电镀废水处理课程设计

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。常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金和镀锡.无论哪种镀种或镀件，电镀工艺大体上相同。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，其中有毒有害的物质

2、有镉、铬、镍、铅、氰化物、氟化物、铜、锌、锰、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，造成大幅度减产甚至鱼虾绝迹；或是破坏农田土壤，毁坏庄稼，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。1.2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、日处理生活污水设计能力20万吨的一家最大的国有污水处理厂。占地面积15.42万平方米，截污主干管总长度为14.77Km，管径为D1400mm至D2600mm；收水范围：莞城区、南城区、万江区南面组团、东城区（牛

3、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,服务范围现状人口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，一期采用厌氧氧化沟工艺（A/O工艺）,处理能力为10万吨/日；二期采用缺氧、厌氧氧化沟工艺（A2/O工艺），处理能力为10万吨/日。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。1.3自然状况（1）东莞市属亚热带季风气候,长夏无冬，日照充足，雨量充沛，温差振幅小，季风明显。（2）各地的年日照时数在1288.51780.0小时之间，年平均气温在

4、22.723.6之间。（3）各区的总降水量在1547.42074.0毫米之间。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）东莞市主要河流有东江、石马河、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博罗大断裂南西部、东莞断凹盆地中。地势东南高、西北低。地貌以丘陵台地、冲积平原为主，丘陵台地占44.5%,冲积平原占43.3%，山地占6.2%。东南部多山，尤以东部为最，山体庞大，分割强烈，集中成片， 起伏较大，海拔多在200600米，坡度30左右，中南部低山丘

5、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3080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；西南部是滨临珠江口的江河冲积平原，地势平坦而低陷，是受潮汐影响较大的沙咸田地区。1.4设计依据及设计任务1.4.1设计题目电镀废水日处理量200m3工艺方案的确定1.4.2设计水质总铬：30mg/L；Cr6+：16 mg/L；SS：50 mg/L； pH：34；总氰：30 mg/L；总锌25 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

6、-2002）一级B标准。查找有关资料得到该厂水质排放标准：总铬1.5mg/L；六价铬0.5 mg/L；ss20 mg/L；PH 6-9；总氰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

7、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铬废水的治理。其方法就是在废水中加入FeSO4，NaHSO3，Na2SO3，SO2或铁粉等使Cr6+还原成Cr3+，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）氧化破氰法是对含氰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）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

8、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氰或铬离子。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、钡盐沉淀法等.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

9、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)钡盐沉淀法钡盐沉淀法处理的主要对象是六价铬，投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等.利用所投加的固相钡盐与废水中的铬酸接触反应，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5 .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

10、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

11、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，此处理效果将会越来越好。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

12、）.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一.3)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，日处理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

13、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。对于含氰废水，可先将自由氰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。此法是实现电镀含铬废水强制性闭路循环的有效手段之一。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

14、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2.3工业废水处理的原则：1）全面规划、合理布

15、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）促进工业区的循环经济发展，与其他工厂企业进行消息互通，彼此利用产生的废水和废物，化废为宝。2.4方法的应用（1）含氰废水 氰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。镀件的质量优于无氰电镀，镀液质量较稳定，操作管理也较为方便。根据各种氰化电镀镀液的配方，氰化电镀过程中产生的含氰废水中除含有剧毒的

16、游离氰化物外，尚有铜氰、镉氰、银氰、锌氰等络合离子存在，所以破氰后，重金属离子也将进入废水中。因此，在处理含氰废水时，也应包括重金属离子的处理。 含氰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：第一个阶段是将氰氧化为氰酸盐，称不完全氧化，反应式如下。 CN-+OCl-+H20 CNCl+2OH- CNCl+2OH- CNO-+Cl-+H2O第二阶段是将氰酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮气，称完全氧化，反应式如下。 2CNO-+3ClO-+H2O 2CO2+N2+Cl-+2OH- 或者 2CNO-+3Cl2+4

17、OH- 2CO2+N2+6Cl-+2H2O 其工艺流程图如下：调节池反应池反应池污泥脱水沉淀池含氰废水碱碱氧化剂回用或排放酸调PH搅拌搅拌污泥氧化剂 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10min15min；完全氧化的第二阶段PH在7左右，反应时间为10min15min。（2）含铬废水 含铬电镀废水来源于镀铬、钝化、铝阳极氧化等镀件的清洗水。一般镀铬清洗水，其含六价铬浓度在20-150mg/L左右；钝化后清洗水含六价铬浓度甚至高达200-300mg/L。此外，还含有三价铬、铜、铁、镍、锌等重金属离子及硫酸、硝酸、氧化物等。正常清洗水的PH为4-6。含个废水的

18、处理方法有化学法、离子交换法、电解法、活性炭吸附法、蒸馏浓缩法、表面活性剂法等。国内外应用较为广泛的是化学法处理含铬废水，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，将废水中六价铬还原为三价铬离子，加碱调节PH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去。处理流程如下。 调节池反应槽沉淀槽污泥脱水亚硫酸盐污泥脱出水氢氧化铬污泥NaOHH2SO4含铬废水PLM排放污泥（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

19、、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总氰的物料衡算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，不完全氧化阶段需将PH调至10-11。Q=200m3/d=1.39 m3/min现将PH值调节为11,需要的NaOH溶液的

20、体积为:V=1.39103(10-3-10-11)40/(20%1500)=0.19L1390L所以消耗的NaOH体积很小可以忽略不计。槽内总体积为1390L。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11.5410-4mol/L，1.39 m3/min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n=1.604=6.40 mol，换算为体积远小于1390L，一级反应池内总液体体积为1390L。3.1.2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

21、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，在整个除氰过程中流量几乎不变。3.1.3出水中的氰含量设计的两级破氰池去除率为99%，则CN出=30（1-99%）=0.3mg/L0.5mg/L,出水达到国家城镇污水处理污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准。3.2总铬的物料衡算（1） 国家标准Cr3+的出水浓度Cr3+出1.5mg/L，氢氧化铬沉淀的PH值控制在7-9，取PH=8，即OH-=式中：指的在18-25溶度积（2）加入碱后，Cr(OH)3

22、的浓度C进=C进铬式中：C标取1.5mg/L(3)出水中，氢氧化铬污泥中的出水浓度（4）处理效果 产生的污泥量为59.410-395%200103=1.13104g/d综合（3）、（4）出水总铬达到国家城镇污水处理污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准。3.3六价铬离子的物料衡算（1）加入还原剂将六价铬还原为三价铬，加入碱使三价铬沉淀。Cr(OH)3的浓度CCr为：式中：C标=0.5mg/L（2）沉淀池中的PH控制在7-8，取PH=8 (3)出水中，氢氧化铬污泥中的出水浓度（4）处理程度 产生泥量 综合（3）、（4）出水六价铬达到国家城镇污水处理污染物排放标准（GB18918-2

23、002）一级B标准。3.4总锌的物料衡算（1）产生的Zn(OH)2的浓度为式中C标取2.0mg/L（2）沉淀池的PH控制在7.5左右，则（3）出水中Zn(OH)2污泥中包含的Zn2+的浓度 (4)处理程度 产生泥量 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 C1 C2=C1+C9 C4 =25 出水斜管沉淀池格栅综合污水固体物产生量为75%，C3=0.75C2 C9=C7+C8污泥浓缩池 C7=C3-C5污泥回流C6=0.98C5渣（无害处理）C8=C5-C6板框压滤机 (回收率：95%) C5=0.95C3编号

24、 计算式 计算结果 1 2 3最终结果 固体产生量 C1100100 100 100 100 10.00 C2C1+C9100 105.9 105.5 105.5 10.55 C30.75C275.0 79.3 79.1 79.1 7.91 C42525 25 25 25 2.50 C50.95C371.3 75.3 75.2 75.2 7.52 C60.98C569.1 73.8 73.7 73.7 7.37 C7C3-C53.7 4.0 3.9 3.9 0.39 C8C5-C62.2 1.5 1.5 1.5 0.15 C9C7+C85.9 5.5 5.4 5.4 0.54由上表格得出SS=

25、7.37kg/dQ2=Q1+Q83.6水量的物料衡算斜管沉淀池反应池 Q 1 出水进水 Q3 Q8=Q7+Q6 剩余污泥 Q4滤液回流污泥浓缩池 分离液Q7 Q5板框压滤机 脱水液Q6 Q9 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=11.3+6.1+7.0+11.7=36.1kg/d=3.510-2m3/d泥饼：m3/d，即Q9=0.14 m3/dm3/dm3/dm3/dm3/dm3/dm3/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含铬废水电镀废

26、水中六价铬用硫代硫酸钠还原为三价铬，再与氢氧根产生沉淀除去，其反应如下： 2Cr2O72-+3S2O52-+OH 4Cr3+6SO42-+5H2O Cr3+3OH Cr(OH)34.1.2含氰含碱废水废水中的氰通常以游离的CN- HCN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-+ClO-+H2O=CNCl-+2OH- CNCl+2OH-=CNO-+Cl-+HO 进一步氧化，反应式如下： 2CN-+3ClO-+H2O=N2+3Cl-+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-=

27、Me(OH)n4.1.4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 泵泵含铬集水池含铬废水氯水反应池含氰集水池含氰废水 酸 还原剂铬水反应池 碱 泵 综合反应池综合集水池综合废水絮凝剂 滤液回流污泥池板框压滤机斜管沉淀池 泵 污泥砂氯池 渣（无害处理）调酸池 酸 达标排放4.3工艺流程说明1）含氰废水。从车间过来的含氰废水进入含氰集水池，均化水质后由泵泵入氰水反应池，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500600mv），自动投加NaOH 和NaClO 进行氧化破氰反应，将氰化物氧化成氰酸盐进而水解成CO2 和N2；经反应后的水自动溢流至综合反应池。2含铬废水。从车间过来的含铬废水进入含铬集水池，均化水质后由泵泵入铬水反应池，通过设于池中的pH 计和ORP 计自动控制加药（一般pH 控制在23；ORP 值控