产生气浮。与传统的气浮释放器相比，溶气水产生的气泡更小，效果更强。
2.硅藻土技术在电镀废水处理中的作用。
由于电絮凝技术处理后的上清液受pH值影响，仍有部分重金属离子如Ni2+、Cu2+存在。一般来说，为了进一步去除这些重金属，常规的方法是通过加碱将废水的pH值提高到9.5或更高，然后通过加酸将pH值调节到6~9。但如果加入硅藻精土处理剂，当pH值在7.5左右时，可以获得较高的重金属离子去除率。在实际工程中，该装置对Ni2+的去除率达到99.925%，出水Cu2+小于0.05 mg/L..
硅藻在清洗过程中与硅藻产生的杂质分离去除，使硅藻表面已经平衡的电位形成不平衡电位。水处理时，将硅藻细土处理剂少量加入污水中，然后在高速搅拌或吸污水的泵叶片的转动下，瞬间分散在水体中。硅藻表面不平衡的电位可以中和悬浮颗粒的带电，使其排斥电位被破坏，与硅藻形成妙玉。产生潜在的中和作用和沉淀作用，较大的絮体在重力作用下凝结沉淀到底部。再加上硅藻巨大的表面积，巨大的孔容，强大的吸附力，金属离子吸附在硅藻表面，形成链状结构。由无定形活性二氧化硅组成的硅藻具有在水中聚集并自由沉降成硅藻絮凝物的性质。此外，硅藻细土改性产生的絮凝作用加快了硅藻絮体的沉积速度，能在短时间内下沉并与水分离，从而去除重金属离子。
四、特点和先进技术
(1)电镀线产生的各种废水都可以集中在一个废水调节池中，不同于用化学方法分别处理不同的废水。这是因为电絮凝系统可以对电镀废水中的有机和无机污染物进行还原、氧化、中和、絮凝、去除和分离，完成混合废水的处理。
(2)废水处理系统工艺流程短，设备占地少，一次性投资少。
(3)对电镀生产线产生的各类污染物具有相当的安全系数和抗冲击负荷能力。当废水水质发生变化时，调节灵活，应变快。
(4)高压脉冲电凝法突破了传统的电解法固定电极板，设备可以定时自动交换激活阴阳极板。可撕式极板钝化膜彻底解决了国内外电解设备中极板钝化的共性问题。两块极板互换，不仅延长了电极的使用寿命，减少了耗材，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、液位的自动控制和酸、碱、药剂的自动添加。
(6)运营成本低。综合处理费用约为2.0元/废水，仅为化学和其他处理方法的1/5 ~ 1/3。
动词 （verb的缩写）结论和讨论
(1)高压脉冲电絮凝-硅藻土电镀综合废水处理新工艺新技术工艺简单，处理电镀综合废水能力强，速度快，占地省，操作方便，运行可靠，处理成本低。
(2)处理后的出水不仅达到排放标准，而且可以部分回用生产，节约水资源，具有良好的环境效益和经济效益。
(3)从目前工程运行的经验来看，控制废水进入电凝聚机的合适pH值是非常重要的。最佳pH值为3~5，pH值高于6时，电极板容易钝化，影响处理效果。
(4)当废水水质发生变化时，电凝机的电流必须相应调整。目前只能手动控制，需要进一步深入研究，实现完全自动控制，保证处理效果。