文献综述-电镀工业园区废水处理与回用设计.doc

毕业论文：文献综述学生姓名：裘联杰定稿时间：2015-5-14毕业论文（设计）文献综述题目： 电镀工业园区废水处理与回用综述学 院：环境科学与工程学院专 业：环境工程班 级：环工1101学 号：学生姓名：指导教师：二一五年一月电镀工业园区废水处理与回用综述摘 要：随着我国经济的高速发展，制造业的发展带来了大量的污染。各种污染物中，电镀废水具有高排放、高毒性、难治理的特性，尤其值得我们关注。本文对我国电镀工业园区电镀废水的特点、问题以及现阶段常用的工艺(如化学沉淀法、离子交换法等)进行了概述，并对国内工业园废水处理设施两大模式(连续运行、间断运行)的优缺点进行了分析，最后根据现有的相关资料对电镀废水处理的发展方向进行了探讨。关键词：电镀废水；治理现状；处理工艺；优缺点对比 - 11 -Electroplating Industrial Park Wastewater treatment and reuse ReviewAbstract: With the chinese rapid economic development, development of manufacturing has brought a lot of pollution. In various pollutants, electroplating wastewater with high emissions, high toxicity and difficult to control, so its specially worthy of our attention. In this paper, the characteristics of the electroplating industrial park electroplating wastewater, issues and processes used at this stage (such as chemical precipitation, ion exchange, etc.) are outlined. And analyzed the advantages and disadvantages of domestic industrial park wastewater treatment facilitys two modes (continuous operation and intermittent operation). Finally, according to the available relevant information discussed the development direction of electroplating wastewater treatment.Keywords:electroplating wastewater status ; management status ;treatment process ; compare the advantages and disadvantages1 前言1.1电镀废水的来源及水质人类活动在不同领域的发展催生了各领域的污染：基于传统汽油/柴油引擎的车辆排放的烟雾降低了空气质量，造成空气污染和噪音污染；随着人口的增加，为了满足人口增加带来的住宅需求而破坏了森林；未经处理的废水排放到自然水域中造成了水污染多年来的人类活动已危及地球的生态平衡，对人类的健康造成巨大的危害1。随着经济与科技的高速发展，我国已经成为了世界制造业的重心之一，制造业的快速发展同时也带来了大量的污染；在各种污染源中，电镀废水以其毒性大，排放量大，难治理的特性，尤其值得关注。据不完全统计，我国现有1.5万家电镀生产厂，每年排出的电镀废水约40亿，其中未达到国家排放标准的约有502。电镀，就是利用电解原理在金属或非金属表面镀上一层金属或合金的过程，从而对基体起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用3。在电镀过程中会产生成分复杂的废水4，废水中含有铬、镍及氰等有毒物质5，持续污染环境，对人体有严重毒害，处理难度较大。最常见的电镀是镀镍工艺，镀镍工艺的原理如下：电解质：硫酸镍或氯化镍溶于软化水（DMW）。阳极（+ve）：Ni阴极（-ve）：Cu6电镀废水的来源一般为：（1）镀件清洗产生的废水；（2）废电镀液；（3）其他废水，包括刷洗极板洗水，通风设备的冷凝水，以及由于镀槽产生渗漏或操作管理不当所造成的“跑、冒、滴、漏”产生的各种槽液和排水；（4）设备冷却水，冷却水除温度较高外，并未受到污染；（5）金属表面处理：金属表面处理包括表面处理前的清理、电镀、钝化膜保护、机械加工及涂料覆盖等，主要以电镀为主。另外还有废水处理过程中自用水的排放以及化验室的排水等7。1.2电镀废水的特点众所周知，电镀废水污染成分复杂，除含氰废水和酸洗除油废水外，还含有Cu、Cr、Cd、Zn、Ni、Ag、Au等重金属污染物。同时，电镀废水中还含有一定量的光亮剂、添加剂等有机化合物。例如乙醇胺、柠檬酸、乙二醇、苯磺酸、硫脲、酒石酸、炔二醇、EDTA、表面活性剂、香豆素等。这些有机污染物质进入环境，必将会对人类健康和生态环境产生严重的危害8。1.3废水治理以及中水回用的现状1.3.1 废水治理现状 电镀废水的成分复杂，水质水量变化较大。根据电镀废水的治理经验与其现状，一般采取分流分别处理的方式对废水进行治理。通常将电镀废水分为含氰废水、有机废水、酸碱废水、络合废水以及某些没有回收价值的废液。具有回收价值的废液一般会由厂家在车间进行收集。 关于电镀废水的处理问题，国内外都进行了许多研究。早在上世纪70年代，国外就对其治理方法开始进行研究。20世纪80年代，日本、美国、欧洲研究了利用活性炭吸附、反渗透膜过滤、离子交换等工艺来治理电镀废水。从50年代末开始，我国才开始研究电镀废水，上世纪90年代以来，国内在电镀废水吸附剂、处理剂、重金属离子捕集剂和微生物菌剂等方面进行了一些研究。由于电镀废水成分复杂，其处理技术也是多种多样，但总的来讲可分为三大类:化学法、生化法、物理化学法等。当前电镀工业园废水大部分执行GB 21900_2008电镀污染物排放标准，实行达标排放，少部分园区实行零排放。处理电镀废水的方法有很多，主要有化学法、活性炭法、电解法、离子交换法、反渗透法、蒸发浓缩法、电渗析法等9。其中，目前国内外使用最多、最普遍的是化学法。据报道，我国约有41的电镀厂正采用化学法处理电镀废水10。1.3.2 回用水研究现状 现阶段，我国水资源严重匾乏，且水环境污染严重。面对用水需求的增多和水环境污染加重的问题，除了研究节水的新工艺外，回收利用废水，提高水资源利用率，也越来越受到广大研究者的青睐。 工业废水回用就是将废水进行处理后，使其达到生产用水标准，从而可以循环用于工业生产的一种节水方式。目前，发达国家工业水的回用率可达到90%，我国回用水方面的研究起步较晚，发展较慢，工业废水的回用率很低，仅维持在5%到10%之间；且绝大部分的工业废水都是在经过一二级简单处理后，排入大自然，这不仅加剧了环境污染，并且没有充分利用水资源，这是一种对水资源的极大浪费。因此，提高水资源利用率，适当利用回用水，实现废水零排放，已经成为目前急需解决的关键性问题11。2 电镀废水相关处理工艺2.1化学沉淀法化学沉淀法的技术成熟、操作管理较简单，并且可同时去除电镀废水中的多种金属离子，是电镀废水处理中较常用也较经济的方法，如氢氧化物沉淀法和钡盐沉淀法等。2.1.1氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法，是向电镀废水中投加碱性沉淀剂，与重金属离子生成不溶于水的氢氧化物沉淀，继而通过沉淀分离去除。该工艺的优点是其采用的沉淀剂如石灰、碳酸钠等来源广且价格低，其缺点是出水的pH值偏高，生成的沉淀容易再溶解，因此此工艺要严格地控制pH值，进行分段沉淀，对于有可能与重金属形成络合物的阴离子，则需预先去除。2.1.2钡盐沉淀法钡盐沉淀法，本工艺处理的对象主要是六价铬，其中投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等。投加的固相钡盐和废水中的铬酸接触后发生反应，生成溶度积比所加钡盐的溶度积小的铬酸钡，从而去除废水中的六价铬12。2.1.3铁氧体法铁氧体法，使废水金属离子形成铁氧体晶粒而沉淀析出。铁氧体即铁金氧磁铁,是复合金属氧化物的一类,具有磁性。因为构成这类物质的一般是铁和氧,所以,称其为铁氧体。铁氧体分为天然矿物和人造产品两类。人造产品，即磁性瓷和磁质瓷。工艺过程可以分为投加铁盐、调整pH值、通氧加热转化沉渣、固液分离和沉渣处理等部分。铁氧体法在处理单一金属离子及含多种金属离子的混合电镀废水时均取得了良好效果。此法利用过量的FeSO4作为还原剂，在一定酸度下使废水中的多种金属离子形成铁氧体晶粒沉淀析出，使废水得到净化。此法的优点是硫酸亚铁的货源广、需要的设备简单、处理量大且净化的效果好。但产泥量大，技术条件较难控制，处理成本也较高13。2.2生物法微生物法治理电镀废水，是利用微生物功能菌通过还原、吸附、絮凝、包藏、络合和螯合等作用将废水中的重金属离子富集于功能菌的表面从而去除废水中的重金属离子。在培菌池中加入专用生长剂使功能菌不断生长繁殖，保障连续大规模用菌需求。功能菌的菌液与电镀废水混合发生作用，将废水中的重金属离子吸咐沉淀去除。在富集回收重金属离子的同时，功能菌对pH的缓冲作用，使治理后的pH值始终保持在6-9之间。由于微生物生长容易控制，生长繁殖的速度快，其生长所需的营养成本低、用量少，决定了其运行的费用较低。利用微生物重金属工业废水进行处理的研究起源于二十世纪80年代，这是一个新兴的研究领域。生物法处理电镀废水和传统的化学法、电解法和离子交换法相比，有经济效益和社会效益优势。2.3离子交换法离子交换法，指利用离子交换树脂将废水中的阴 、阳离子除去。本法较化学沉淀法而言具有能耗低，不产生污泥等优点，但是它不能产生浓度较高的溶液返回电镀槽，也无法除去清洗业液中的有机物，所以产水即使用于回用也无法满足生产补给水要求。2.4电解法电解法处理电镀废水时，在电场中溶液中的正离子迁移到阴极，负离子迁移到阳极。溶液中的金属离子在阴极上得电子然后以金属形式析出，从而达到净化污水的目的。此法是电镀废水处理的各种方法中比较成熟的处理技术，具有操作简单，生成污泥少，无二次污染能有效去除和回收重金属离子的优点。工艺流程如下：电镀废水调节池电解槽初沉池沉淀过滤池1沉淀过滤池2达标排放15 2.5 各种处理方法比较表1电镀废水各种处理方法比较工艺方法离子交换法电解法化学法化学法+沉淀生化法投资成本高低中等中等高工艺流程复杂一般较复杂较复杂简单占地面积少少多多大处理效果好不清尚可较好较好出水水质好不清一般一般较好运行成本较高不高高高较高污 泥 量少，可回收少，可回收大大少设备维护复杂费用高需经常处理更换电极需耐腐蚀设备需耐腐蚀设备简单工艺弱点操作复杂处理能力小处理能力受限小规模药剂费高一级达标较难药剂费用高母菌难培养稳定性差2.6尚处试验阶段的处理工艺2.6.1 生物炭吸附和磁分离处理工艺利用桉树叶提取精油后剩余的桉叶渣制备磁生物炭：（1）能有效并低成本地处理铬（II），总铬，镍（II）和铜（II），(2)解决了吸附处理法的分离技术难题和（3）易于操作和占用空间小16。工艺流程如图1：图1 生物炭吸附和磁分离处理工艺流程2.6.2 臭氧氧化、曝气生物滤池组合工艺结合臭氧氧化和曝气生物滤池处理电镀废水，BAF耐氰化物毒性的能力高于其他的生物反应器。此外，向含氰电镀废水中添加葡萄糖可提高BAF的除污效率。含氰电镀废水中的氰化物可作为微生物的氮源。第一曝气生物滤池-臭氧氧化池-第二曝气生物滤池（BAF1-BAF2）17。工艺流程如图2。2.7相关技术膜分离技术18-21。是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。污水处理中常用的膜技术包括微滤、超滤、纳滤和反渗透4种。其中超滤是目前水厂最有应用前景的水处理技术，MBR膜的孔径d在0.01-0.02m之间，属于超滤膜一种。MBR膜生物反应器是一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺，将膜分离设备置于污水处理池中，活性污泥和大分子有机物质被截留，能有效提高活性污泥浓度，与传统活性污泥法比较，可省略沉淀池，缩短水力留停时间，提高水处理效率。图2 臭氧氧化、曝气生物滤池组合工艺流程3 水处理设施的营运模式据了解，国内工业园废水处理设施的模式大致分成两类连续运行和间断运行。经过统计发现，珠三角、长三角和内地的工业园基本都采用了连续运行的模式，即连续进水、连续出水。具有代表的工业园有广东江门崖门电镀工业园、惠州龙溪工业园等。间断运行模式需设置集水池，收集池，处理池，各工序间断独立运行。调查结果显示，仅有江西赣州钴钼稀有金属产业基地下属的稀土深加工表面精饰集控区采用了间断运行模式22。两种模式对比见表3。表3间断运营与连续运营的优缺点对比营运模式优点缺点间断营运废水水质可控，水质容易达标基础建设成本高，需建设足够容积的水池可以根据污染物浓度适当加药，化学药剂成本低自动化程度差单位废水处理成本低人工成本较高园区初期至满园期，设施间断运行，电耗可控，成本低要求营运人员有较高的素质缓冲能力强，受进水水质波动的影响小废水处理效率低连续营运基础建设成本低废水水质不可控，水质难达标运行人工少，人工成本低化学处理成本高可实现高度自动化园区初期至满园期，设施连续运行，电耗高，成本高废水处理效率高单位废水处理成本高-受进水水质波动的影响大4 总结当前环境污染日益严重，如何有效处理电镀废水依然是一个摆在我们面前的非常严峻的问题。由于电镀废水中重金属离子以及氰化物等有毒物质含量很高，其潜在的价值和不妥善处理所造成的危害都极高。加强电镀废水的处理以及回用，达到减少甚至消除其对环境的污染的处理效果，是我国电镀企业发展的必然趋势。随着国内电镀工业的高速发展，我国制定的相关环保的要求也日益提高，为了同时实现经济效益和环境效益，电镀废水处理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济三点的整合阶段。电镀废水中各种污染物成分复杂，采用单一的处理方式效果较差，未来电镀废水处理将突出以下几个方面：(1)电镀工艺应以清洁生产为目标，并变末端治理为全过程控制。在保证产品质量的前提下，尽量采用低毒或无毒物质，以使处理过程中产生的污染最小化。尽量实现闭路循环和循环利用水，以减少排放量。(2)我国目前关于电镀废水的治理技术还是比较薄弱的，国内外有很多相关的研究，应从实际出发，选择合理的处理方法，从而达到社会效益、经济效益和环境效益三者的统一。(3)针对电镀废水水质水量变化较大这一特点，我们应对电镀园区的污水进行分类收集和预处理。然后混合进行深度处理。综述参考文献1 Husain, Arshad,Javed, etal.Characterization and treatment of electroplating industry wastewater using Fentons reagent.J.Journal of Chemical & Pharmaceutical Research,2014,Vol.6:622-6272 黄其祥,胡衍华,徐凑友,黄建辉.电镀废水处理技术研究现状及展望J.广东化工,2010,(第4期)3 森林电镀废水处理的研究进展J广东化工，2010，(08)：142-144.4 杨志泉，刘国林，周少奇电镀废水处理工程应用J工业水处理，2010，(07)：75785 王亚东，张林生电镀废水处理技术的研究进展J安全与环境工程，2008，(03)：69726 B.Besselievre, Edmund, “Treatment of Industrial Waste”, 19987 王军侠,唐小宇,张卫涛.浅谈电镀废水的主要成分和危害J.中国化工贸易,2014,(第16期).8 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