小型电镀厂废水处理工程

1、引言电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污 染问题日趋严重。小型电镀厂往往是区属的乡镇企业，这些电镀厂废水水量都较少，- 股日排放量只有几十吨，其污染因子也较少，多数为含铭、锌酸性废水，但其危害很大, 治理势在必行。这些企业多数位于市郊，其技术和经济力量薄弱.对于废水的治理要求 是工艺简单，便于掌握和正常运行，而且投资和运行费用当然也要较低。本设计就是根 据上述特点，选择有效的处理方法和流程，处理后的水完全达到国家的排放标准。第1章电镀废水概论电镀污染现状电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技 术。电镀可以改变金属或非金属制品

2、的表面属性，如抗腐蚀性、外观装饰性、导电性、 耐磨性、可焊性等，广泛应用于机械制造工业、轻工业、电子电气工业等，某些特殊功 能镀层，还能满足国防尖端技术产品的需要。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括镉、氟化物、铭酊等 有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣， 已成为一个重污染行业。就我国电镀废水而言，据不完全统计，全国电镀厂点约1万家, 职工约有40万人，每年排出的电镀废水约40亿m。1999年，全国工业和城市生活废水 排放总量为401亿m,其中工业废水排放量197亿吊o由此可见,电镀废水的排放量约占 废水总排放量的10%，占工业废水排放

3、量的20%电镀废水不仅量大，而且对环境造成的 污染也严重，因为电镀废水中不仅含有氟化物等剧毒成分，而且含有Cr、Zn、Cuh Ni等 自然界不能降解的重金属离子。除了少部分国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有国际先进水平的 工艺设施，大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备，操作方式以手工操作为主。 我国电镀行业存在的主要问题是：(1)厂点多、规模小，专业化程度低。特别是乡镇电镀企业的迅速发展，使电镀 厂(点)向市郊和农村扩散，给污染控制与环境管理带来了很多的困难，电镀污染问题 日趋严重。(2)装备水平低。表现在一方面缺少机械装备，以手工操作为主；另一方面是技 术装备水平不高，自动

4、化程度低、可靠性差，产品质量不稳定。(3)管理水平较低，经济效益较差。(4)电镀污染治理水平低，有效治理率低。虽然企业都建立了污水处理设施，但 仍有少部分企业的设施未能正常运转。生产废气一般都有排风装置，但大部分企业未对 废气进行净化处理。固体废物和危险废物的管理尚未走入正规轨道。电镀生产过程中排 放大量的有毒有害物质，对环境造成的污染及危害越来越为人们所认识。(5)经营粗放，原材料利用率低。经对运行较正常的汽车、摩托车行业电镀线调查表明，镀硬铭的铭酊利用率为38%而装饰性铭的铭酊利用率仅为10%国外平均为24%由此可见，一大部分甚至绝大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物。在清洁生产审计中调查

5、的10条电镀加工线中，平均用水量为m2,是国外的10倍。近年来，国内许多电镀企业从实际出发，积极开发和推广低浓度、低污染的电镀工艺、逆流清洗工艺，发展电镀槽（废）液的净化与回收技术，消除和减少污染。不少企业还根据国家和地方的规定要求，结合企业自身条件和发展规划，制定电镀污染物的排放指标、镀件漂洗用水定额、漂洗水水质标准等规定和相应的技术措施，并纳入企业的生产计划管理，建立污染治理档案，定期检查与考核，以控制电镀“三废”对环境的污染。电镀废水的危害性电镀废水就其总量来说，比造纸、印染、化工、农药等的水量小，污染面窄。但由于电镀厂点分布广，废水中所含高毒物质的种类多，其危害性是很大的。未经处理达标

6、的电镀废水排入河道、池塘，渗入地下，不但会危害环境，而且会污染饮用水和工业用水。含铬废水的危害由于镀锌在整个电镀业中约占一半，而镀锌的钝化绝大部分采用铬酸盐，因而钝化产生的含铬废水量很大，镀铬也是电镀中的一个主要镀种，其废水量也不少。在铜件酸洗、镀铜层的退除、铝件钝化、铝件电化学抛光、铝件氧化后的钝化等作业中也广泛使用铬酸盐。因此，含铬废水是电镀中的主要废水来源之一。金属铬几乎是无毒的。二价铬的化合物，一般认为是无毒的。其余的铬化合物，当浓度过高时，都不同程度地具有毒性。六价铬对人体的危害，因进入途径不同，中毒表现也不同。1）对人体皮肤的损害六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏作用。在接触铬酸盐、铬

7、酸雾的部位，如手、腕、前臂、颈部等处可能出现皮炎。六价铬经过切口和擦伤处进入皮肤，会因腐蚀作用而引起铬溃疡（又称铬疮） 。2）对呼吸系统的损害六价铬对呼吸系统的损害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。3）对内脏的损害六价铬经消化道侵入，会造成味觉和嗅觉减退，以至消失。剂量小时也会腐蚀内脏；引起肠胃功能降低，出现胃痛，甚至肠胃道溃疡，对肝脏还可能造成不良影响。三价铭是生物所必需的微量元素。通过动物试验发现三价铭有激活胰岛素的作用， 还可以增加对葡萄糖的利用。国外有人认为三价铭与铝一样，基本上不显示毒性。三价铭不易被消化道吸收，在 皮肤表层与蛋白质结合，三价铭在动物体内的肝、肾、脾和血中不易积累，

8、而在肺内存 留量较多，因而对肺有一定损害。与六价铭相比，三价铭的毒性仅为六价铭的百分之一。也有报道，三价铭对鱼的毒性比六价铭还大，例如对蛇鱼的起始致死浓度，三价铭（硫酸铭）为mg/l ,六价铭（重铭酸钾）为 mg/l。然而对家兔和狗的实验，发现六价 铭的毒性较大。在对含铭废水的处理中，由于三价铭的氢氧化物溶度积较小，易于沉淀除去，因此 多数处理方法中，均将六价铭还原为三价铭再除去。含锌废水的危害”锌是人体必需的微量元素之一，正常人每天从食物中摄取锌1015 mg肝是锌的储存地，锌与肝内蛋白结合成锌硫蛋白，供给肌体生理反应时所必需的锌。人体缺锌会出 现不少不良症状，误食可溶性锌盐对消化道黏膜有腐

9、蚀作用。过量的锌会引起急性肠胃 炎症状，如恶心、呕吐、腹痛、腹泻，偶尔腹部绞痛，同时伴有头晕、周身乏力。误食 氯化锌会引起腹膜炎，导致休克而死亡。我国治理电镀废水的发展历程电镀废水中含有铭 锌、铜、镉，铅、锲等重金属离子以及酸、碱 氟化物等具有很 大毒性的杂物。有的还属于致癌和致畸变的剧毒物质.因此必须认真地加以处理.以免 对人们造成危害。20世纪50年代末是我国电镀废水治理的起步阶段.60年代至70年代中期才开始引起 重视.但仍处于单纯的控制排放阶段。70年代中期至80年代初，大多数电镀废水都已有 了比较有效的处理，离子交换、薄膜蒸发浓缩等工艺在全国范围内推广使用，反渗透、 电渗析等工艺已进

10、入工业化使用阶段， 废水中贵重物质的回收和水的回收利用技术也有 了很大进展。80年代至90年代开始研究从根本上控制污染的技术，综合防治研究取得了 可喜的成果。上世纪90年代至今.电镀废水治理由工艺改革、回收利用和闭路循环进一 步向综合防治方向发展.多元化组合处理同自动控制相结合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流。第2章设计背景项目概况和意义小型电镀厂往往是区属的乡镇企业，这些电镀厂废水水量都较少，一般日排放量 只有几十吨，其污染因子也较少，多数为含铭、锌酸性废水，但其危害很大，治理势在 必行。这些企业多数位于市郊，其技术和经济力量薄弱.对于废水的治理要求是工艺简 单，便于掌握和正常运行，

11、而且投资和运行费用当然也要较低。 本设计就是根据上述特 点，选择有效的处理方法和流程，处理后的水完全达到国家的排放标准。设计条件1设计水量每天处理水量50 m3,设计的废水水质情况如下表。J门表电镀废水水质情况项目PH总 Cr(mg/L)Cr6+(mg/L)Zn (mg/L)SS(mg/L)201030502设计水质经处理后废水中浓度 Cr6+ mg/ L , Zn2+2 mg/ L ,出水pH值6-9 ;3水文地质资料工程地质良好，适于工程建设，厂区地形平坦。4气象资料a.风向及风速：常风向为北风，最大风速 7 m/s ;b.气温：月平均最高气温38.3 C,最低气温-1.7 C。设计原则严

12、格遵循国家相关法规、规范和标准，确保各项处理水质指标达到相应的国家排 放标准；废水处理装置布置紧凑、流畅，尽量减少占地面积，坚持实用和美观相结合的总布 原则；选择工艺简单，采用目前国内成熟、实用的处理工艺；尽量通过优化设计降低工 程投资及运转费用，努力实现技术先进与企业财力相适应。第3章电镀废水处理方法比较化学处理法电镀废水的化学处理法是添加化学试剂后，通过化学反应改变废水中污染物的物理 和化学性质，使其能从废水中取出并达到国家排放标准的处理方法。在电镀废水处理中 常用的化学处理法有氧化(还原)处理法，中和处理法，凝聚沉淀法等，以及把几种方 法组合在一起使用的方法。化学法处理电镀废水在国内外均

13、已得到广泛的应用，并有较 长的使用历史。国内对化学处理法有较为成熟的设计和运行经验。它具有操作方便，试 剂来源广，适用范围广，能承受大水量和高浓度负荷冲击，效果稳定可靠等优点。缺点 是对处理后产生大量污泥的综合利用还存在一定的问题，因此化学处理法的发展受到了j-i一定的限制，止匕外，如何提高处理后水的重复利用率和向闭路循环方向的发展，有待进 一步开发和研究。3.1.1含铭废水的处理1、亚硫酸盐还原法亚硫酸盐还原处理法也是国内常用的处理含铭废水的方法之一，它主要优点是处理后能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铭，设备和操作也较简单，沉渣量少且易于回 收，因而应用较广；但亚硫酸盐货源缺乏，国内有些地

14、区不易取得，当铭污泥找不到综 合利用出路而存放不妥时，会引起二次污染。用亚硫酸盐处理电镀废水，主要是在酸性条件下，使废水中的六价铭还原成三价铭， 然后调整pH值，使其形成氢氧化铭沉淀而除去，废水得到净化。常用的亚硫酸盐有亚 硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠。技术条件与参数：(1)废水的酸化 亚硫酸盐还原六价铭必须在酸性条件下进行。当 pH值0时，反 应可在5 min左右进行完毕；当pH值在时，反应时间在30 min左右；当pH!时, 反应速度很慢。在实际生产中，一般控制废水 pH值在，反应时间控制在 20-30 min 为宜。(2)亚硫酸盐投加量 表为亚硫酸盐与六价铭的理论投药比与实际投加量的情

15、况。表 亚硫酸盐与六价铭的投量比投量比(质量比)序号亚硫酸盐种类理论值实际使用量1Cr( V!) : NaHSO1 ： 31 ： 452Cr( V!) : NazSO1 :1 ： 453Cr( VI) : Na2s2051 :1 ：4(3)废水经酸化、还原反应后，加碱调整废水的 pH值，使氢氧化铭沉淀，一般控 制pH值为78,其反应时间为20 min。(4)沉淀剂的选择常用氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等均可使三价铭成为氢氧化 铭沉淀。采用石灰，价格便宜，但反应慢，且生成泥渣多，泥渣难以回收。采用碳酸钠， 投料容易，但反应时会产生二氧化碳。氢氧化钠成本高，但用量少，泥渣纯度高，容易 回收。因此一般

16、采用氢氧化钠作沉淀剂，浓度取 20% 2、铁氧体法铁氧体沉淀法是在硫酸亚铁处理法的基础上发展起来的一种新型处理方法。它就是使废水中的各种金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析出，从而使废水得到净化。铁氧体 处理法主要的优点是硫酸亚铁货源广，价格低，处理设备简单，处理后水能达到排放标 准，污泥不会引起二次污染；缺点是试剂投量大，相应产生的污泥量也大，污泥制作铁 氧体时的技术条件难控制，需加热耗能较多，处理成本也较高。铁氧体法处理含铭废水是向废水中投加硫酸亚铁，使废水中的六价铭还原成三价 铭，然后投碱调整废水pH值，使废水中的三价铭以及其他重金属离子(以 Mn+表示)发 生共沉淀现象。在共沉淀时，溶解于

17、水中的重金属离子进入铁氧体晶体中，生成复合的 铁氧体。采用铁氧体法一般侧重于处理六价铭、锲、铜、锌等重金属离子废水。3、硫酸亚铁-石灰法硫酸亚铁是一种强酸弱碱盐，水解后呈酸性。硫酸亚铁与六价铭发生氧化还原反应， 生成三价铭，当用石灰提高 PH值至时，即生成氢氧化铭沉淀。当 pH值3时，Fe3+即 生成大量沉淀，生成的氢氧化铁有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。30 min ；硫酸亚铁处理含铭废水的运行条件见表。反应时间为，连续处理时不小于 间歇处理时为24h表硫酸亚铁处理含铭废水的运行条件序号Cr6+/mg/l投药量(质量比)反应后加药前调pH值6+Cr :FeSO?7Ho调节pH值通气时间m

18、in备注搅拌混匀所需压缩空11001 ： 161 ： 3015 30硫酸亚铁-石灰法处理含铭废水的特点是：除铭效果好，当使用酸洗废液的硫酸亚 铁时，成本较低，处理工艺成熟，但产生的污泥量大，占地面积大，出水色度偏高。 4、钢盐法钢盐法处理含铭废水是利用固相碳酸钢与废水中的铭酸接触反应，形成溶度积比碳酸钢小的铭酸钢，以此除去废水中的六价铭。经碳酸钢处理后的废水中含有一定量的残 余钢离子，可用石膏(CaSO?2HQ进行除钢，生成溶度积更小的硫酸钢。技术条件和运行参数：(1)采用钢盐及其投加量：一般采用碳酸钢，也可采用氯化钢。碳酸钢不易溶于 水，可一次性向反应池中投加较多的碳酸钢，其后陆续补加直至不

19、能使用时全部更新。 其理论投量比为Cr6+： BaCO为1 ：(质量比)，实际采用为1 ： (1015)。氯化钢易溶 于水，反应速度比碳酸钢快，为液相反应，其理论投量比为Cr6+： BaC2为1 ：(质量比)， 实际采用为1 ： (79)。(2)搅拌和反应：空气或机械搅拌，反应时间采用碳酸钢时为 1020min,采用氯 化钢时为10 min左右。(3)废水的pH值；用碳酸钢为试剂时，反应时废水的 pH值一般控制在45。用 氯化钢时，反应时废水的pH值一般控制在7。钢盐法处理含铭废水的特点为：方法简单，出水水质好，但货源、沉淀分离以及污 泥二次污染问题较大，污泥清除周期较长。同时，由于钢盐有毒，

20、因此，如采用这种方 法时，对调节池、反应沉淀池等地下构筑物应做好防渗漏、防腐蚀等措施，并加强管理，防止由钢引起的污染。3.1.2含锌废水的处理1、碱性锌酸盐镀锌废水的处理2-锌为两性金属，在碱性条件下，根据 pH值的不同存在ZnO2和Zn(OH,当pH值 调整到810时，主要以Zn(OH形式存在。对含锌废水的处理主要是通过对废水 pH的 控制，使废水中的Zn2+与OH反应生成氢氧化锌沉淀，以沉淀、气浮、过滤等固液分离 方式，或投加适量的混凝剂，结合凝聚、共沉等原理，达到去除污染净化废水之目的。一般挂镀锌清洗废水的含锌浓度为 1030 mg/l , pH值=1012。镀锌前，酸洗废 水中往往由于

21、挂具清洗不干净等原因也会带入锌，具浓度一般为？520mg/l,含铁量为58 mg/l, pH值=23。所以处理含锌废水应包括以上两部分清洗废水。这两种废水的 混合处理，不但可处理锌，而且还利用了酸洗废水，中和了含锌废水中的碱，同时其中 铁所形成的氢氧化铁，还起到凝聚作用，是十分有利的。技术条件和参数(1)废水进水浓度 一般废水含锌浓度不大于50 mg/l。(2)反应时的pH值 废水进水的pH值为912,反应后最佳pH值为，可利用 酸洗槽的废盐酸来调整pH值。(3)凝聚剂投加量和混合反应时间 凝聚剂可采用碱式氯化铝，投加量为1015mg/l (以Al计)。混合反应时间宜采用510 min。(4)

22、补充水量在运行过程中，循环水中的含盐量会不断增加，含锌、氯离子会 不断积累，为了改善循环水水质，每天应排放累计处理水量的10%- 15%勺循环水，补入 纯水。2、钱盐镀锌废水的处理(1)石灰法处理钱盐镀锌废水当废水pH= 10时，氨三乙酸与锌离子配位的稳定性比钙离子大，而pH= 12时则相反，氨三乙酸与钙离子络合的稳定性比锌离子大，因此，利用这个机理来提高废水pH值，增大钙离子浓度，有利于配位剂与钙离子配位，使锌离子释放出来，然后形成氢氧 化锌沉淀。据试验最佳pH值为，钙盐用CaQ投加量为Cl/Zn2+= (34) ： 1,废 水起始含锌浓度在150 mg/l以下时，处理后Zn2+浓度小于5

23、mg/l。处理时可用石灰(按计算量)和氢氧化钠调整 pH值到1112,搅拌1020 min, 然后经沉淀、过滤。在运行中应注意 pH值不能超过13,否则由于羟基配合物的溶解度 增加，使氢氧化锌重新溶解，使出水锌含量升高。工程实践证明，加石灰调整废水pH=12时，锌仍以氢氧化锌的形态存在。（ 2）铵盐镀锌混合废水处理 将铵盐镀锌废水与含铜、镍、铬和预处理的酸性废水等混合后，在酸性条件下，用化学沉淀法能去除锌和其他金属离子，处理后水达到排放标准。其基本原理可能是由于氯化铵是中等配位强度的配位剂，能与锌、铜、镍等金属离子配位，但在酸性的混合废水中配位能力较弱，加碱时形成金属氢氧化物的速度又高于形成配

24、合物的速度。主要技术参数：a 废水含锌浓度控制在小于100 mg/l ， 这样处理后的废水含锌浓度可小于 5 mg/l ，而且其他金属离子也能符合排放标准。b废水的pH值 处理前混合废水必须为酸性，反应时pH值调整到9。c 投试剂量 如混合废水内含六价铬， 则必须投加硫酸亚铁做还原剂， 用时也可起到 凝聚的作用，投加量根据六价铬浓度及废水中存在的亚铁离子确定，助凝剂采用阴离子型或非离子型的聚丙烯酰胺，投加量为510 mg/l。离子交换处理法在电镀废水处理过程中， 离子交换是将废水中的离子与离子交换树脂上的离子进行交换而被除去，从而使废水得到净化。离子交换树脂交换吸附饱和后进行再生。再生是利用再

25、生剂中的离子在浓度占绝对优势的情况下，将离子交换树脂上的离子洗脱下来，使离子交换树脂恢复其交换能力。电镀含铬废水由于电镀工艺的不同，废水中的六价铬浓度不同，其他金属离子和各种阴离子等的成分和含量也有所不同。 废水中的六价铬， 在接近中性条件下主要以CrO42一存在，而在酸性条件下主要以Cr2O存在。由于废水中六价铭是以阴离子状态存在，因此，可用OHH阴离子交换树脂除去，OHS树脂交换吸附饱和失效后，可用氢氧化钠 溶液再生，恢复其交换能力。废水中的其他金属离子，如Ni2+、Ca CU2 C产等（M6）可用H型阳离子交换树脂除去，H型树脂交换吸附失效后，可用盐酸（或盐酸）再生， 恢复其交换能力。镀

26、锌废水处理中，可选用强酸阳离子（R SONa）或弱酸阴离子（R COONa）硫酸 铜镀铜废水可选用弱酸阴离子（R COONa。）用Na型强酸阳离子交换树脂处理电镀废水时，废水中的阳离子与树脂上的 Na离子 进行交换，树脂饱和后用硫酸钠再生，当采用Na型弱酸阳离子交换树脂时，再生用硫酸，并用氢氧化钠转型。离子交换法从本质上讲是一种浓缩方法。 离子交换前废水的离子浓度（ 单位为 mg/ L）一般为几十至几百，而吸附饱和后树脂再生洗脱液的离子浓度被浓缩到几万，再生液的体积一般占处理水体积的10%15%。因此采用离子交换法处理重金属废水时，必须事先考虑再生液的处理问题。离子交换法的优点是，选择性高，可

27、以去除用其它方法难于分离的金属离子，可以从含多种金属离子的废水中选择性的回收贵重金属 ; 既可去除废水中的金属阳离子，也可以去除阴离子，可以使废水净化到较高的纯度。这种方法的缺点是，离子交换树脂价格较高，树脂再生时需要酸、碱或食盐等，运行费用较高，再生液需要进一步处理。因此，离子交换法在较大规模的废水处理工程中较少采用。电解法电解法处理电镀废水也属于化学处理法的范畴， 它主要是使废水中的有害物质通过电解过程在阴，阳两级上分别发生氧化和还原反应，转化成无害物质；或利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应， 生成不溶于水的沉淀物， 然后分离去除，电镀含铬废水的电解处理就是属于这种类型；

28、 或通过电解反应回收金属， 如从电镀含银，铜等废水中回收金属就是一例。国内在20 世纪 60 年代初就开始试验研究，用电解法处理电镀含铬废水。 20 世纪 70 年代起在全国兴起，并在实践中不断得到改进，从原来的坐式迂回式改进为不易短路的挂式翻腾式，后有改进为节能的双极性小极距电解法。现在又出现了节约铁板阳极的不溶性铁屑的内电解法。 目前已由定型， 系列处理设备供应。优点：电解法流程简单，生产占地少，另外操作也很简便与电镀工艺类似，易于被操作工人掌握，而且回收的金属纯度也高，特别是和用于对贵金属的回收。缺点：电解法耗电多，污泥也多，对于污泥的处理与化学法一样难以处置。生物法由于传统治理方法有成

29、本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点，经过多年的探索和研究，生物治理技术日益受到人们的重视。生物法能够较好地处理电镀综合废水，使废水中的六价铬、铜、镍、锌、镉、铅等有害离子得到有效处理，同时形成沉淀，达到国家排放标准，处理方法简单适用，污泥量少。随着耐重金属毒性Li微生物的研究进展，采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头，根据生物去 除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。生物絮凝法生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外， 具有絮凝活性的代谢物。一般由多糖

30、、 蛋白质、DNA纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团， 能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。至目前为止，对重金属有絮凝作用的约有十几个品 种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与 CiT Hg2+、Ag+、AuT等重金属离子形成稳定的鳌合 物而沉淀下来。应用微生物絮凝法处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果 好，且生长快、易于实现工业化等特点。止匕外，微生物可以通过遗传工程、驯化或构造 出具有特殊功能的菌株。因而微生物絮凝法具有广阔的应用前景。生物吸附法生物吸附法是利用生物体本身的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子， 再通过固液两相分离去除水溶液中的金属离子的方

31、法。利用胞外聚合物分离金属离子， 有些细菌在生长过程中释放的蛋白质， 能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而 去除。生物吸附剂具有来源广、价格低、吸附能力强、易于分离回收重金属等特点，已 经被广泛应用。生物化学法生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而 去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法。该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通 过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成HS,废水中的重金属离子可以和所产生的 HS 反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时HSO的还原作用可将SO2-转化为S2-而使废水的pHfi升高。因许多重金属离子氢氧化物的离子积很小

32、而沉淀。有关研究表 明，生物化学法处理含Cr 6+浓度范围为3040 mg/L的废水去除率可达 % %有人还利 用家畜粪便厌氧消化污泥进行矿山酸性废水重金属离子的处理，结果表明该方法能有效去除废水中的重金属。赵晓红等人用脱硫肠杆菌 （SRV）去除电镀废水中的铜离子，在铜 质量浓度为mg/L的溶液，当pH时，去除率达%3.4.4 植物修复法植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三部分组成：（ 1）利用金

33、属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属；（2）利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散：（ 3）利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。藻类净化重金属废水的能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对 Au的吸收量达400 mg/g,在一定条件下绿藻 对Cu Pb La、Cd H舒

34、重金属离子的去除率达80%90%马尾藻、鼠尾藻对重金属的 吸附虽然不及绿海藻，但仍具有较好的去除能力。草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。 凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物， 它具有生长迅速， 既能耐低温、 又能耐高温的特点， 能迅速、大量地富集废水中Cd Pb、Hg Ni、Ag Co Cr等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。木本植物具有处理量大、 净化效果好、 受气候影响小、 不易造成二次污染等等优点，受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd H/有较强的吸

35、附积累作用，由胡焕斌等试验结 果表明：产苇和池杉对重金属PbffiCdfB有较强富集能力。膜分离技术膜分离是指通过特定的膜的渗透作用，借助于外界能量或化学位差的推动，对两组分或多组分的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集。膜分离法处理电镀废水一般选用反渗透、超滤及二者的结合技术，其关键是根据分离条件选择合适的膜。对于酸性较强的废液应选择在酸性环境中，具有较好稳定性的芳香族聚酰胺中空纤维膜。（ B 9、 B 10、 B 15）和芳香聚酰肼（DP 1）膜，对镀镉废水及含氰等碱性较强的废液应选用耐碱性较好的分离膜。 对于具有较高氧化性的 Cr(VI) 的去除则要求膜具有较好的抗氧化能力，一般Cr(V

36、I)的去除，选用聚苯并咪哇酮(PBJD膜和聚碉酰胺(PSA膜。膜分离作为新的分离净化和浓缩技术，过程中大多数无相变化，常温下操作，有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小等优点，尤其对于处理热敏物质领域如食品、药品、和生物工程产品，显示出极大优越性。与传统分离操作(如蒸发、萃取或离子交换等) 相比较， 不仅可以避免组分受热变性或混入杂质， 通常还有低能耗和效率高的特点，因而具有显著的经济效益，故发展相当迅速，应用也越来越广泛。在国际膜会议上曾将“在 21 世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题，进行深入讨论，并认为它是 20 世纪末到 21 世纪中期最有发展前途的高技术之一。 随着膜组

37、件国产化程度的提高，制约膜技术发展的投资额及维修费用过高的问题将得到缓解，在加上水回用需求的增加，在未来的电镀废水处理工程实践中，膜分离技术将越来越受到人们的重视。但是作为一项新技术，它的先进性和经济性究竟怎样尚需深入探索。目前，膜分离技术面临的问题主要是国产膜性能不佳、进口膜价格昂贵、膜易被污染。离子浮选法离子浮选有两种形式， 一种是加入与欲浮选出的离子电性相反的表面活性剂到溶液中，起泡后，表面活性剂与该离子发生反应，形成不溶于水的化合物附属在气泡上，浮在水面形成固体浮渣，然后将固体浮渣和气泡一起捕获进行分离。另一种是添加能和废水欲处理的离子形成配合物或螯合物的表面活性剂，使溶液起泡形成泡沫

38、，被处理的元素富集于泡沫再进行分离。 该方法的特点是可以从很稀的废水中有选择的回收各种无机金属离子和有机离子。黄原酸法黄原酸法分为不溶性淀粉黄原酸酯法(ISX)和纤维素黄原酸法，前者是钠、镁型 ISX 与废水中的重金属离子接触时，键合在硫上的钠、镁离子将与废水中重金属离子进行交换。重金属离子取代钠、镁而生成重金属不溶性黄原酸酯沉淀下来，钠、镁则游离在水中。有些重金属离子如 Cu2、Cr(VI) 等 的去除是先通过氧化还原反应，然后再进行离子间的交换才完成的。 而纤维素黄原酸法是通过纤维素葡萄糖基经化学改性引入-C- S官能团制成的纤维素黄原酸盐完成的，不同金属元素与纤维素黄原酸盐亲和力不同，并

39、遵循Cuu PbCdNiZnMnMgC峋 纤维素黄原酸盐中的镁和钠均可被重金属离子取代。能进行以上反应的离子有：Zn2+、 Ag+、 Au+、 Ni 2+、 Mn2+、 Cr3+、 Fe2+、 Cd2+、Pb2+。腐殖酸法泥炭、褐煤等除去沥青后，用碱液煮沸，溶液被染成黑褐色，酸化时，析出红褐色絮状的沉淀，这种物质称为腐殖质。腐殖质法处理重金属废水的机理可能是风化煤中含有的腐殖质具有易与金属离子配位的活性官能团，如羧基和羟基等。这些官能团中的OH A 有孤对电子，羟基上的氢易被具有空电子轨道的金属离子所取代。因此。腐殖质可作为一种有机配位体与重金属离子进行配合或螯合。 腐殖质与重金属离子的吸附交

40、换主要取决于腐殖质分子中的羧基和酚羟基的含量。因而腐殖质具有弱酸型阳离子交换和配位能力等性质。活性炭吸附法活性炭是由木材、煤、果壳等含炭物质，在高温和缺氧的条件下活化制成的。在活性炭的晶格间，形成了各种形状、大小不同的微孔结构与巨大的比表面积，因而具有很强的吸附性能， 可有效的吸附废水中的有机污染物和金属离子。 活性炭处理电镀废水，目前主要用于含铬、含氰废水。用活性炭处理含铬废水，根据处理水的条件和要求，一般认为是利用它的吸附作用和还原作用。除此之外，还有沸石吸附、麦饭石吸附法。活性炭法处理电镀废水的优点：活性炭耐酸、耐碱，在高温下不易破碎，有稳定的化学性能；节省用水，清洗零件的废水用活性炭处

41、理后不排放，可重复做清洗水；投资省，设备简单，占地面积小，可直接在镀槽旁边工作，操作维护方便；处理费用低，活性炭来源广，并可再生反复使用；不直接产生污泥，不易产生二次污染。尽管有以上优点但还是有不足之处，如废水中污染物容度较高时，活性炭再生比较频繁；长期反复使用活性炭处理喊含铬废水后，处理后水用来做清洗水时，三价铬含量会增加，影响吨化膜，以及在洗脱液的利用等方面尚需进一步探索。第4章处理工艺的确定工艺流程选择在处理电镀废水的诸多工艺中，化学法应用最为普遍，在国外约占90%以上，中国 各种电镀废水处理工艺的应用比例依次为化学法、离子交换法、电解法；化学法约占 40%,而且化学法呈上升趋势并逐渐向

42、发达国家靠近，离子交换和电解法则呈下降，下 降或上升的原因主要在于处理工艺的实用程度。 采用化学法的废水处理工程投资约占电 镀工程总投资的5%左右，而离子交换、电解法、反渗透法等废水处理工程投资约占电 镀工程总投资的30%40%。所以根据上一章阐述的各个处理方法的优缺点及本设计的 实际情况选择采用化学法进行连续处理，同时采用亚硫酸盐还原法将六价铭还原为三价 铭。设计处理流程如下图所示：图废水处理工艺流程工艺流程说明废水系统废水处理系统采用连续处理工艺。废水经过两次提升，一次提升从调节池到中间水 池，二次提升从中间水池到清水池。调节池中废水由耐腐蚀泵泵入反应池，在反应池中 以重力流方式流经还原槽

43、、中和槽、斜板沉淀池和中间水池，完成六价铭的还原，三价 铭与锌离子的絮凝和沉淀分离反应。中间水池的水由耐腐蚀泵泵入石英砂过滤器过滤， 出水流入清水池，清水池中pH值不达标，可以加酸或加碱进行调节；如果污染物超标， 返回调节池重新处理。反应过程的控制通过氧化还原电位（ORP测定仪、在线pH计和液位计实现。污泥系统斜板沉淀池中沉积的污泥经污泥浓缩池浓缩，再经板框压滤机脱水后打包待用。浓 缩和压滤出水返回调节池重新处理。药剂投配系统确定各种溶药、投药槽体有效容积、工艺尺寸及相关工艺设备。工艺条件控制还原六价铭必须在酸性条件下进行，当 pH值为或更低时，反应可在5 min左右进 行完毕；当pH值为时，

44、反应时间在2030 min；当pH值大于时，反应速度非常缓慢。 实际生产中，一般控制在之间，反应时间控制在 2030 min。亚硫酸钠与六价铭的理 论投药比为3：1 （质量比），由于废水中杂质的影响和反应动力学方面的原因，实际投 药量应高于理论投药量，投药比控制在（45） ： 1,投药比过低会使还原反应不充分， 出水中六价铭含量不能达标，投药比过高时浪费药剂，增加处理成本，并且容易生成可 溶性离子Cr 2（OH 2SO2-,难以生成氢氧化铭沉淀。氢氧化铭沉淀的最佳pH值为7 8,而氢氧化锌沉淀的最佳pH值为89,故选择絮凝反应的pH值为8,反应时间为15 20 min。第5章单体构筑物的设计计

45、算调节池1 一般说明电镀废水水质质量有一定的波动，设置调节池使水质和水量保持相对的稳定，有利 于后续处理单元的有效运行，调节池材料采用钢筋混凝土，内外作防腐处理，调节池设 事故溢流管。2参数选取池形 方形停留时间HRT=4h3工艺尺寸有效容积V =Q HRT=50 4/24= m3有效水深H =2000 mm横截面积S=V/H= m 3池长L=2500 mm池宽B=S/L= m取 B=2000 mm调节池总尺寸 长度X宽度X高度=2500 mm乂 2000 mm乂 2000 mm4工艺装备1次提升泵2台（1用1备），由于废水呈酸性，应选用耐腐蚀泵，具体选型见水力 计算部分。反应池1 一般说明反

46、应池内进行还原反应和絮凝反应，在流程上分前后两格，前一格进行六价铭的还 原反应，后一格进行氢氧化物的沉淀生成反应，前后两格用底部开口的隔板隔开，反应 过程进行机械搅拌，如图所示。进水A 侧视图B俯视图图反应池示意图反应池中根据化学反应的不同需要加入各种药剂，以实现pH值调节，六价铭的还原以及氢氧化铭和氢氧化锌的生成过程。为了促进反应物的充分接触反应，反应池应设 置混合设备，由于生成的氢氧化铭絮体不易沉降，在进入沉淀池之前应在反应池中投加 絮凝剂帮助絮体长大以利于后续沉淀单元的处理效果。2主要设计参数(1)还原反应pH 值 pH=。停留时间HRT = 20 min投药比5 ： 1ORP值 反应过

47、程控制通过氧化还原电位测定仪，ORPfi为300 mU搅拌功率20 W/m3池容，强度为中等强度，G值为200/s。(2)絮凝反应pH值 本废水处理车间主要处理铭和锌，沉淀时Cr(OH)3的最佳沉淀pH值为78,Zn(OH)的最佳沉淀pH值为89,所以选择絮凝池pH值为8。停留时间HRT= 20 minG 值 50/s3工艺尺寸反应池的有效容积_ _ 3V=Q. t=50 (20+20)/(24 - 60)=1.39 m|i式中Q 设计流量，m/h；t反应时间，ho水深H =1.0 m超高0.5 m长 L =2.0 m宽 B =1.0 m净尺寸 LX BX H= 2000 mmK 1000 m

48、mK 1500 mm4工艺设备(1)还原反应搅拌装置按每m3池容输入功率20W十算，需要/&入的功率N为N=20V/2=2O- 2=14 W= kW搅拌机机械总效率 采用，搅拌机传动效率”2为，则搅拌机所需的电动机功率 N为 N = N/ (4 1 刀 2) = ( ) = kW桨叶构造采用单层平板形，两叶，长乂宽=mx m,桨叶底端距池底m。(2)絮凝反应搅拌装置按每m池容输入功率io w计算，需要输入的功率n为N=10V/2=10- 2=14 W= kW搅拌机机械总效率 采用，搅拌机传动效率 42为，则搅拌机所需的电动机功率N为N = N/ (4 1 刀 2) = ( ) = kW桨叶构造

49、采用平板形，8叶，桨叶上下边缘分别距水面和池底 m。斜板沉淀池1 一般说明电镀废水处理中固液分离一般采用沉淀池或气浮池。斜板沉淀池具有沉淀效率高， 停留时间短，占地少等优点，在电镀废水中得到广泛的应用。一般为了构造简单，多采 用异向流斜板沉淀池，即水流倾斜向上流，污泥则倾斜向下流。沉淀池中污泥至少每天 排一次，以免污泥板结堵塞排泥管。设计的斜板沉淀池如图所示：2参数选取个数n 1水力表面负荷q 3 m 3/(m2 h)斜板长L 1.0 m斜板倾角960o斜板净距d40 mm斜板厚b 5 mm3工艺尺寸池表面积AA =Q/ n q) = 50/ ( 1 3 24) = 0.76 m2式中Q最大设

50、计流量，m3/h ;n池数；表面负荷，一般用35 m3/ (m2 h);斜板面积利用系数。池长aa= VA = v076 = 0.87 m取 a = 0.8 m核算q = Q/ ( n A) =50/ ( 1 24) = 3.6 m 3/(m2 - h)满足条件35 m3/(m2 h)斜板个数mm =a/(b+d)-1=+-1 =17 个斜板区高度h3h3=L sin 0=1- sin60o = 0.87 m取斜板上端清水区高度h 2= m取水面超高h 1= m取斜板下端与排泥斗之间缓冲层高度h 4= m泥斗斗底为正方形，泥斗底边长为 a尸m,泥斗倾角为B=60o,泥斗高h5为h 5= (4a

51、?)2污泥斗总容积Vtg60o=。工0.3) tg60o = 0.43 mV=2- - - h5(a 12+a12+a1 a2) =2 - - - (+ ) = 0.19 m333沉淀池总高度HH=hi+h2+%+h4+h5= += 3.10 m4细部结构 (1)进水管进水管采用DN50(外径X壁厚=63 mmK 4.0 mrm硬聚氯乙烯管直接与反应池相连,则进水管中流速VV =Qn D2?24?36004?501?0.0552?24?3600=m/s在m/s之间，满足絮凝后期流速要求(2)集水槽采用两侧淹没孔口集水槽集水，如图:集水槽个数槽中流量q= 50/ (24 - 3600) = 0.

52、000579 m3/s =0.579 L/s考虑池子超载系数为20%,则槽中流量q0= = = 0.70 L/s槽宽B= = - 0.049 m 为便于加工取槽宽 B = 50 mm起点槽中水深H = = - 100= 50 mm终点槽中水深H= , 50= 62.5 mm槽中水深统一按H = 70 mm计。如图所示：图集水槽断面集水方式为淹没式自由跌落，淹没水深为 0.05m,跌落高度为0.05m,槽超高取 0.1m，则集水槽总高度HH= H2+= 0.27 m孔眼计算由 q0= 2 J2gh , 式中华一一集水才流量，m/s;-流量系数，取；h孔口淹没水深，此处为 0.05 m；一一一孔眼

53、总面积，m2。07 102得= q。/ ( N J2gh ) =0.00114 m0.62? . 2?9.81?0.05孔径采用d =10mm则单孔面积 0为 0=兀 d 2/4 = = 0.0000785 m2则孔眼个数n =Cd/gJ0= =取 n=16集水槽每边孔眼个数n刃/2=16/2=8个相邻孔眼中心距离s = L/ (n +1) = (8+1) =0.089 m为加工方便，相邻两孔眼间距取 m,靠近两端各留出m.落水斗落水斗尺寸为LX BX H= 300 mmK 300 mme 400 mm排水管采用 DN25(外径X壁 厚=32 mm( mn)硬聚氯乙烯管.排泥管选用DN150(

54、外径 X壁厚=160 mm mm)硬聚氯乙烯管。中间水池1h废水流量1 一般说明其作用为沉淀池出水储池，同时用作过滤器水泵集水池。有效容积取2工艺尺寸有效容积 V = 1 50/24 = 1.04 m3净尺寸LX BX H= 1500 mrm 1000 mrm 1000 mm过滤器1 一般说明去除沉淀单元未能有效去除的微小絮体，进一步降低处理废水重金属离子浓度，保证达标排放或回用要求。一般可采用 PE微孔管过滤、重力式过滤或压力式过滤。PE微孔过滤精度高，经过滤出水浊度可低于 mg/L,但微孔管容易堵塞，需经常反冲洗和定 期酸洗，每3年应更换一次。重力式过滤和压力式过滤操作简单方便，但过滤精度

55、不及 PE管，出水浊度在1mg/Lo压力式过滤在中小规模工业废水处理中使用较多。选用 砂滤器，石英砂单层滤料。2设计参数滤层厚度h m承托层厚h 450 mm,分4层正常滤速v 8 m/h强制滤速v 16 m/h工作周期T 24 h反洗膨胀率40 %反冲强度15 L/(m 2 - s)反冲时间5 min反冲洗水处理后水3工艺尺寸截面积Ss= 9 nv50/241?8 2=0.26 m直径DD=产=016=0.58 m取口=校核空塔流速v符合要求(5-10 m/h )“504 ?241? ?0.52= 7.37 m/h需要石英砂体积为_3V= S h=兀, - 4= 0.28 m石英砂滤料反冲洗

56、膨胀度为40% ,则砂滤料的有效高度为H= + (+) = 1.85 m砂滤料净尺寸为 600 mim 2000 mm反冲洗最大需水量为Q =5 60 15/1000=1.35 m3设计取m34工艺设备二次提升泵2台(1用1备)，具体选型见水力计算部分。清水池1 一般说明储存过滤后的净化水，调解处理与回用之间的平衡。一旦废水中金属离子含量达不到处理要求，用泵打回调节池重新处理。选用方形池，有效容积按砂滤器1次反冲洗水量的2倍计算，处理达标后的水经 DN70 (75 mm4 mm)硬聚氯乙烯溢流管直接外排， 池底设DN50空管。2工艺尺寸有效容积 V =2=3.0 m3池体净尺寸LX BX H=

57、 2000 mm( 1500 mrmc 1000 mm3工艺设备反冲洗泵2台，用途有二：其一为砂滤器反冲洗提供动力，其二在清水池水中金属 离子超标是泵回调节池。反冲洗泵的扬程计算参见水力计算部分。药剂投配系统H2SO4 加药罐pH 由 4 调至，每天需要H2SO4 的量为m =50 (1。2.5-10-4)98/2 = 7.50 kg/d浓度为10 H2SO4 的体积为V = (10% 1066) = 0.07 m3H2SO4 按每天配药1 次则可取加药罐的净尺寸为直径x高度二500 mm( 800 mmNaHSO3 加药罐NaHSO3投药量与废水中六价铭量比值为 5：1 (质量比)，即投药量

58、为50 mg/L, NaHSO溶液投加浓度10，需用量为V =50 50 10/10 % = 0.025 m3则有效容积按4d 计算，V = 4=0.10 m3净尺寸 直径X高度:500 mmK 800 mmNaOH! 口药罐调节pH值为到8,每天需要浓度20%苛性钠溶液为V =50(10-2.5-10-8) - 40/ (20% - 1219) = 0.026 m3加药罐有效容积按4d 配药一次计算，即 V= 4=0.10 m3净尺寸 直径X高度:500 mmK 800 mmPFS力口药罐设计最大投药量为20 mg/L, PFSft度为10%, 10d配一次药，则PFS1 口药罐的有效容积为

59、V =50 - 20 - 10/ (100 10%) = 0.1 m3净尺寸为 直径X高度二500 mm 800 mmPAM加药罐设计最大投药量为3 mg/L,PAMS度为%, 3d配一次，则PAMfc药罐的有效容积为V =50 3 2 10-6/%=0.09 m3净尺寸 直径x高度:500 mrmc 800 mm污泥处理系统1斜板沉淀池排泥采用重力排泥，排泥管DN150自动控制排泥阀。2污泥浓缩池沉淀后污泥的含水率一般在99%左右，经化学法处理后废水中悬浮物含量为C js = kC+2G+1.7C3+G= 14 20+2 - 0+ - 30+50= 381 mg/L式中k 系数。当废水中铭离

60、子含量等于或大于5 mg/l时，k直取14,当废水中铭离子含量小于5 mg/l时，k宜取16;C 1废水中铭离子的含量，mg/l ;C 3废水中含铁离子总量，mg/l ;C 3废水中除铭离子和铁离子以外的金属离子含量总和，mg/l ;C 4废水进水中悬浮物含量，mg/l o浓缩时间为12h,则有效容积为V =50 381 12/24 - (1-99%) - 106 =0.94 m3净尺寸 1200 mmK 1000 mm3污泥脱水从斜板沉淀池排出含水率为99%的污泥量为V =8 = 0.08 m3在浓缩池内浓缩8h后含水率降为98%的污泥量为 3v V = ( 100-99) / (100-9