电镀废水处理课程设计说明书

1、绪论1设计说明书1.1工程概况（1）电镀工艺及废水的产生电镀是将金属通过电解方法镀到制品表面的过程电镀是工业上通用性强、使用面广的行 业之一。常用的镀种有镀银、镀铜、镀俗、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金和镀锡.无论哪种 镀种或镀件，电镀工艺人体上相同。在电镀过程中，除油、酸洗和电镀等操作以后，都要用 水清洗电镀废水来源于电镀生产过程中的镀件清洗、镀件过滤、镀件液以及由于操作或管理 不善引起的''跑、冒、滴、漏”；另外还有地面冲洗、通风冷凝等。（2）电镀废水的性质及危害电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素 有关电镀废水的水质复杂，成分不易控制

2、，其中有毒有害的物质有镉、铭、银、铅、亂化物、 氟化物、铜、锌、鎰、碱、酸、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表面活性剂及磷酸盐等。 这些废水进入水体，会危及水生动植物生长，影响水产养殖，造成人幅度减产甚至鱼虾绝迹: 或是破坏农田土壤，毁坏心稼，并通过食物链危害人类健康；或是进入饮用水源，在人体内 积累，轻者引起慢性中毒，重者导致死亡。2企业简介东莞市市区污水处理厂位于南城区石鼓村王洲，是东莞市目前采用二级处理、口处理生 活污水设计能力20万吨的一家最人的国有污水处理厂。占地面积15. 42万平方米，截污主干 管总长度为14. 77Km,管径为DI400mm至D2600mm；收水范围：莞城区、南

3、城区、万江区南面 组团、东城区（牛山片区、桑园、周屋、温塘片区除外）的全部生活污水；服务面积62. 95 平方公里,服务范I制现状人H 49. 96万人。外管辖新基污水泵站、珊洲河污水泵站两座和管网 的维护。两期工程建成，一期采用厌氧一氧化沟工艺（A/0工艺），处理能力为10万吨/口； 二期釆用缺氧、厌氧一氧化沟工艺（¥/0工艺），处理能力为10万吨/口。经该厂处理后的尾 水，由市环保监测站常规抽样检验，水质符合国家城镇污水处理污染物排放标准 （GB18918-2002） 一级 B 标准。3自然状况（1）东莞市属亚热带季风气候，长夏无冬，口照充足，雨量充沛，温差振幅小，季风明 显。（

4、2）各地的年日照时数在1288.51780.0小时之间,年平均气温在22.7*C23.6°C之间。（3）各区的总降水量在1547.42074.0亳米之间。一年中23月份日照最少，7月份日 照最多。雨量集中在49月份，其中46月为前汛期，以锋面低槽降水为多。79 月为后汛期，台风降水活跃。（4）东莞市主要河流有、寒溪水。市境96%属东江流域。（5）东莞市地质构造上,位于北东东向罗浮山断裂带南部边缘的北东向人断裂南西部、 东莞断凹盆地中。地势东南高、西北低。地貌以丘陵台地、冲枳平原为主，丘陵台地占 44.5%,冲积平原占43.3%,山地占6.2%o东南部多山，尤以东部为最，山体庞人，分割

5、 强烈，集中成片，起伏较大，海拔多在200600米，坡度30°C左右，中南部低山丘 陵成片，为丘陵台地区；东北部接近东江河滨，陆地和河谷平原分布其中，海拔30 80米之间，坡度小，地势起伏和缓，为易于积水的埔田区；西北部是东江冲积而成的 三角洲平原，是地势低平、水网纵横的围田区；西南部是滨临珠江II的江河冲枳平原， 地势平坦而低陷，是受潮汐影响较大的沙咸田地区。4设计依据及设计任务1.4.1设计题目电镀废水口处理量20011? I艺方案的确定1.4. 2设计水质总铭：30mg/L； Cr6: 16 mg/L； SS： 50 mg/L： pH： 34；总鼠：30 mg/L；总锌 25

6、mg/L.1.4.3设计依据东莞市市区污水处理厂处理后的尾水水质符合国家城镇污水处理污染物排放标准 （GB18918-2002） 一级B标准。查找有关资料得到该厂水质排放标准：总铭W1.5mg/L；六价 馅 W0. 5 mg/L； ss20 mg/L： PH 69；总鼠$0. 5 mg/L；总锌2.0 mg/L.1.4.4设计要求1、执行水污染控制工程课程设计教学大纲；2、查阅相关文献5篇以上.3、分组进行方案论证，确定工艺流程；4、独立完成流程物料衡算；5、图纸：画出工艺流程图；6、针对主要构筑物进行选型，并具体说明；7、格式要求符合科技论文撰写规范.2工艺确定及方案论证2. 1几种常见处理

7、方法的介绍和比较2.1.1化学法化学法是借氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒、有害的物质分解为无毒、无害的物质 或将重金属经沉淀和浮上法从废水中除去。主要有以下几种：1）还原沉淀法在电镀废水治理中最典型也最主要的是对含珞废水的治理。其方法就是在废水 中加入FeSOi, NaHSOs, NazSOs, SO,或铁粉等使Cr"还原成Cr",然后再加入NaOH或石灰乳沉淀 分离。该法优点是设备简单，投资少处理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。2）氧化破亂法是对含鼠的废水进行氧化化学处理，如碱性氧化法、过氧化物法、水解法、臭 氧处理法、电化学氧化法等。而又以碱性氧化法应用最广。3）

8、中和法主要用来处理电镀厂的酸洗或碱洗废水。常有自然中和法、投药中和法、过滤中和 法和滚筒式中和法等。另外用电石渣作为中和剂处理酸废水也有较好的效果，同时可以达到 以废治废的目的。4）腐蚀电池法是基于电化学中的的腐蚀原理来处理电镀废水中的辄或俗离子。具体又可分为 微观和宏观腐蚀电池法，前者是指在金属表面存在许多极微小的电极而形成的电池，后者指 肉眼可见的大电池。5）化学气浮法的原理是利用压力容器工作水骤然减压释放的大量微气泡，与加药混合后产生 的凝聚状物黏附在一起，使其比重小于水而浮到水面上成为浮渣排除，从而使废水得到净化 2.1.2化学沉淀法化学沉淀法技术成熟、操作管理简单，可同时去除电镀废水

9、中的多种金属离子，是电镀废 水处理中较常用、经济的方法，如氢氧化物沉淀法、领盐沉淀法等.1）氢氧化物沉淀法氢氧化物沉淀法是在电镀废水中投加碱性沉淀剂，使废水中的重金属生成不溶于水的氢 氧化物沉淀，继而分离去除。该工艺的优点是所采用的沉淀剂石灰、碳酸钠等，来源广、价 格低，其缺点是出水pH值偏高，易导致生成的沉淀再溶解，因此要严格控制pH值，分段沉淀. 对于有可能和重金属形成络合物的阴离子则需预先去除.2）籾盐沉淀法换盐沉淀法处理的主要对彖是六价铭，投加的沉淀剂有氯化顿、硫化领和碳酸饮等利用 所投加的固相顿盐与废水中的铭酸接触反应，生成溶度积比所加饮盐的溶度积小的俗酸领， 从而去除废水中的六价洛

10、习.3）铁氧体法铁氧体法则对单一金属离子及含多种金属离子的混合电镀废水的处理，均取得了良好效果. 此法利用过量的FeSO/乍为还原剂，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货源广、设备简单、处理量大且净化效果 好.但产泥量大，技术条件较难控制，处理成本较高.2. 1.3生化法微生物法治理电镀废水是利用微生物功能菌将电镀废水中的金属离子通过还原、吸附、 絮凝、包藏、络合和螯合作用，将废水中的重金属离子富集于功能菌的表面而达到去除废水 中的重金属离子.功能菌在培菌池中通过加入专用生长剂使其不断生长繁殖，保障连续大规模 用菌需求功能菌的菌液与

11、电镀废水混合发生作用，将废水中的重金属离子被菌体吸咐沉淀去 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.由于微生物的生长易控制，生长繁殖速度快，其生长所需营养成本低、用量少，决 定了运行费用低.微生物法治理电镀废水是一项新技术，现仍在发展中，在发展过程中，此处理效呆将 会越来越好。微生物法和传统的化学法、电解法、离子交换法相比，微生物处理电镀废水有 十分优越的经济和社会效益.1）投资成本低在严格达标情况下，由于微生物法工艺流程简单，土建工程量少，设备设施简单可靠，因此 较传统法投资成本低.2）运行成本低由于功能菌生长易被控制，生长速度快，其生长

12、使用的营养物质价格低廉，又可用处理后的 废水培菌因此微生物功能菌成本低，因其工艺流程简单，运作快捷，所用电力只相当于将废 水泵排，又因为控制容易，所用人员极少，素质也要求不高（电镀废水处理系统一人即可操 作）因此处理电镀废水的综合成本只要几角钱，相当于化学法处理成本的五分之一至十分之3）泥渣量少，无二次污染，设备动作周期长.微生物功能菌将电镀废水中的重金属离子通过吸附、絮凝、包藏、合的络合作用形成的粒状 沉降物，其渣量只相当于重金属离子重量的2-5倍，口处理100M3设施每天才有几公斤污泥. 因此设备可长其运转，由于污泥中重金属离子浓度高，将集中的污泥进行处理，能将重金属 回收成化工原料，经提

13、取后的污泥，其重金属的残存量均达到国家农用污泥标准，从而避免 二次污染.4）设备寿命长，以受污染的外部环境有治理作用.由于功能菌对PH值的缓冲作用，其核心设备较长期运作在中性环境中，其设备寿命是化学法 长期在酸、碱环境中工作设备寿命的十几倍.经微生物处理后达标的水中仍会残留一小部分功能菌（经国家检测表明SR功能菌无毒、 不致病、无致敏性、对植物、动物的生物和遗传无不利影响），对受污染的沟渠、河道中的重 金属离子仍有吸附作用。因此，从长远看来对受污染的环境将有治理改善作用.2. 1.4离子交换法离子交换法中最常用的交换剂是离子交换树脂，柱子饱和后可用酸碱再生后反复使用。 对于含鼠废水，可先将自由

14、亂离子变成金属离子的络离子，然后使废水通过阳离子和阴离子 交换树脂的混合柱，用无机酸使之再生，再生液用碱中和。此法是实现电镀含珞废水强制性 闭路循坏的有效手段之一。2. 1.5电解法电解法是利用电解作用本身处理或回收重金属，也有利用电解产生的金属氢氧化物的凝 聚作用。主要缺点是消耗电力和铁材，污泥也多，目前已较少采用，但由于回收纯度高，用 于收贵重金属还是不错的。2. 2各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咼高高较高污泥量少，可回收

15、少，可回收大大少设备维护工艺弱点复杂，费用高操作复杂 处理能力小需经常处理 更换电极处理能力受 限，小规模需耐腐蚀设 备药剂费高，一级达标较难需耐腐蚀设 备药剂费用高简单母菌难培养,稳定性差2. 3工业废水处理的原则：1）全面规划、合理布局。尽可能设立集中的废水处理厂，利用规模效用以便有效地处理废水, 降低处理费用。2）淘汰不合理的产品，采用先进的工艺以及排放污染少的生产线。3）加强管理，减少污染。4）改革工艺，实行清洁生产。尽可能采用无污染、少污染的原料，尽可能在生产过程中对原 料进行循环利用，降低废水水量和浓度。5）促进工业区的循坏经济发展，与其他工厂企业进行消息互通，彼此利用产生的废水和

16、废物, 化废为宝。2. 4方法的应用（1）含氤废水鼠化电镀是常用的镀种之一，主要用于镀锌、镀镉、镀铜、镀银、镀金。镀件的质量 优于无辄电镀，镀液质量较稳定，操作管理也较为方便。根据各种氟化电镀镀液的配方，亂 化电镀过程中产生的含亂废水中除含有剧毒的游离氟化物外，尚有铜亂、镉鼠、银辄、锌氟 等络合离子存在，所以破亂后，重金属离子也将进入废水中。因此，在处理含亂废水时，也 应包括重金属离子的处理。含鼠废水的处理方法很多，如电解氧化法、活性碳吸附法、离子交换法、臭氧法和硫酸 亚铁法等。目前国内外多采用碱性氯化法。碱性氯化法分两个阶段：第一个阶段是将氟氧化为亂酸盐，称不完全氧化，反应式如下。 CN +

17、OC1+H20 t CNC1+2OH-CNC1+2OH- CNO+CI+H2O第二阶段是将氟酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮气，称完全氧化，反应式如卞。2CN0+3C10+H2O 2CO2T+N2T+CI+20H-或者2CNO+3C12+4OH- 2CO2T+N2T+6CT 十 2吐0其工艺流程图如下：污泥采用液氯作氧化剂时，不完全氧化阶段的PH值应控制在10-11,反应时间为 lOniin15min；完全氧化的第二阶段PH在7左右，反应时间为lOmin（2）含絡废水含铭电镀废水来源于镀铭、钝化、铝阳极氧化等镀件的清洗水。一般镀珞清洗水，其含 六价铭浓度在20-150mg,'L左右；钝化后

18、清洗水含六价俗浓度甚至高达200-300mg,'Lo此外， 还含有三价珞、铜、铁、银、锌等重金属离子及硫酸、硝酸、氧化物等。正常清洗水的PH为 4-6o含个废水的处理方法有化学法、离子交换法、电解法、活性炭吸附法、蒸懈浓缩法、表 面活性剂法等。国内外应用较为广泛的是化学法处理含馅废水，常用的有化学还原法、铁氧 化法、铁粉处理法等'化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中六价馅还原为三 价馅离子，加碱调节PH值，使三价馅形成氢氧化俗沉淀除去。处理流程如下。氢氧化铭污泥(3) 含锌废水电镀和金属加工业污水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。污染物经金属漂洗过程

19、 又转移到漂洗水中。该污水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂 等，毒性较大，有些还含致癌、致畸、致它突变的剧毒物质，对人类危害极大。锌是一种两性元素，它的氢氧化物不溶于水，并具有弱碱性和弱酸性。由于它呈两性， 故在强酸或强碱中能溶解。在锌酸盐溶液中加适量的碱可析出Zn(OH)2白色沉淀，再加过量 的酸，沉淀又复溶解。锌的氢氧化物为两性化合物，PH值过高或过低，均能使沉淀返溶而使 出水超标。3物料衡算3. 1总氧的物料衡算3. 1. 1不完全氧化根据有关资料查得，此反应需要10-15min,用密度为1. 5g/cm3,浓度为20%的NaOH进行 碱化，已知：进水PH为3-4,不完全

20、氧化阶段需将PH调至10-UoQ=200m3/d=1.39 m3/nuii现将PH值调节为11,需要的NaOH溶液的体积为：V=1.39X103X (10_3-1011) X 40/ (20% X1500)=0. 19L«1390L所以消耗的NaOH体积很小可以忽略不计。槽内总体积为1390Lo加入次氯酸钠，进行一级破氯，时间为10-15min,废水中CN=30mg/L,即摩尔浓度为11. 54 X 10_，mol/L, 1. 39 m7min的废水中CN含量为1. 60 mol。根据实验确定投药比为1： 3-4,应 加入的次氯酸钠11=1.60x4=6.40 mol,换算为体积远小

21、于1390L, 一级反应池内总液 体体积为1390Lo3.1.2完全氧化一级破氯后反应池PH为11,要进行二级破氯反应需将PH调节至7,用98$的硫酸进行 酸化。二级破氯时间为10-15 min,废水中CNO含量为1.60 mol,根据实验确定的投药比为1： 4, 加入的次氯酸钠n=6. 40 mol,二级反应池总液体体积为1390L。综上所述，在整个除辄过程中流量几乎不变。3. 1.3出水中的氟含量设计的两级破辄池去除率为99%,则CN出=30x (1-99%) =0.3mg/L < O.5mg/L,出水 达到国家城镇污水处理污染物排放标准(GB18918-2002) 级B标准。3.

22、2总锯的物料衡算(1) 国家标准Ch的出水浓度C門応1. 5mg/L,氢氧化銘沉淀的PH值控制在7-9,io-14取 PH=8,即0H二一 “Of10 "8CL =码Ci(OH)J = 6.3x；0= 63 x 10-Bmol/L = 33 xlO_smg/L廉OH 丁(10一丁式中：K:/Cr(OH)3指Ci(OH)3 的在 18-25°C溶度枳(2) 加入碱后，Ci(OH)s 的浓度 C a=C X MCi(°H)3 = 30x = 59.4mg/L MCi52SfxMCLOH),h MCi3+= 1.5x152= 2.97mg/L式中：C标取1. 5mg/L

23、(3) 出水中，氢氧化辂污泥中Ci亠的出水浓度 Cr3+.Pi =Cf5+ 岀_ Ci 5+,il? =1.5-3.3xW8 <1.5n)g/L(4)处理效果 g = Cut _C生=)9.4 2.97 =95%C 进59.4产生的污泥量为 59.4X10-3 X 95% X 200X103=1. 13X104g/d综合(3)、(4)出水总馅达到国家城镇污水处理污染物排放标准(GB18918-2002) 级B标准。3. 3六价锯离子的物料衡算(1) 加入还原剂将六价珞还原为三价俗，加入碱使三价珞沉淀。Ci(OH)3的浓度Cc为：厂 MCr (OH)3进_"MCr-=16朋52=

24、 31.7mg/LC 出=c 标 '霊驚=0-5x = °"mg/L 式中:C 标二0.5mg/LOH3(2 )沉淀池中的PH控制在7-8,取PH二8 Cr3+=K?pq(oH)<33xl0_Smg/L(3) 出水中，氢氧化辂污泥中Ci”的岀水浓度Ci-3* =Cf3+r.l,-Cr3+ =0.99 -3.3X10-8 < 1.0ii/La i 7 n go(4) 处理程度£=96.9%31.7产生泥量 m°(OH，- 30.71x 200m3/d = 6. lkg/d综合(3)、(4)出水六价馅达到国家城镇污水处理污染物排放标准(G

25、B18918-2002) 一级B标准。3. 4总锌的物料衡算(1) 产生的Zn (0H) 2的浓度为MZn2+C进=C总悴 x ¥；： O严=25 x 洱 38. lmg/LOJC 厂 MZn (OH).“ 99“ (TCqi = x；-=2.Ox =3.0mg/L出 标 MZn2+65&式中C标取2.0mg/L(2) 沉淀池的PH控制在7. 5左右，则=略Zn(OH)J = ZdTir = 7.1xl0noVL = 4.6xl0ng/LL OH2(10-65)2&(3) 岀水中Zn (OH)2污泥中包含的Zn"的浓度Z112+= Z112+出一Zn洛=2.

26、04.6x107 <2.0mg/L(4) 处理程度£ =(进 _ C出= 92%C 进3& 1产生泥量(OH), =CgQ = 38.1x92%x200m'/d = 7.0Kg/d综合(3)、(4)出水含锌量达到国家城镇污水处理污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准。3. 5ss的物料衡算CiC2=Ci+C9 C4 =25 出水编号Cl计算式100计算结果最终结果100固体产生量10.00110021003100C2C1+C9100105.9105.5105.510.55C30.75C275.079.379.179.17.91C4252525252

27、52.50C50.95C371.375.375.275.27.52C60.98C569.173.873.773.77.37C7C3-C53.74.03.93.90.39C8C5-C62.21.51.51.50.15C9C7+C85.95.55.45.40.54由上表格得出SS=7.37kg/d3. 6水量的物料衡算Q2=Qi+Qs进水滤 液 回 流出泥设泥饼的含水率为75%,有沉淀池流入污泥浓缩池的污泥含水率为99.8%,从污泥浓缩池流到 压滤机的含水率为92%由 3.2、3.3、3.4、3.5 得干泥总量 m=l 1.3十6.1+7.0十 11.7=36.lkg/d=35xl(Hm3/d泥饼

28、：活护"皿航即QfQ5讥貂1宀4Q6 = Q5 Q9 = 0.44 0.14 = 0.30 m3/dQ4=Q5 100-92 =0.44x 1QQ-92 =17.6100-99.8100-99.8Q7 = Q4 Q5 = 17.6 0.44 = 17.16 m3/dQs = Q7 + Q6 = 17.6 + 0.30 = 17.9m3/dQ3 =Q2_Q4 =217.9-17.6 = 200.03 m3/d4. 电镀废水的处理工艺及流程图4. 1污水处理主体工艺的确定4.1.1含锯废水电镀废水中六价锯用硫代硫酸钠还原为三价珞，再与氢氧根产生沉淀除去，其反应如下：2Cr2O72 +3S

29、2O52 +OH > 4Ci3+6SO42-+5H2O C2+十 30 _ Cr(OH)3|4.1.2含氧含碱废水废水中的亂通常以游离的CVHCN及稳定度不同的各种金属络合物存在，在加入次氯酸钠 氧化剂后发生如下反应：CN-+C1O+H2O=CNC1+2OH-CNC1+2OH-=CNO+C1+HO进一步氧化，反应式如下：2CN+3C1O-+H2O=N2T+3C1-+2HCO-4.1.3综合废水重金属离子综合废水只要调节适当的PH值，即会生成相当的氢氧化物沉淀。反应式如下：Men-+nOH=Me(OH)ni4. 1.4固液分离反应后出水，进入斜管沉淀池，使各种氢氧化物在斜管区很快沉降，上不溢出水再经砂 滤池过滤后，达标排放，下部污泥通过板框压滤机处理。4. 2污水处理系统工艺流程框图碱氧化剂板框压滤机污泥池斜管沉淀池渣（无害处理）4. 3工艺流程说明1）.含氤废水。从车间过来的含氟废水进入含鼠集水池，均化水质后由泵泵入鼠水反应池， 通过设于池中的pH计和ORP计自动控制加药（一般pH控制在1112： ORP值控制在500 600mv）,自动投加NaOH和NaClO进行氧化破鼠反应，将亂化物氧化成亂酸盐进而水解成 CO2和N2；经反应后的水自动溢流至综合反应池。2. 含俗废水。从车间过来的含铭废水进入含馅集