電鍍含鉻廢水處理方法范文

導語：如何才能寫好一篇電鍍含鉻廢水處理方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞 電鍍廢水；離子交換；反滲透；中水回用

中圖分類號 X7 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0173-01

面對社會的高速發展的同時，面臨各種行業對環境的污染也越來越嚴重，為了發展經濟的同時也要注意環境的保護，實現社會的可持續發展，國家對各行業排放的污染物質排放指標也越來越嚴格，本文主要介紹某企業電鍍廢水如何處理到《電鍍污染物排放標準》（21900-2008）“新建企業”標準的要求和《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類標準，并實現60%的廢水經處理后直接回用于生產線上，且要求自動化程度高、出水穩定。

1 廢水的進水水質及水量。

某企業車間產生電鍍廢水量為830 m3/d。把廢水進行濃厚液與清洗液濃厚液收集后，該企業電鍍廢水為以下水質：

1）雜水系廢水：水量228 m3/d，主要污染物含量：CODCr 50 mg/L。

2）高濃度六價鉻廢水 ：水量181 m3/d，主要污染物含量：六價鉻1 950 mg/L。3）低濃度六價鉻廢水：水量70 m3/d，主要污染物含量：六價鉻5-10 mg/L。4）三價鉻廢水：水量73 m3/d，主要污染物含量：三價鉻150-180 mg/L。5）含鎳廢水：水量116 m3/d，主要污染物含量：Ni2+200 mg/L。6）含銅廢水：水量44 m3/d，主要污染物含量：Cu2+180-230 mg/L。7）化學鎳廢水：水量118 m3/d，主要污染物含量：CODC 200-300 rmg/L、Ni2+300 mg/L。

根據當地環保部門要求，該企業廢水排放執行如下要求：

1）含電鍍鎳廢水要求在線回用，六價鉻要求零排放。2）廠區總排放口廢水排放達到《電鍍污染物排放標準》（21900-2008）“新建企業”標準的要求和《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅳ類標準。相關指標為總鉻≤1.0 mg/L、六價鉻零排放、總鎳≤0.5 mg/L、COD≤30 mg/L、BOD5≤6 mg/L、總銅≤0.5 mg/L。3）廢水總水量要求回用率達到60%。

2 回用水質標準

根據企業回用水的標準，回用水達到自來水標準主要為電導率出水≤450 μS/cm2，即可回用于車產生產。

3 電鍍廢水處理工藝及說明

1）含鉻廢水處理。六價鉻廢水指的是含粗化、裝飾鉻及六價鉻的掛具剝離產生的廢水。本項目六價鉻廢水主要來自粗化、中和、鉻電鍍、電解鈍化、鉻電鍍剝離等工序。主要污染物為PH、Cr6+；三價鉻廢水主要來自三價鉻電鍍（黑、白）等工序。主要污染物為PH、Cr3+；六價鉻廢水需進行單獨處理，分為低濃度廢水和高濃度廢水，低濃度廢水經過離子交換后回用于生產線。高濃度廢水經過還原后，化學還原法是利用硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、二氧化硫等還原劑，將廢水中Cr6+還原成Cr3+，再加堿調整pH值，形成Cr（OH）3沉淀除去。投加堿中和沉淀后進入RO膜處理系統，產水回用于生產。

廢水中Cr6+實行“零排放”，本工藝把還原沉淀后的廢水分為低濃度六價鉻廢水和高濃度六價鉻廢水。低濃度六價鉻廢水經過一級RO和兩級納濾后，產水回用于生產線，濃水鎳離子含量大于10 g/L后回用與生

產線。

高濃度六價鉻進過還原后，進入混凝沉淀池。廢水經過沉淀后的廢水再進入到RO膜廢水處理系統，RO膜產水回用與生產線，RO膜濃水蒸發濃縮，結晶后固體交由有資質的固廢處理公司處理。

具體處理工藝流程如下：

①低濃度六價鉻廢水處理工藝圖如下：低價六價鉻廢水含六價鉻廢水池精密過濾器陽離子交換塔陰離子交換塔陰離子交換塔回用于生產。②高濃度六價鉻廢水工藝流程圖如下：高濃度六價鉻廢水含六價鉻廢水池混凝反應池沉淀池清水池RO膜系統回用于純水系統。③三價鉻處理工藝流程如下：含三價鉻廢水含三價鉻廢水池混凝反應池沉淀池清水池RO膜系統回用于純水系統。

2）含鎳廢水在線回用。含鎳廢水主要來自閃鍍鎳、半光鎳電鍍、高硫鎳電鍍、光鎳電鍍、啞光鎳電鍍、微孔鎳電鍍后的水洗工序。主要污染物為PH、Ni2+。

鎳屬于第一類污染物，需單獨收集后進入兩級RO膜處理系統，濃液與產分別進入生產線。

含鎳廢水含鎳廢水池一級膜系統二級膜系統三級膜系統濃水回用于生產線。

3）含化學鎳廢水處理。含化學鎳廢水主要來自浸泡除油、化學鎳水洗、銅鎳剝離后水洗工序。主要污染物為PH、Ni2+、COD；化學鎳廢水中污染物成分較復雜，主要是鎳以絡合態形式存在，一般加堿沉淀法無法將其去除。廢水中含有有機物，且可生化性不太好。

反滲透（RO）濃液COD較高，故將此濃液排至含化學鎳廢水池，與化學鎳廢水一起進行處理。

本處理工藝主體采用高級氧化處理工藝。Fenton法是利用催化劑、或光輻射、或電化學作用，通過H2O2產生具有極強氧化能力的羥基自由基（OH），對有機物和絡合物進行降解。

處理流程為：含化學鎳廢水含化學鎳廢水池陽離子交換塔陰離子交換塔混凝反應槽 沉淀池清水池生化系統。

4）雜系水的處理。雜系水主要來自催化、解膠、活性化、置換銅、堿性電活化等工序后的水洗段。主要污染物為PH、SS、COD及少量離子態重金屬，一般COD濃度較低。

含銅廢水主要來自硫酸銅鍍后水洗工段。主要污染物為PH、Cu2+；其處理方法與雜系水處理方法類似，故兩股水合在一起進行處理。

除了以上幾種廢水以外，含鉻、含鎳廢水預處理出水、超濾濃液一并排入雜系水調節池中，與雜系水一起處理后進入后續回用水處理

系統。

處理流程為：含銅及雜系廢水雜系廢水池混凝反應池沉淀池RO膜系統回用于純水系統。

5）COD處理系統。本處理來自化學鎳、三價鉻、六價鉻和雜水系廢水中主要的有機物和氨氮等，處理流程如下：含化學鎳處理水及RO膜濃水中間水池水解酸化池接觸氧化池BAF濾池中間水池活性炭塔排放池。

4 結束語

1）該處理工藝綜合考慮廢水狀況、相關試驗情況、處理要求、系統運行穩定性等相關因素，并結合國內部分電鍍生產企業純水及廢水處理設備運行經驗，對各種處理工藝進行了分析比較，為廢水處理及回用系統選擇最佳的工藝。2）該工藝低濃度六價鉻廢水回收系統采用，離子交換的方法。離子交換樹脂不單止具有強大的重金屬富集分離的能力，脫鹽方面也十分良好。3）廢水處理系統電氣控制采用控制值班室主電控柜、現場控制箱、上位計算機人機界面監控等三地控制方式，通過上位計算機可視化人機界面及相關控制程序對整個廢水處理系統工藝流程進行自動化監控和管理，實現整個廢水處理站的自動化運行，確保了廢水處理系統長期穩定運行

參考文獻

[1]張林生.電鍍廢水處理及回用技術手冊.

篇2

關鍵詞：電鍍廢水， 分流處理工藝 ， 綜述

Abstract: the article introduces the electroplating wastewater treatment process of diversion, after nearly two years of practical application shows that the technology can meet the national stable operation of the electroplating standards for pollutants discharge "(GB21900-2008) of the first grade level.

Keywords: electroplating wastewater, tap processing technology, and reviewed in this paper

中圖分類號： V261.93+1文獻標識碼：A 文章編號：

1 引言

電鍍是利用電化學的方法對金屬和非金屬表面進行裝飾、防護及獲取某些新性能的一種工藝過程利用電解工藝，將金屬或合金沉積在鍍件表面，形成金屬鍍層的表面處理技術。

1.1綜合電鍍廢水的來源主要是因鍍種不同而產生的不同重金屬的電鍍漂洗廢水及電鍍前對鍍件進行酸洗或堿洗而產生的酸性或堿性廢水。其成分復雜且污染較大；

1.2傳統的電鍍廢水處理大多采用氫氧化物或者硫化物沉淀法，利用重金屬的氫氧化物或硫化物溶度積較小的特性沉淀其中的重金屬離子；

1.3由于電鍍行業的飛速發展，近年來，電鍍企業為了保證鍍液的穩定性、使用壽命和鍍層質量，在鍍液中加入了很多的絡合劑、穩定劑、加速劑、pH 緩沖劑和光亮劑，這些物質大部分為有機物，如銨鹽、焦磷酸鹽、EDTA、檸檬酸鹽、乳酸、蘋果酸、酒石酸、丁二酸等，這些物質與Cu2+、Ni2+具有極強的絡合性，它們隨鍍件漂洗水排入酸堿綜合廢水中后容易與Cu2+、Ni2+形成非常穩定的絡合物〔8-9〕，給廢水的處理帶來很大的困難。為此，筆者采用以下廢水處理工藝方法處理電鍍廢水，有效解決了上述問題。

2 分流處理工藝

2.1工藝流程

以東莞某塑膠電鍍廠為例：該廠專業從事塑膠制品的電鍍。其廢水處理工藝如下：

2.2 廢水水量及水質

廢水設計處理量為50m3/h，其中含鉻廢水（主要為粗化及鍍鉻環節產生的廢水）20 m3/h，含絡合物廢水（主要為鍍焦銅、化學鍍銅、化學鍍鎳廢水等含絡合物的廢水）10 m3/h，綜合廢水（即酸洗、除油及電鍍類廢水）20 m3/h。

2.3 排放水質要求

廢水經處理后達到需達到《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）之一級標準。即六價鉻≤0.2mg/l，總銅≤0.5mg/l，總鎳≤0.5mg/l，化學需氧量≤80mg/l，懸浮物≤50mg/l等。

2.4工藝說明

含鉻廢水，絡合廢水，綜合廢水分別進入各自的調節池均質。含鉻廢水泵入還原中和池，先投加H2SO4及 Na2SO3進行還原（實際運行中，H2SO4極少加），還原后的廢水再投加片堿溶液進行中和（pH=7～8），并投加有機高分子絮凝劑進行絮凝。絡合廢水泵入破絡反應池，先投加稀硫酸溶液調pH在3左右，再投加漂白粉溶液進行氧化，此過程的時間約1.5h，須長于普通的氧化反應。破絡后的廢水再投加片堿溶液調pH至10.5左右，同時投加有機高分子絮凝劑進行絮凝。綜合廢水泵入中和反應池，先投加FeSO4，可起置換、還原及混凝作用，再投加片堿及石灰溶液調pH至10.5左右，同時投加有機高分子絮凝劑進行絮凝。以上三種廢水進入各自的迷宮沉降池進行固液分離后，出水自流至中間池，再泵至砂濾罐過濾，過濾后的出水自流至pH回調池進行pH調整，出水自流至清水池后達標排放三個迷宮沉降池的污泥均排至污泥池，再泵至壓力污泥罐，通過壓縮空氣的壓力將污泥壓至板框壓濾機脫水，脫水后的干泥交專業公司回收，濾液回流至調節池。

2.5廢水處理設備

由于電鍍廢水中含有多種金屬離子，通常采用氧化還原等方法處理含氰、六價鉻離子廢水，采用中和、沉淀、絮凝的方法處理廢水中的酸堿、重金屬離子，最終達到污泥收集和污水回用的目的，提高水的循環利用率，排放廢水達到國家污水綜合排放標準。設用范圍：含鉻、鎳、銅、鋅、鐵等重金屬的電鍍廢水處理設備自動化操作系統。

3 設計參數

表1主要構筑物及設計參數

4 工程調試及運行

4.1調試過程

4.1.1 在調試過程中發現, pH是控制Cr6+還原反應的關鍵因素, pH大于3 時,反應緩慢。因此在反應之前, 要先根據廢水狀況調節廢水的pH為2.5～3,再投加化學還原劑,經充分混合、完全反應后,Cr6+大部分轉化為Cr3+；

4.1.2 在混合反應池中投加Ca(OH)2 與投加NaOH 相比要便宜得多,但是,最終形成的微溶性鈣鹽在一定程度上會影響出水水質。調試發現在混合反應池中加入少量的混凝劑聚氯化鋁(50 mg/ L) 可使出水清澈,且總運行費用仍然較直接投加NaOH低。投加順序為Ca(OH)2 聚氯化鋁PAM。懸浮顆粒借助聚氯化鋁形成微絮體。最后投加少量PAM ,即可形成淡黃色的大顆粒絮體沉淀物,通過沉淀去除,而使上清液清澈。由于聚氯化鋁的加入會使廢水的pH有所下降,因此投加Ca(OH) 2 時應適當提高廢水的pH,使其維持在10～15左右；

4.1.3 該項目的水量較小,水質和水量較為穩定,采用人工控制進水、排水和加藥系統,使設備投資有所減少。

4.2 處理效果

該工程于2010年6月竣工并進行調試,2011年3月投產運行。根據現場調試的檢測結果經本工藝處理后,各種污染物的去除率均在90%以上,處理后出水水質全部達標,具體數據見表2。

表2處理后出水水質及排放標準

5主要技術經濟指標

該工程設計處理量為50m3/h，占地面積約380m2，工程總投資約80萬元。其中設備費用37.5 萬元,土建費用29 萬元,其他費用8.5 萬元,水處理成本為2.58 元/m3 , 其中運行成本為2.27 元/m3，日常運行費用約4.0～5.0元/m3廢水（不計設備折舊費）。

6 綜述

6.1該工程投資少,占地面積小,運行費用低,技術成熟,運行穩定可靠,且操作方便、易于管理,適用于不同規模電鍍生產企業；

6.2廢水處理效果好,出水清澈,部分可回用至水質要求不太高的生產清洗工序或作為生活雜用水(如沖廁、綠化等) ,節約水資源,減少污染物總排放量；

6.3電鍍廢水中含有較多的貴重金屬離子,建議研制和采用新的處理工藝,實現廢水重金屬離子的回收利用。采用無或少排廢水的自動電鍍生產線,減少用水量和廢水排放量。提高電鍍車間的管理水平,簡化廢水處理工藝,降低處理成本,做到清潔生產。

［參考文獻］

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［3］GB8978—1996污水綜合排放標準［S］.

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［5］ 戎馨亞. 化學鍍鎳廢液的處理及資源回收利用［D］. 蘇州：蘇州

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【關鍵詞】傳統化學法 分類處理 電鍍廢水 鰲合沉淀

中圖分類號：TU8；TU758.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2013）35-177-01

1 概述

目前國內普遍存在電鍍廠點多而分散、布局不合理、生產技術落后等現象，建設集中式電鍍基地是解決當前電鍍污染的發展趨勢。由于電鍍品種十分繁雜，加工工藝也在不斷更新，電鍍廢水存在著污染因子種類多、濃度高、理化性質復雜等特點。綜合污水處理廠必須同時具備處理多種污染物的功能。而在電鍍廢水產生、收集階段將不同類型的廢水分別進行收集，將對后續處理有很大的幫助。電鍍廢水根據其所含污染因子特性，大致可分為含氰廢水、含鉻廢水、含金屬離子廢水。若企業具備較好的分流條件，還可根據重金屬離子中和沉淀條件及水量比例大小將含金屬離子廢水細分為含Ni2+廢水、含Cu2+廢水、含Zn2+廢水及含其它金屬離子廢水。

2 常用處理技術

（1）化學法。化學法從近幾十年的國內外電鍍廢水處理技術發展趨勢來看，電鍍廢水有80%采用化學法處理，化學法處理電鍍廢水，是目前國內外應用最廣泛的電鍍廢水處理技術，技術上較為成熟。化學法包括沉淀法，金屬質換法，鐵氧體法、螯合沉淀法等，是一種傳統和應用廣泛的處理電鍍廢水方法，具有投資少，處理成本低，操作簡單等特點，適用于各類電鍍金屬廢水處理。

（2）蒸發濃縮法。蒸發濃縮法是對電鍍廢水進行蒸發。使重金屬廢水得以濃縮，并加以回收利用的一種處理方法，一般適用于處理含高濃度鉻、銅、銀、鎳等重金屬廢水，但因能耗大，操作費用高，雜質干擾資源回收問題還待研究，使應用受到限制。

（3）電解法：電解法是利用金屬的電化學性質，在直流電作用下而除去廢水中的金屬離子，是處理含有高濃度電沉積金屬廢水的一種有效方法，處理效率高，便于回收利用。但該法缺點是不適用于處理含較低濃度的金屬廢水，并且電耗大，成本高，一般經濃縮后再電解經濟效益較好。

（4）離子交換法：離子交換法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質的方法，含重金屬廢水通過交換劑時，交換器上的離子同水中的金屬離子進行交換，達到去除水中金屬離子的目的。此法操作簡單，便捷，殘渣穩定，無二次污染，但由于離子交換劑選擇性強，制造復雜，成本高，再生劑耗量大，因此在應用上受到很大限制。

（5）吸附法：吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種方法。傳統吸附劑有活性炭、聚糖樹脂、硅藻精土等。實踐證明，使用不同吸附劑的吸附法，不同程度地存在投資大，運行費用高，污泥產生量大等問題，處理后的水難于達標排放。

（6）膜分離法。膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進行物質分離的技術，包括電滲析、反滲透、膜萃取等。利用膜分離技術一方面可以回收利用電鍍原料，大大降低成本，另一方面可以實現電鍍廢水零排放或微排放。缺點是膜需經常更換，運行成本較高。

（7）生物處理技術。生物處理技術是通過生物有機物或其代謝產物與重金屬離子的相互作用達到凈化廢水的目的。隨著重金屬毒性微生物的研究進展，生物處理技術日益受到人們的重視，采用生物技術處理電鍍金屬廢水呈發展勢頭。目前該技術更多的還處于研究和試用階段，應有還不是很廣泛。

3 工藝流程

電鍍廢水傳統化學法處理由調節池、加藥箱、氧化池、還原池、中和反應池、pH調節池、絮凝池、斜管沉淀池、廂式壓濾機、過濾器等組成。流程圖如下：

含氰廢水在調節池①匯集，均化水量和水質后，由泵提升至氧化反應器，自動投加氧化劑和堿（NaClO和NaOH），把CN?氧化為CNO-，然后再投加強酸，再次投加NaClO，在不同的PH條件下實行二次破氰。反應后廢水自動溢流到中間池。反應條件：一次破氰PH：10.5—11.5，ORP為300 mV，二次破氰PH：8—9，ORP為650 mV左右。

含鉻廢水在調節池②匯集，均化水質和水量后，由泵提升到還原反應器，廢水在OPR儀表控制下自動投加還原劑，把Cr6+還原為Cr3+，然后投加堿，使Cr3+形成Cr（OH）3，反應后廢水自動溢流到中間池。反應條件：PH3.0—3.5，ORP電位300mv。

中間池廢水在PH儀表控制下，自動投加石灰乳及絮凝劑，將PH調節至適當的范圍，使各種重金屬離子形成堿鹽沉淀。反應條件：PH10.0—11.0左右。

經充分混凝反應形成大量礬花的廢水匯集于中間水池，再由泵提升至斜管沉淀池進行固液分離，根據“淺層沉降原理”，在沉淀池中加設蜂窩斜管，增大沉降面積，并改善沉降過程中的水力條件，使污泥顆粒在穩定的層流狀態下沉降，從而達到沉降效率高和容積利用率高的特點。

由斜管沉淀池泥斗收集的污泥定期排放至污泥干化池，再由濃漿泵泵入板框壓濾機進行干化處理。

斜管沉淀池上清液自流入PH回調池，采用自動控制技術對PH進行調節，保證PH值控制在國家允許的排放范圍內。

4 反應機理

（1）含氰廢水處理。破氰過程為兩級堿性氯化法，破氰劑選用NaClO，相對其它藥劑而言，其投藥方便安全、投藥量易于控制、污泥量少。采用次氯酸鈉氧化法處理廢水中的氰化物，其反應式如下：

CN-+ClO-+H2O=CNCl-+2OH- CNCl-+2OH-=CNO-+Cl-+H2O

進一步氧化，反應式如下：

2CNO-+3ClO-+H2O=N2+CO2+3Cl-+2OH-

（2）含鉻廢水的治理。電鍍廢水中的六價鉻離子，用還原劑還原為Cr3+，再與氫氧根產生沉淀除去。一般使用焦亞硫酸鈉作還原劑，其反應式如下：2Cr????2O72- +3S2O52- +10H+ 4Cr3++6SO42-+5H2O

Cr3++3OH-Cr（OH）3

（3）重金屬離子的處理。重金屬離子只要調節適當的PH值，即會生成相當的氫氧化物沉淀。反應式如：Men++nOH-=Me（OH）n

反應后出水，自流或泵入斜管沉淀池，使各種氫氧化物在斜管區很快沉降， 上部溢出水再經碳濾（或砂濾）后達標排放，下部污泥經板框壓濾機壓濾后外運作無害化處理。

（4）螯合沉淀。上述傳統化學沉淀法在當前使用比較廣泛。但由于不同的重金屬離子生成氫氧化物沉淀時的最佳pH值不同，其去除往往不能兼顧。同時，目前電鍍過程中光亮劑等使用量有所增加，重金屬離子容易與其形成絡合物而難以沉淀。而采用添加DTCR重金屬離子捕集劑的螯合沉淀法則很好地解決了這個問題。DTCR 為長鏈高分子物質，含有大量的極性基，它能捕捉陽離子并趨向成鍵而生成難溶的氨基二硫代甲酸（ TDC）鹽。生成的TDC 鹽有部分是離子鍵或強極性鍵（如TDC—Ag ） ， 多數是配價鍵（ 如TDC—Cu、TDC—Zn、TDC—Fe） 。同一金屬離子螯合的配價基極來自不同的DTCR分子，這樣生成的TDC鹽的分子是高交聯的、立體結構的，原DTCR的相對分子質量為（10～15）萬，而生成的難溶螯合鹽的分子質量可達數百萬甚至上千萬，故這種金屬鹽一旦在水中生成，便有很好的絮凝沉析效果，且進入污泥后難以返溶。

5 結果與討論

（1）采用分類預處理、再合并處理的綜合性電鍍廢水的處理方法，出水效果穩定、操作簡單、占地面積小、污泥生成量少、造價及運行成本低，對處理電鍍廢水是一個經濟、可行的技術。

（2）目前國內對氰化物的去除也有采用一級破氰的辦法，可簡化操作流程和節約成本，在理化因子控制好的情況下通常也能達標，但穩定性與可靠性不如二級破氰。

（3）重金屬離子的去除，利用了螯合沉淀機理，解決了傳統化學法由于各種重金屬中和沉淀條件不一及存在絡合物而造成的部分重金屬指標超標問題。

（4）上述方案未考慮電鍍廢水中水回用問題。在電鍍生產流程中，前段清洗用水完全可以利用經上述處理后的廢水。但要把廢水用于調配電鍍槽液等，還必須經過離子交換或反滲透等深度處理。

（5）傳統化學法可以與其它辦法配合使用，達到經濟上更加可行，環境效益更加明顯的處理目標。

參考文獻：

[1]魏先勛.環境工程設計手冊[M].長沙：湖南科學技術出版社.1992.83～85.

[2]張建梅，韓志萍，王亞軍.重金屬廢水的生物處理技術[J].環境污染治理技術與設備，2003，4（4）：75～78.

[3]侯愛東，王飛，徐暢.綜合一體化處理電鍍廢水技術及應用[J].電鍍與環保，2003，23（4）：33～35.

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關鍵詞電鍍廢水；膜技術；水回用；鎳回收

中圖分類號X703 文獻標識碼A 文章編號1673-9108(2016)01-0495-08

電鍍工業是我國經濟發達地區的重要加工行業之一。然而，電鍍生產在耗費大量工藝用水的同時，也產生大量的廢水。無論是鍍件的前處理廢水、鍍件漂洗廢水、廢電鍍液，還是設備冷卻、洗滌等工序產生的廢水，由于含有銅、鋅、鎳、鎘、鉻、金等一種或幾種重金屬離子或者含酸、堿、氰化物等有害物質，如果將電鍍廢水直接排放，將會造成環境的嚴重污染和水生態系統的破壞［1］。因此，進一步強化電鍍工業廢水的處理，是健康發展金屬加工業、構建環境友好型社會的重大課題。多年來，電鍍企業大多采用混凝-沉淀法等傳統工藝處理廢水，取得了一定的成效。但是，隨著電鍍企業生產規模的擴大，特別是環境法規的日益嚴苛和廢水排放標準的逐步提高，原有的廢水處理工藝已難以實現電鍍廢水的達標處理。三十多年來，隨著膜技術的逐步成熟和大規模工業化膜產品的不斷市場化，主要以壓力為分離過程驅動力的反滲透(reverseosmosis，RO)、納濾(nanofiltration，NF)、超濾(ultrafiltration，UF)、微孔過濾(microfiltration，MF)和以電位差為分離過程驅動力的電滲析(elet-rodialysis，ED)以及生物降解與膜分離組合為一體的膜生物反應器(membranebioreactor，MBR)等膜分離技術，已分別作為一種大規模工業化應用的分級、提純、濃縮單元操作［2-4］，逐步在水和廢水處理［5-9］以及廢水資源化［10-12］中發揮出了獨特的作用。膜過程的特定分離功能和創新減排工藝，已經在電鍍工業廢水的水資源回用和高價值金屬離子的濃縮回收中逐漸得到廣泛應用［3，6，11-13］。為進一步提升電鍍廢水的處理工藝及其廢水資源化技術，科學地推進新型的膜技術在電鍍工業廢水處理中的有效運用，本研究基于作者多年開發膜技術的應用工程，對近年內承建的電鍍工業廢水膜法處理的3個工程實例進行扼要闡述，重點討論不同的膜分離工藝在各電鍍廢水處理工程中的應用及其處理結果。

1MBR在電鍍廢水處理設施升級改造中的應用

主要從事五金件、塑料件電鍍加工的浙江余姚市某金屬表面加工公司，日產廢水量250m3/d(單班制10h/d)。該公司由于各電鍍生產車間排放的廢水中污染物種類不一，廢水水質差異很大，已建有的化學氧化/還原預處理+兩級反應沉淀處理的廢水處理設施，難以將廢水處理成達標排放。因此，作者在繼續利用已有的廢水處理設施和工藝的前提下，設計了升級改造的新型廢水處理方案。新方案強調分類收集、分質預處理，然后匯入綜合調節池、兩級反應沉淀池，繼而在后續增加膜分離的廢水深度處理工藝。圖1為經提升改造的該公司新型組合膜分離的電鍍廢水處理工藝流程。如圖1所示，產生的各種廢水包括綜合清洗廢水、含鉻廢水、含鎳廢水、含有機物的廢水以及生活廢水，分別收集后，以設定的不同工藝參數進行化學氧化/還原處理、初步沉淀處理，然后進入新改造的斜管沉淀池進行兩級反應沉淀處理，沉淀池的上清液送入MBR設施中處理。升級改造后的兩級斜管沉淀池與MBR的工藝參數見表1。MBR由于系統的設備模塊化，占地面積小，因此，采用MBR進行傳統廢水處理工程的升級改造是比較容易實施的。與傳統活性污泥(conventionalactivatedsludge，CAS)法相比，MBR能夠維持高的污泥濃度和高容積負荷，污泥產率低，不會發生污泥膨脹，可以將MBR控制在良好的狀況下運行。通常，依據處理單元的系統結構形式，MBR有膜下游泵抽真空的負壓式為分離驅動力的一體式(或稱浸沒式)膜生物反應器(integratedmembranebioreactor，IMBR)和膜上游泵送廢水的加壓式為分離驅動力的分體式(或稱外置式)的膜生物反應器(splittedmembranebioreactor，SMBR)兩種［14-16］。IMBR由于是負壓式操作，施加膜過濾的壓力遠低于加壓式的SMBR。因此，為了獲得一定的膜通量，IMBR以配置大孔徑的MF膜為宜，但是，SMBR不僅可以采用大孔徑的甚至更為精細孔徑的MF膜，而且可以配置孔徑為分子尺寸大小具有不同切割分子量特性的UF膜，相應的SMBR處理水的水質是遠優于IMBR的［5，6］。本工程基于廢水凈化處理排放為目的，正如圖1和表1顯示，設計的MBR工藝是一個由好氧生化處理池(AB)和IMBR兩個生化處理單元構成的強化式ABMBR系統。通過該系統處理，廢水中可生化降解的有機污染物質在膜過濾前，在好氧微生物和兼性微生物的作用下，能最大程度地被降解成CO2和H2O等無機物。該廢水處理改造工程的設計與運行表明，該系統中IMBR用的膜是孔徑較大(0．1μm)的中空纖維式MF膜，膜分離出水的COD值幾乎與進入膜濾器時即好氧池的出水相當，正是系統配置的膜的特性，導致MF膜對廢水COD的去除幾乎沒有效果。但是，好氧池的出水再經MF膜單元過濾，大大提高了廢水中污染物的去除效果和固液的分離效率，可作為初級回用。正如表1所示，廢水經膜濾器分離的出水的濁度顯著降低至＜1．0NTU，出水水質提高到高于我國新版《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中的表2排放水的水質。通常IMBR的運行費用要比SMBR的低，但廢水處理工藝是否成功的首要問題是凈水效果和過程參數的調控［16］，特別是對于處理高濃度廢水的MBR工藝，這就要依靠創新的廢水處理工藝和科學的運行管理。本改造工程的終端ABMBR強化工藝及其操作技術，確保了電鍍廢水的處理達到了預期效果。

2UF/RO/NF膜集成技術在電鍍廢水回用中的應用

2．1成套膜集成工藝

膜集成工藝是將不同分離性能的幾種膜過程組合成一個系統，或者將一種或幾種膜過程與其他傳統凈水技術組合成一個系統的新型水處理工藝。這種集成工藝可以使系統中不同的水處理方法在各自最適合的工況下，發揮最大的效率，產生遠勝于單個處理單元的最佳效果。位于寧波市的某大型電鍍企業，因生產規模擴大及廢水處理的要求，需要上馬廢水回用工程。該工程針對廢水總量達916m3/d的綜合電鍍廢水，設計多介質過濾器預處理、UF凈化、一段RO濃縮、二段NF濃縮的集成膜分離工藝(工藝流程見圖2)，實現廢水高效處理，進而回用高水質水。圖2顯示的是不同于已有的電鍍廢水處理回收的工藝［3，5，12］。經多介質濾器去除顆粒性懸浮物及部分膠體等物質后的電鍍廢水，依次進入3種不同功能的成套膜分離裝置。在第一套的膜裝置中，作為系統膜法預處理工藝，UF膜強化了濾除大分子有機物和膠體，使廢水得以深度凈化，從而減輕后續膜處理過程可能膜的污堵甚至膜面結垢。少量UF濃縮水返回1#中間水池。UF透過水進入RO原水箱后，被泵入能截留廢水中的各種無機離子和小分子有機物的RO膜系統，RO的濃縮水送入能選擇性截留高價離子的NF膜系統。RO的透過水和NF的透過水作為回用水到回用水箱。NF的濃縮水排入濃水處理系統，經芬頓氧化、反應沉淀、多介質過濾后達標排放。

2．2UF/RO/NF的單元膜分離工藝流程

按照回用水的目標，在膜集成系統中各個單元膜過程的工藝設計參數列于表2。3套成套膜分離設備的操作參數采用先進的集散型控制系統，實行集中監測和分散控制，以高效管理模式確保各級出水水質、系統能耗控制和設備安全運行。圖3分別為該集成系統中3套膜分離裝置的工藝流程簡圖。從圖3可以清楚地看到，作為單元操作，UF、RO和NF都分別是一個獨立的完整的系統。這樣就為廢水處理工程的工業運行過程提供了一旦在某個設備進行短暫的故障檢修、性能維護時，其影響僅限于這一個膜單元的停車操作，不會影響包括其他兩個膜單元的整個廢水處理工程的連續安全運行。

2．3集成系統膜裝置運行性能

調試運行了該項電鍍廢水工程的處理系統，獲得了大量的運行數據。對這一廢水工程的運行過程，重點考察的參數是進水的和出水的電導率值、COD去除率以及對導電物質主要是離子的脫鹽率。圖4給出了分別為3套膜分離裝置，在一個月的運行時間內，進水、透過水的主要水質指標檢測分析的結果。圖4(a)和(e)表明，無論是UF還是RO、NF的膜分離裝置，在運行期間，進水的COD、電導率值經常會發生較大的變化，即進水水質呈現一較大的波動范圍。如果進水水質嚴重不穩定，將會妨礙膜的穩定運行，造成出水水質的不穩定性。在本工程的系統工藝中，設計的多介質濾器，可以使廢水進入膜裝置前較好地濾除廢水中的絕大部分雜質，再通過將UF的操作參數優化，可以使UF裝置能持續穩定的運行。圖4(b)顯示，UF膜裝置運行期間，COD去除率保持在16%～50%之間，其平均值自始至終都處于約30%的水平。UF膜對離子和低分子量物質是沒有截留作用的。因此，如圖4(a)所示，UF的出水電導率曲線與進水的是幾乎重疊的。這些結果表明，UF過程盡管有一定的COD去除率，但其去除率較低，即通過UF只能小部分去除廢水中的COD物質。UF的透過水由于含有原廢水中大部分COD物質以及幾乎全部的無機離子，是不能回用作電鍍工藝用水的?；诖?，本工程設計的UF是作為后續膜系統的預處理。從圖4(c)可見，進入RO膜裝置的UF透過水，其COD在10～20mg/L，電導率值在2000～4000μS/cm，經過RO膜處理后，其透過水的COD值隨著運行時間的延長有明顯下降且穩定在5mg/L左右，電導率值下降到始終低于100μS/cm。RO膜的高脫鹽率(99%)和高COD去除率(70%)(見圖4(d))的優良分離效果，為電鍍工藝用水提供了高水質的回用水。RO濃水經循環運行，濃水的電導率可以升高達5000～9000μS/cm。這種高含鹽量的RO濃水，再送入對進水的滲透壓相關性較小的NF膜，進行再次的分離，正如圖4(f)所示，NF透過水的電導率下降到并基本穩定在1000μS/cm以下，COD從進水時的約40mg/L下降到透過水約10mg/L。NF膜對RO濃水約90%的脫鹽率和約50%的COD去除率(見圖4(f))，使NF透過水也成為良好水質的電鍍工業回用水。

3RO膜濃縮回收電鍍廢水中的鎳

3．1鍍鎳漂洗水的成分

鍍鎳漂洗水具有回收鎳的較高價值。表3是浙江某電鍍企業鍍鎳漂洗廢水各鍍鎳工序電鍍液的主要物質成分。

3．2鍍鎳漂洗水的鎳回收工藝

用RO膜技術處理鍍鎳漂洗水，可以從RO的濃縮液回用鎳。如表1所示，該電鍍企業中多條電鍍生產線的各工序鍍鎳漂洗廢水中的主要成分是有差別的，但是對于3個工序廢水中的鎳回收均可采用的工藝是:活性炭吸附(預處理)+兩段RO膜處理(濃縮鎳)。其中，一段RO為預濃縮，二段RO為二次濃縮。為了消除RO濃縮液中的雜質尤其是有機雜質影響鍍鎳溶液的性能，本工程設計前置活性炭吸附去除鍍鎳漂洗水中的雜質，經吸附凈化處理的含鎳廢水送入RO膜系統進行兩級濃縮。本工程在3個鍍鎳工序配套建造了3套RO槽邊回收系統，廢水總量為130m3/d。表4列出了該工程3個工序的廢水處理量、RO膜配置以及RO濃縮前后的電導率值和鎳濃度。從表4可以看出，各鍍鎳工序的RO膜的配置都是一樣的，即一段RO和二段RO采用的膜組件都分別為BW30-400FR和TW30-4040。RO膜均可將經活性炭吸附處理的廢水中的鎳濃縮達25倍以上，即鎳濃度接近或超過10000mg/L(即1%含鎳量)。RO濃縮鎳的同時，RO透過水是低含鹽量的凈化水，正如2．3的數據表明，這種高水質的水可以安全回用到電鍍生產中。

3．3鎳回收效益初步分析

如果日排放60m3、鎳離子含量為300mg/L的鍍鎳漂洗水，通過RO膜濃縮至鎳離子濃度9000mg/L，濃縮液為2m3/d，設備投資40萬元/套。3．3．1投資效益分析:(1)日處理成本:如表3所列包括電費、膜更換費用、膜清洗費用等合計為685．94元/d。(2)回收鎳價值:按當前金屬鎳市價150元/kg計，鎳回收率按50%計，則60m3/d×0．3kg/m3×150元/kg×50%=1350元/d;(3)回用水價值:按寧波當地目前的水價5．95元/m3(其中:自來水價格4．15元/m3，污水處理費1．80元/m3)計，則(60－2)m3/d×5．95元/m3=345．10元/d;(4)減少水處理成本:在未回收鎳處理廢水的藥劑費用按3元/m3計，則60m3/d×3元/m3=180元/d;3．3．2日投資回報(2)項+(3)項+(4)項－(1)項=1350+345.10+180－685．94=1189．16元/d。3．3．3投資回收期400000元÷1189．16元/d÷330d=1．02年(按年工作時間330d計)。由此可見，采用RO膜法回收濃縮鍍鎳電鍍廢水中的金屬鎳，運行約12～13個月即可收回購置設備的費用。

4結論

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[關鍵詞]電鍍鉻 影響分析 治理措施

中圖分類號：X781.1;X82 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）28-0154-03

1 引言

某石油機械裝備公司擬建新型抽油泵項目，其中關鍵部件為伸入地下的抽油泵筒，規格長度分為3.3m、4.5m、6.6m。為增加泵筒壽命，需在其內側電鍍一層厚度為0.05mm的金屬鉻。同時后續有拋光、噴漆加工處理。從整體來看，電鍍鉻工序為整個項目工藝最復雜、污染最大的工序。本文將圍繞該工序的環境影響評價展開分析。

2 主要污染工序

該類項目需在泵筒內側鍍一層厚度約為0.05mm的金屬鉻，采用掛鍍形式。其工藝流程為：清洗干凈的泵筒裝夾在工裝上，用卷揚機將泵筒放置在電鍍井內進行電鍍。電鍍井為半地下式。電鍍過程為批量式操作，16個工位同時工作，一個電鍍周期需25小時，操作溫度55-60℃。鍍鉻完成后將泵筒提出，在電鍍井上方停留二十分鐘，使大部分電鍍液滴回井內。然后將電鍍好的泵筒用卷揚機從井內提出，置于清洗井內漂洗。企業擬設置四個清洗井，采用多級逆流清洗方式，清洗水可回用于電鍍井內。將清洗過的泵筒從清洗井內提出放置工作臺上，從工裝上卸下泵筒，鍍鉻完成。

鍍鉻的陰極反應：

2H++2eH2

Cr2O72-+8H++6eCr2O3+4H2O

Cr2O72-+H2O==2CrO42-+2H+

2CrO42-+8H++6eCr+H2O

陽極反應：

4OH- 2 H2O + O2+ 4e

2Cr3+ + 7H2O Cr2O72- + 14H+ + 6e

Pb + 2H2O PbO2 + 4H+ + 4e

電鍍工序產生的污染包括：電鍍廢水、電鍍酸霧、電鍍槽渣、電鍍廢水處理污泥等。

3 污染治理措施

3.1 電鍍廢水治理措施

生產廢水主要為電鍍清洗廢水和地面清洗水。工件電鍍后需要清洗，產生的清洗廢水中主要包含一定量的電鍍液，該部分清洗廢水可用作電鍍液補充水。

實際操作中，會有少量電鍍液、清洗水落于地面，會產生車間清洗水，產生量約0.3m3/d，參考《電鍍行業污染物排放標準（編制說明）》調查數據，電鍍企業廢水中Cr6+的濃度為5-60mg/L。

參考HJ2002-2010《電鍍廢水治理工程技g規范》，評價建議采用亞硫酸鹽還原處理加離子交換組合技術對該含鉻廢水進行凈化。工程流程如下圖所示。

工藝原理：

亞硫酸鹽還原：含鉻廢水中鉻主要以六價鉻、三價鉻形式存在，需先把六價鉻還原成三價鉻，先加硫酸調節pH值至2～2.5，再投加NaHSO3使其與廢水中的六價鉻反應生成三價鉻，然后投加NaOH調節pH值至8.5～9，使OH-與Cr3+生成不溶于水的Cr（OH）3沉淀物去除。主要反應方程式為：

2H2Cr2O7 + 6NaHSO3 + 3H2SO4 = 2Cr（SO4）3 + 3Na2SO4+8H2O

Cr（SO4）3 + 6NaOH = 2Cr（OH）3 + 3Na2SO4

離子交換：廢水首先經過濾柱去除水中雜質，以增加后續處理效果。然后首先進入酸性陽柱，去除三價鉻等陽離子，然后進入陰柱，對含六價鉻的酸根離子進行吸附，最后進入除酸陰柱，將酸根離子置換出來。除鉻吸附反應式如下：

含鉻廢水首先匯集入調節池，調節水量及均勻水質，保證后續設備正常連續的運行，然后由泵提升至混合反應槽，投加酸及還原劑調節pH值及還原六價鉻，再進入中和反應槽投加堿調節pH值生成Cr（OH）3進入斜管沉淀槽去除。之后廢水進入離子交換裝置中進一步去除鉻。而離子交換樹脂在洗脫再生時，會產生鉻酸及含三價鉻的廢水，此時重新回到廢水處理站內，由還原沉淀法去除。產生的沉淀污泥經過壓濾機脫水后，作為危險廢物在廠內暫存后，交由有相關處理資質的單位進行處置。

參考《三廢處理工程技術手冊》中的運行實例，亞硫酸鹽還原處理技術可將廢水中Cr6+的濃度降至0.5mg/L。而離子交換裝置的處理效率一般為90%以上，此處取80%。則該組合方法對Cr6+的處理效率可達到99.6%，則外排廢水中Cr6+的濃度可降至0.1mg/L，可以滿足GB21900-2008《電鍍污染物排放標準》表3 六價鉻0.1mg/L的標準限值。

綜上所述本項目廢水采用上述處理工藝進行處理的措施是可行、可靠的，生產污水處理裝置投資約需20萬元。

3.2 電鍍酸霧治理措施

在電鍍鉻的過程中，由于鍍槽溫度較高，約50-60℃，電流密度較大，在陰極上產生氫氣，陽極上產生氧氣。氫氣及氧氣逸出的同時，會將鉻酸微粒帶出，從而形成鉻酸霧。

參考《簡明通風設計手冊》（中國建筑工業出版社）中相關數據，鉻酐的散發率為0.3-0.4g/（m2?h）。經計算，鉻酸霧的產生量為91.054g/d。

企業擬采用鉻酸霧凈化塔處理鉻酸霧。該凈化塔由兩層鉻霧阻隔器和一個水霧分離器組成。含鉻酸廢氣進入凈化塔，鉻酸密度較大且易于凝聚，不同粒徑的鉻酸霧懸浮在氣流中，由于互相碰撞而凝聚成較大的顆粒，進入鉻酸阻隔器后，氣流速度降低，在重力場作用下從氣流中分離出來。當一定氣速的鉻酸霧經過過濾網格時，在慣性效應和咬合效應作用下，附著在網格上。不斷附著的結果使細小的鉻酸液滴增大而沿網格降落下來，最后流入集液箱，可以回收再用。

由于過濾網的特性，網格表面的液滴不易產生二次霧化，可以保證較高的凈化效率。參考《三廢處理工程技術手冊》鉻酸阻隔器的凈化效率可以達到 99%。而《電鍍行業污染物排放標準編制說明》中提到，鉻酸霧回收凈化技術成熟，利用格網將冷卻凝結的鉻霧截留，凈化效率大于98%。

參考《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）中要求，需與基準排氣量進行校正。根據電鍍面積核算，本項目基準排氣量約為4000m3/d，基準排放濃度為0.045mg/m3，可以滿足《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）中0.05mg/m3的要求，經高度不低于25m排氣筒排放。

綜上所述本項目電鍍酸霧采用鉻酸霧凈化塔進行處理是可行、可靠的，電鍍酸霧處理裝置投資約需50萬元。

3.3 固體廢物治理措施

槽渣：槽渣主要來自鉻酸酐中的雜質，參考GB1610-2009《工業鉻酸酐》，優等品的純度99.8%，雜質產生量約為0.025t/a。危廢編號HW21，廢物代碼346-100-21。

廢水處理污泥：本項目排放的少量清洗廢水，會產生污泥，產生量約0.05t/a。由于該污泥中含有重金屬鉻，故屬于危險廢物，危廢編號HW17，廢物代碼346-060-17。

由以上分析可知，上述廢物因含有重金屬鉻，屬于危險廢物，應交由具有相關處理資質的單位處置。危險廢物在廠區暫存期間，應使用密閉桶盛放，設置專門場所。貯存場所應符合《危險廢物貯存污染物控制標準》（GB18597-2001）的要求，即應建有堵截泄漏的裙腳，地面與裙腳要用堅固防滲的材料建造，四周建設圍堰。應有隔離設施、報警裝置和防風、防曬、防雨設施;基礎防滲層為粘土層的，其厚度應在1米以上，滲透系數應小于1.010-7厘米/秒;基礎防滲層也可用厚度在2毫米以上的高密度聚乙烯或其他人工防滲材料組成，滲透系數應小于1.010-10厘米/秒。

4 營運期環境影響分析

該項目重點預測電鍍酸霧對當地空氣質量環境帶來的影響。本項目會排放三種主要大氣污染物，包括鉻酸霧、漆霧（PM10）、二甲苯，排放源包括兩個點源，一個面源。將上述污染物信息輸入利用估算模式，計算評價等級，結果如下：

由上表可知，本項目排放的主要污染物中，二甲苯的最大地面濃度占標率最大，為23.23%，D10%為0.9km。

本項目Pmax=23.23%，大于10%，小于80%，根據《環境影響評價技術導則》中有關評價工作的等級劃分原則，本工程環境空氣影響評價工作等級應為二級。

同時根據導則規定：“項目排放的污染物對人體健康或生態環境有嚴重危害的特殊項目，評價等級應不低于二級”，本項目會排放鉻酸霧，因此大氣環境影響評價的工作等級最終確定為二級評價。

首先應收集當地20年的氣候數據及近一年的地面及高空氣象數據，根據《環境影響評價技術導則――大氣環境》（HJ2.2-2008），采用導則推薦的進一步預測模式中的AERMOD模式進行預測。

AERMOD是一個穩態煙羽擴散模式，可基于大氣邊界層數據特征模擬點源、面源和體源等排放出的污染物在短期（小時平均、日平均）、長期（年平均）的濃度分布，適用于農村或城市地區、簡單或復雜地形。AERMOD考慮了建筑物尾流的影響，即煙羽下洗。模式使用每小時連續預處理氣象數據模擬大于等于1小時平均時間的濃度分布。AERMOD包括兩個預處理模式，即AERMET氣象預處理和AERMAP地形預處理模式。AERMOD適用于評價范圍小于等于50km 的一級、二級評價項目。

本項目位于農村丘陵地區，并且根據估算模型的計算結果，將評價范圍設置為以電鍍廢氣排氣筒為中心邊長為5km的方形區域?；谏鲜鎏攸c并結合預測模型的性能，將本項目大氣污染擴散評價模型選定為AERMOD模型。

選用氣象資料為采用當地氣象站2015年全年逐日定時（02、08、14、20時）的地面觀測資料。距離本項目4km左右，中間為平坦地形，地理特征相似，氣象要素值可直接使用。

高空氣象資料選用2015年全年一日兩次（GMT時間00時、12時）MM5模擬生成的最近格點的高空氣象資料。高空氣象資料提取格點經緯度同氣象站點。

預測網格采用直角坐標網格，由于模式模擬區域較大，根據大氣導則要求，距源中心1km范圍內取100m×100m的網格（GRID 1），1km范圍外采用500m×500m（GRID 2）的網格間距進行預測。

（1）正常工況下，評價區域內1小時平均最大落地濃度為：鉻酸霧 1.32×10-3μg/m3，占標準0.088%;各關心點最大1小時平均落地濃度貢獻：鉻酸霧 5.8×10-4μg/m3，占標準0.04%;區域內各污染物1小時平均濃度最大貢獻值及各關心點最大1小時平均濃度貢獻值均能達標。工程建成后全廠廢氣排放所造成的鉻酸霧在各關心點處的小時平均濃度貢獻疊加監測期最大監測濃度值后均能達到相應標準要求。

（2）正常工況下，評價區域各污染物日平均最大落地濃度為：鉻酸霧 1.2×10-4μg/m3;各關心點最大日平均落地濃度貢獻：鉻酸霧 5.0×10-5μg/m3;評價區域年平均最大落地濃度為：鉻酸霧 2.0×10-5μg/m3。

5 討論

①該項目的重點工序電鍍，采用地下式電鍍井。企業必須做好電鍍井的防滲工作。參考《寧波市環境污染整治工作領導小組辦公室關于電鍍行業污染整治有關事項的函》對電鍍企業的防滲要求，環評建議電鍍槽外設壁厚（包括底板）200毫米以上的鋼筋混凝土井，電鍍槽架空放置，電鍍槽和井內壁（包括底板）間隙大于200毫米，井內壁（包括底板）進行防腐處理，在間隙內充滿水封存，并定期檢測。同時對電鍍車間采取防滲措施，車間內實行干濕區分離，濕區地面應敷設網格板，濕的鍍件上下掛具必須在濕區內進行。車間地坪自下而上至少設墊層、隔離層和面層三層：車間墊層采用厚度150毫米以上、強度C28標號以上、并雙向φ8-φ12@150配筋的鋼筋混凝土;隔離層采用高分子材料;面層采用高分子材料或厚度30毫米以上花崗巖敷設。

②對于危險廢物暫存庫、危險品倉庫等，全部采用防滲混凝土硬化，混凝土厚度不小于15cm。并進行防腐防滲設計，以上地面建設具體施工操作應嚴格按照《危險廢物貯存污染控制標準》（GB1 8596-2001）的要求進行設計，確保防滲層厚度≥2mm，防滲層滲透系數≤1×10-10m/s。

③廢水收集池建設防滲水泥池，地底部做好防滲處理，池底和池壁采用混凝土構筑。廢水輸送構筑物采取欄穹郎處理，避免廢水的跑冒。

④為抑制鉻酸霧的生成，企業擬在電鍍槽內加入空心塑料球?？招乃芰锨蜃鳛殂t酸霧抑制劑的一種，目前已在多家同類企業應用，證明具有較好的抑制酸霧效果。

⑤此類項目應注意完善水平衡、重金屬物料平衡及項目生產工藝清潔生產水平的核算。

6 總結

通過對該項目的實際評價過程，可知對于電鍍鉻類項目的環境影響評價重點應放在廢水、廢氣的源強確定及影響分析上。嚴格按照導則確定評價工作等級。此類項目的污染治理措施相對成熟，可參考相關資料及工程實例提出建議。同時應注意提出含有重金屬的危險廢物的暫存措施，并對重點車間提出嚴格的防滲要求。掌握好以上要點，會對同類項目的環境影響評價工作有較好的指導作用。

參考文獻：

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2.GB21900-2008 中華人民共和國國家標準 電鍍污染物排放標準[S]2008

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關鍵詞：生態浮床；植物；重金屬；凈化效率；電鍍

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2016）12010302

1引言

電鍍業是當今全球三大污染工業之一，隨著科學技術的發展電鍍工業的規模亦在不斷擴大，排放的廢水量也越來越大。電鍍廢水主要包括電鍍漂洗廢水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、極板清洗廢水和車間清洗廢水等，其中主要含有鉻、鋅、銅、鎘、鉛、鎳等重金屬離子以及酸和堿[1]。電鍍廢水污染的水體進入土壤，在農產品中積累，從而進入食物鏈。重金屬一旦通過食物鏈進入人體，不會發生分解，而是積蓄在體內，對人體造成潛在性的危害，例如，引起致畸、致癌和致突變等。因此，如何有效去除水環境中的重金屬具有十分緊迫的現實和長遠意義。

電鍍廢水的處理方法主要有化學沉淀法、氧化還原法、溶劑萃取分離法、吸附法、膜分離技術、離子交換法、生物處理技術等。生態浮床是生物處理技術的一種，它是運用無土栽培技術原理，將現代農藝、生態工程措施相結合，是一種水面無土種植植物技術，屬于原位生態修復技術[2]，又被稱為生物浮床、人工浮島和人工浮床。植物根系有著強大的吸收、吸附作用，可以截留水中氮、磷等營養物質，再通過定期收割植物將其搬離水體，已達到凈化水質的目的[3]。自20世紀70年代末在德國設計建造并投入應用開始，已經廣泛應用于農業廢水處理、城市污水處理、富營養湖泊治理等方面[3]。余俊等采用生態浮床技術研究不同水力停留時間（HRT）、pH值、曝氣強度及污染負荷條件下美人蕉對含銅廢水的修復效果，結果發現美人蕉生態浮床系統對含銅廢水具有較好的處理效果[4]。生態浮床對于重金屬廢水尤其是對電鍍廢水的處理效果相關研究較少。

將9種水生植物本地種采用模擬生態浮床技術，對凈化電鍍廢水中重金屬的綜合能力進行評價。通過觀測植物的生長狀況和電鍍廢水中重金屬的凈化效率兩方面，篩選生態浮床處理電鍍行業重金屬廢水的植物優勢種，為生態浮床實際應用于電鍍廢水處理提供理論基礎。

2材料和方法

2.1實驗材料

植物：鳳眼蓮（Eichnornia crassipes）、空心蓮子草（Alternanthera philoxcroide）、鴨跖草（Commelina commelis）、紫鴨跖草（Setcreasea purpurea Boom）、黑麥草（Lolium perenne）、水芹（Oenanthe jauanica）、李氏禾（Leersia hexandra Swartz）、美女櫻（Verena hybrida）、沿街草（Ophiopogon bodinieri）等9種水生植物，采自浙江師范大學校園及附近地區，移栽于浙江師范大學生物園中。

廢水：人工配制實驗污水，污水中重金屬的濃度污水中主要重金屬的原始濃度見表1。

2.2實驗的設計與運行

供試植物多為雜草，用模擬生態浮床方法能夠有效控制其過度繁殖。植物均取自浙江師范大學生物園，反復用去離子水沖洗之后，挑選生長一致且長勢相同的植物轉移到4.0 L的水培容器中，用泡沫板固定，預處理2周后，進行人工配制實驗污水和對照處理，重復3次，每天用0.1 mol/L NaOH或0.1 mol/L HCl調節營養液pH值至6 ± 0.3。植物處理45 d后收獲，采樣測定。

2.3測定項目及方法

2.3.1植物生長情況記錄

觀察記錄植株新葉、老葉、根系是否出現明顯癥狀，是否開始枯黃，根系是否出現輕微變色等傷害癥狀。

2.3.2污水中重金屬含量測定

在15 d取水樣，將采集水樣過濾，用ICP儀測定各水樣中Cr、Cu、Zn、Fe等重金屬含量。

3結果與分析

3.1各種植物在電鍍廢水中的生長狀況

表2結果顯示，在實驗過程中，重金屬污水對部分植物的生長產生明顯的毒害抑制作用，如空心蓮子草在重金屬污水處理下出現爛根現象，新根少而疏、黃而短，老葉產生黃化，葉小而圓，莖粗而短，株高顯著下降。有相似癥狀還有美女櫻、鴨跖草、李氏禾、水芹。生長較好的植物有沿階草、黑麥草、紫鴨跖草等。鳳眼蓮在污水處理下的生長情況最好，有較多新葉或新芽產生，地下部分根也生長較好，產生較多新根，與對照組植物無顯著差異。另外，李氏禾在生長過程中易受到蚜蟲侵害，幾乎所有的新葉上都布滿蚜蟲。污水對植物地下部分生長的抑制作用比較地上部分更為明顯。

3.2同植物對電鍍廢水中重金屬（Cr 、Zn 、Fe）的去除效果

從表3中可以看出，生態浮床系統得到了較好的效果，但不同植物對污水中不同金屬的去除效果有所不同。就鉻而言，植物去除效果很好，從大到小依次為美女櫻、李氏禾、水芹、鴨跖草、鳳眼蓮、沿階草、黑麥草、紫鴨跖草、空心蓮子草；而對污水中鋅的去除效果較好的有水芹、紫鴨跖草、鳳眼蓮和空心蓮子草，去除率都在80 %以上；除紫鴨跖草外，其他植物對鐵的去除率都在90 %以上，效果非常理想。而污水中銅的去除率也都在75 %以上，從大到小依次為美女櫻、鳳眼蓮、水芹 、鴨跖草、沿階草、紫鴨跖草、李氏禾、空心蓮子草、黑麥草。

4結論

結合植物生長狀況和它們對污水重金屬去除效果，通過模擬生態浮床技術進行了研究，結果發現：供試9種植物中鳳眼蓮、水芹最適合用于對電鍍廢水中重金屬的凈化，沿階草、黑麥草、紫鴨跖草3種植物的抗污性較強，而李氏禾對鉻去除能力強但較易遭蚜蟲侵害，美女櫻抗污性弱，鴨跖草和空心蓮子草的抗污和凈化能力都一般。

參考文獻：

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呂維莉， 魏源文， 鄧智年. 植物修復技術研究進展[J]. 廣西農業科學， 2004， 35（2）： 174～176.

[2]鄧玉， 倪福全. 污染水體的生態浮床修復研究綜述[J]. 環境科技， 2014， 27 （1）： 14～19.

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隨著經濟的快速增長，工業化程度不斷提高，人類的生產生活對于水的需求也在不斷加劇。在資源危機愈演愈烈的今天，如何能夠更有效地節約水資源、更高效地回收利用水資源也就理所當然地成為了人們不斷探討的話題。而在這項世界范圍內的討論中，對于電鍍廢水的回收處理和二次利用毋庸置疑成為了公認的既簡單而又行之有效的方法之一。現結合實例，對基于PLC等設備的電鍍廢水處理及回用自動控制系統設計進行簡要探討。

關鍵詞：

電鍍廢水；處理；回用；可編程控制器；變頻器；上位機

0引言

隨著科學發展觀的提出，環境保護已經成為了我國發展經濟的同時需要重視的首要問題，而對于水資源的保護則是環境保護的第一要務。搞好污水處理既可節能減排、保護環境，又能夠促進經濟發展的良性循環，利國利民，是保證國民經濟可持續發展、關系國計民生的重要舉措。隨著pH/ORP、電導儀、流量計、溫度計、壓力變送器等儀表在電鍍廢水處理中的廣泛應用，可編程控制器（簡稱PLC）、觸摸屏、儀表等及組態軟件已逐步應用到電鍍廢水處理中，使化學法處理電鍍廢水實現了完全自動控制，取得了很穩定的處理效果；再加上變頻器等的組合使用，中水回用設備已具備高效、節能、經濟、耐用的優點。

1電鍍廢水處理及回用

本文以天津大悍汽車零部件有限公司電鍍廢水處理回用項目為例加以說明。通過水質分析，并結合我司在電鍍廢水治理、回收領域多年的工程經驗，對該項目電鍍廢水采用了分而治之的工藝思路，主要包括前處理廢水及含油含臘化學法處理、化學法破氰處理、鉻還原處理、焦銅化學法處理、絡合廢水破絡合處理、金屬離子漂洗廢水及一般酸堿廢水化學法處理、重金屬化學沉淀處理、排泥處理、TYRO回用處理。

2電氣系統功能

（1）用戶可以通過HMI人機界面、上位機組態軟件修改pH/ORP、變頻器、水泵啟停時間、排泥時間等參數設定，從而達到不同的要求。

（2）三種操作方式：現場按鈕操作、就地人機界面HMI操作、上位機組態畫面操作。

（3）兩種運行方式：1）自動操作：根據水池的液位高度，自動開啟/關閉相應提升泵、攪拌機；根據反應池內pH/ORP設定范圍，自動開啟相應加藥泵；根據運行時間自動開啟或關閉排泥閥、膜回用排污閥等；根據流量計自動調節變頻器頻率恒流產水；根據壓力值自動控制膜回用水泵變頻器頻率恒壓供水；水泵超載、液位高/低、儀表超限自動報警；統計產水量；帶式污泥脫水機報警顯示。2）手動操作：單步運行操作，既可手動操作整個系統運行，也可對系統進行檢修，對部件進行逐個調試。調試可以用控制柜中的開關對其進行控制，或是通過HMI、電腦監視畫面對其進行操作。

3電鍍廢水處理及回用自動控制系統設計

3.1電氣系統硬件配置

主要配置如下：斷路器、接觸器、中間繼電器、選擇開關等選用施耐德品牌若干；PLC采用三菱中型Q02系列模塊組，包含特殊功能串行通訊模塊QJ71C24N-R4、網絡通訊模塊QJ71E71-B2各一塊；變頻器采用三菱水泵專用型FR-R740系列；HMI選用威綸MT6100IV型觸摸屏；上位機選用研華IPC-615型工控機+世紀星組態軟件（無限點、Web兩用戶版）。

3.2PLC系統設計

使用三菱中型Q02系列PLC執行，通過數字式、模擬式的輸入和輸出控制現場設備及上位機數據采集和處理等，具有可靠性高，抗干擾能力強，功能強大，模塊化編程嚴謹，易標準化、易擴展等優點。

3.3PLC—變頻器PID控制算法

膜回用處理系統運行是一個非線性、時變、滯后的動態過程，其中的恒流產水是整個處理過程中極其重要的一部分，決定其處理效果的關鍵因素是回用水池內水質的含鹽量高低，因此，可以說含鹽量高低是電鍍廢水回用系統的最主要影響因素。在系統中，恒流產水是通過變頻器本身的PID功能來加以調節的。系統產水時，PLC將設定產水流量通過MODBUSRTU協議通訊協議傳遞給變頻器，變頻器啟動帶動高壓泵轉動起來，在高壓錯流的作用下，RO膜中心管便產出低鹽度水來；流量計檢測出當前的產水流量，轉換為4～20mA電流信號，傳回給變頻器與設定產水流量比較，通過PID調節功能使產水流量與頻率、電機轉速慢慢地達到一個較為穩定值。

3.4上位機監控設計

本項目的監控系統主要包括現場HMI和上位機監控兩部分。

3.4.1現場監控HMI

選用威綸電氣公司MT6100IV型人機界面。HMI主要用于顯示設備和系統狀態的實時信息，屏幕中的組態畫面可顯示相應的系統工作狀態信息，輸入數值或字符可與PLC進行數據交換，從而產生相應的動作，進而控制系統設備，實現對水泵、攪拌機、加藥泵、閥門運行的監控，并且可以對寄存器的部分參數進行設定。在具體設計上，以實用為基本出發點，在界面上體現出基本的輸入按鍵與輸出狀態顯示，同時以生動的圖形來模仿表示電鍍廢水處理系統的基本工作流程，最后做出清晰簡約的界面。

3.4.2上位機監控

為方便管理人員監視分析系統工作情況，我們借助三菱以太網模塊QJ71E71及世紀星組態軟件搭建了一個SCADA系統平臺。將系統的橫向信息（同一層不同節點的通信）和縱向通信（上、下層之間的通信）加以結合，能夠進行現場控制、故障診斷、過程優化、信息傳送等綜合處理，實現混合智能優化控制，使控制系統靈活、可操作、方便擴大控制規模。世紀星組態軟件是一套用來構造和生成計算機監控系統的組態軟件，基于Windows平臺運行，具有靈活的可視化界面，實用性強，并行處理性能良好。世紀星組態軟件完成的任務有數據的轉換、存儲以及語音報警功能，各類報表打印，實時數據顯示，歷史數據和歷史曲線查詢打印等。組態軟件的核心是實時數據庫，所以先在世紀星的實時數據庫中定義連接變量和所需的變量，然后單獨對每個變量設置屬性，如上下限報警、最佳反應條件、是否存盤以及存盤周期等

4結語

由于本項目是實際應用工程項目，故而程序龐大且復雜。經過仔細耐心的分析，并參閱大量資料，筆者慢慢熟悉了各個模塊的應用以及PLC編程的思路。在實際工程中有很多傳感器，數據可以直接反饋進入遠程AD，通過RS485傳回PLC，由于電鍍廢水處理過程過于龐大，只能到現場調試，調試起來也比較困難。但通過不斷調試、思索、修改、總結，筆者逐步熟悉并掌握了PLC模塊編程、MODBUSRTU協議通訊、工業TCP/IP協議、以太網協議通訊、變頻器和人機界面的實際應用。本項目至今已投運四年多，整個工程運行穩定，界面友好，顯示功能齊全，且故障率低，得到了廠方的一致好評，達到了節能、環保、高效的目的。

作者：羅敏 單位：威士邦（廈門）環境科技有限公司

［參考文獻］

[1]陳立定，吳玉香，蘇開才.電氣控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學出版社，2001：67-77.

[2]王永華.現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003：75-90.

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關鍵字：單晶硅；太陽能電池；生產污水；回收處理

1 單晶硅太陽能電池的生產廢水濃度和性質分析

1.1 單晶硅太陽能電池生產工藝流程

硅太陽能電池生產中在腐蝕清洗、去磷硅玻璃和石英管清洗等工藝過程中須使用KOH、IPA、鉻酸、HF、HCl、H2SO4等化學藥品，相應的產生含IPA濃廢液廢水和含氟廢液廢水、含鉻廢水。硅太陽能電池的主要生產工序如下：

清洗：清洗的主要目的是去除硅片上的污物。制絨：硅晶太陽能電池的制絨工藝是加入鉻酸或HNO3、HF、H2SO4的強氧化性溶液將切割后硅片上的污物清除，在硅片上形成減反織構。

擴散：磷擴散是在硅片表層摻入純雜質原子的過程。刻蝕、去PSG：利用HF溶液對硅片邊緣進行腐蝕，去除硅片邊緣的PN結。去PSG是對刻蝕后硅片上的磷硅玻璃用氫氟酸等清洗的方法進行清除。

等離子化學氣相沉積(PECVD)：PECVD被使用來在硅片上沉積氮化硅材料。

絲網印刷：是通過絲網印刷機將銀漿或鋁漿等導電材料印刷在硅片上。

燒結：該工序通過高溫合金的過程，使印刷上的金屬電極與硅片連接更牢固。

1.2 單晶硅太陽能電池的生產流程中的污水產生

測試、包裝、入庫：對電池片的性能指標進行測試，合格則包裝入庫。

2 單晶硅太陽能電池生產廢水處理工藝設計分析

2.1 硅太陽能電池生產的含氟廢液廢水處理工藝分析

目前常用的含氟廢水處理工藝主要有吸附法和沉淀法。

吸附法是指含氟廢水流經接觸床，通過與床中固體介質進行離子交換或化學反應，去除氟化物。此法只適用于低濃度含氟廢水或經其他方法處理后氟濃度降至10～20mg/L的廢水。此外，還有冷凍法、離子交換樹脂除氟法、超濾除氟法、電滲析等，但因處理成本高，除氟效率低，至今多停留在實驗階段，很少推廣于工業含氟廢水治理。

沉淀法是除氟工藝中應用最廣泛、適宜于處理高濃度含氟廢水的一種主要方法。常用的沉淀劑有石灰、電石渣、白云石、明礬及可溶性鈣鹽等，傳統處理方法是采用Ca(OH)2進行中和反應，生成難溶的氟化鈣，以固液分離手段從廢水中去除。但由于在25℃時，CaF2在水中的飽和溶解度為16.5mg/L，其中F－占8.03mg/L。即使暫不考慮處理后出水帶出的CaF2固形物，也無法達到現行國家廢水排放標準10mg/L。加大Ca(OH)2用量不但帶來過量的堿度和硬度，造成新的污染，而且余氟濃度也很難降到10mg/L以下。同時除氟的沉淀過程中受各種反應條件影響如pH值、加藥量、反應時間等，單純鈣鹽沉淀難以保證去除率達到要求。

硅太陽能電池的含氟廢液廢水設計中常采用的工藝是鈣鹽沉淀+鋁鹽吸附混凝沉淀的二級除氟工藝。工藝設計在投加Ca(OH)2形成氟化鈣鹽沉淀的同時，還添加CaCl2。在Ca(OH)2沉淀氟離子的同時中和pH，反應過程中pH控制在8.0～8.5左右沉淀效果較好，要使氟離子排放能夠達標，CaCl2通常是過量投加的，一般在2倍～3倍左右。

考慮到鈣鹽與氟離子產生的氟化鈣沉淀是一種微細的結晶，沉淀效果不佳。故通常在加入鈣鹽的基礎上加入混凝劑和絮凝劑，可以保證氟化鈣鹽的沉淀效果。常用的鋁鹽混凝劑主要有硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁，均有良好的混凝除氟效果。

2.2 單晶硅太陽能電池生產的含IPA濃堿廢液廢水處理工藝分析

單晶硅太陽能電池有機生產廢水有IPA廢液和濃度較低的IPA廢水。主要的有機污染物為異丙醇（IPA）。其BOD5/CODCr>0.6，COD濃度較高。濃堿廢液中所含IPA濃度約在25000mg/L，COD濃度高達50000mg/L。IPA廢水所含IPA濃度約在1000mg/L左右，COD濃度約為3000mg/L。兩者如果混合在一期排放，混合后的廢水COD濃度在5000mg/L左右。

含IPA廢水處理工藝有蒸餾法，厭氧好氧生物處理法等。有相關文獻[2]介紹采用蒸餾、精餾、吸附組合工藝回收環酯草醚工藝廢水中的異丙醇，通過程序升溫控制熱媒與物料溫差在17～20℃對廢水進行蒸餾預處理，再經過精餾和吸附處理后，得到的異丙醇含量不低于98.5%，含水率不超過0.5%，總收率大于82.2%，回收效果非常明顯。但此工藝耗能較大，運行成本較高。如含IPA廢液和含IPA廢水分開收集至廢水處理站，由于IPA濃堿廢液流量不大，含IPA的濃度也較高，采用精餾工藝經濟可行的。

低濃度IPA廢水由于濃度不高，采用精餾工藝處理效果不明顯，且能耗大。硅太陽能電池生產廢水中排出的異丙醇廢水BOD5／COD約為0.40，COD濃度在3000mg／L左右，通常采用好氧工藝處理。

研究表明水解酸化具有提高異丙醇廢水可生化性的功能[3]，水解酸化處理后BOD5／COD提高至0.50左右，在進水COD為2000～3000mg／L條件下，采用水解酸化-好氧生化工藝處理，COD總去除率可達90%左右，BOD5

總去除率可達95%左右。

2.3 單晶硅太陽能電池生產的含鉻廢液廢水處理工藝分析

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【關鍵詞】鉻；重金屬廢水；還原法；處理效果

隨著經濟的快速發展，工業生產也得到了較快發展，大量含有重金屬的廢水未經處理就排放到環境中，對環境和人類的影響極大，這些重金屬廢水中含有氰化物、酸、堿以及鉻、銅、鋅、鎘、鎳等重金屬污染物。重金屬廢水中的鉻毒性很大，以Cr（Ⅲ）和Cr（Ⅵ）存在，其中以Cr（Ⅵ）的毒性最大，屬致癌性物質，可引起肺癌、腸道疾病和貧血，在水體中可通過食物鏈影響動植物生長最終威脅人類健康。因此，如何無害化處理好含鉻重金屬廢水已是當前亟待解決的工作。下面，本文介紹采用還原還原法處理含鉻重金屬廢水。

1.實驗部分

1.1 試劑與儀器

試劑：亞硫酸氫鈉、無水亞硫酸鈉、重鉻酸鉀、焦亞硫酸鈉、磷酸、氫氧化鈉和硫酸。

儀器設備：723型分光光度計、101型干燥箱、雷磁pHS-3C型pH計、BS-224S電子天平。

1.2 含鉻重金屬廢水的來源

實驗所用的廢水為實驗室電鍍耐磨鉻后的廢鍍液，鍍耐磨鉻一般采用普通鍍鉻溶液，是工業生產中普遍使用的由鉻酸酐和硫酸配制而成。

1.3 鉻標準溶液的配制

1）配制鉻標準儲備液。稱取于110℃干燥2h的0.2829g重鉻酸鉀，用水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。此溶液為100mg/LCr（Ⅵ）。

2）配制鉻標準溶液。吸取5.00mL鉻標準儲備液置于500mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。此溶液為1mg/LCr（Ⅵ），使用前配制。

1.4 鉻的測定

采用GB7476-87標準中Cr（Ⅵ）的測定方法。其原理為，在酸性溶液中，Cr（Ⅵ）與二苯碳酰二肼反應生成紫紅色配合物，在723型分光光度計上于波長540nm處進行測定。

取適量的含鉻重金屬廢水樣品，置于50mL的比色管中，加入50%硫酸溶液0.5mL和50%磷酸溶液0.5mL，搖勻，加入2mL顯色劑，定容，搖勻，顯色5～10min后，在540nm波長處，用1cm的比色皿以水做參比，測定吸光度；扣除空白試驗測得的吸光度后，對應鉻標準曲線讀取Cr（Ⅵ）的質量濃度。

1.5 亞硫酸鹽還原反應原理

本實驗首先用還原劑將Cr（Ⅵ）轉化為Cr（Ⅲ），在堿性條件下轉化為氫氧化鉻沉淀，從而將Cr（Ⅵ）從廢水中去除，達到處理含鉻重金屬廢水的目的，并且使其低于0.2mg/LCr（Ⅵ）國家規定的污水排放標準。采用的還原劑有亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉。含鉻重金屬廢水的處理效果取決于所選還原劑的種類，投加量、還原反應時間及反應時的pH等條件。實驗所用的廢水為實驗室的廢鍍液，ρ[Cr（Ⅵ）]為72.61mg/L，pH為4.5。

三種不同的還原劑與Cr（Ⅵ）作用的化學反應式如下：

2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO42Cr2（SO4）3+3Na2SO4+8H2O （1）

H2Cr2O7+3Na2SO3+3H2SO4Cr2（SO4）3+3Na2SO4+4H2O （2）

2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO42Cr2（SO4）3+3Na2SO4+5H2O （3）

根據廢水中ρ[Cr（Ⅵ）]以及化學反應式，可計算出處理100mL含鉻重金屬廢水所需還原劑的理論用量。如表1所示。

1.6 中和沉淀反應

在已確定的最佳還原劑和還原反應條件的前提下，采用氫氧化鈉調節pH并與Cr2（SO4）3生成沉淀，確定沉淀反應的最佳時間，提高沉淀效率，并滿足排放標準。（見表1）

2.結果與討論

2.1 鉻標準曲線的繪制

取0、0.2、0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mL的1mg/L的鉻標準溶液，分別置于50mL的比色管中。加入50%硫酸溶液0.5mL和50%磷酸溶液0.5mL，搖勻，再加入2mL顯色劑，定容，搖勻。顯色5～10min后，在540nm波長處，用10cm的比色皿以水做參比，測定吸光度?？鄢瞻自囼灉y得的吸光度后，繪制ρ[Cr（Ⅵ）]與吸光度的標準曲線。

表1 處理含鉻重金屬廢水還原劑的理論消耗質量

2.2 pH對含鉻重金屬廢水處理的影響

分別移取含鉻重金屬廢水水樣于三組（每種還原劑為一組，每組7個試樣）燒杯中，每個燒杯中100mL水樣，調節pH分別為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0和7.0，分別稱取反應所需的亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉和焦亞硫酸鈉理論消耗質量分別為239.9、253.3和113.5mg各七份，倒入對應組的裝有不同pH水樣的燒杯中，攪拌2min，靜置30min以上，取上層清液分別測量ρ[Cr（Ⅵ）]，如圖1所示。

圖2 pH對處理含鉻重金屬廢水的影響

從圖1中可以看出，1）三種還原劑在理論投加質量的條件下，當pH4.0時，NaHSO3的還原效果優于Na2SO3；當pH4.0時，Na2SO3的還原效果優于NaHSO3。2）在pH=1～7范圍內，Na2S2O5的還原效果優于NaHSO3及Na2SO3，反應后水樣中的ρ[Cr（Ⅵ）]都低于污水排放標準。

由于原含鉻重金屬廢水水樣的pH為4.5，而NaHSO3及Na2SO3兩種還原劑的最佳反應pH為1～2，需要用酸來調節pH，且遠不及Na2S2O5的還原效果，所以從pH對含鉻重金屬廢水還原效果的影響進行比較分析，選擇Na2S2O5為最佳還原劑。

2.3 還原劑對含鉻重金屬廢水處理效果的影響

分別取100mL水樣于三組（每組5個試樣）燒杯中，調節廢水pH至2.0左右，分別稱取反應所需的三種還原劑理論用量的1.00、1.25、1.50、1.75和2.00倍，分別加到每個燒杯中，攪拌2min，反應30min后，取上清液測量ρ[Cr（Ⅵ）]。

從中可以看出，1）NaHSO3及Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水的效果隨著投加量的增加沒有明顯的變化。而Na2SO3的處理效果在投加質量增加到一定時開始下降；2）從處理效果看，Na2S2O5的處理效果明顯優于其它兩種藥品。當Na2S2O5的投加量為理論值時，反應后水樣中的ρ[Cr（Ⅵ）]已經低于國家規定的排放標準。

2.4 反應時間對含鉻重金屬廢水處理效果的影響

分別取100mL水樣于三組（每組7個試樣）燒杯中，調節廢水pH至2.0左右。稱取反應所需的三種還原劑各七份，分別放入對應組的燒杯中，NaHSO3理論用量的1.20倍即287.9mg；Na2SO3理論用量的1.75倍，即419.6mg；Na2S2O5理論用量的1.25倍，即141.8mg。攪拌2min，靜置，分別反應2、5、10、15、20、25和30min后，取上層清液測量ρ[Cr（Ⅵ）]如圖2所示。

圖2 反應時間對處理含鉻重金屬廢水的影響

從圖2中可以看出，1）隨著反應時間的增加，NaHSO3及Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水的效果沒有明顯的變化，而Na2SO3的處理效果隨反應時間增加明顯下降。2）從處理效果看，Na2S2O5的處理效果明顯優于其它兩種藥品，當Na2S2O5的反應t為2min時，反應后水樣中的ρ[Cr（Ⅵ）]已經低于國家規定的排放標準，說明其反應時間對處理效果影響不大，即Na2S2O5還原Cr（Ⅵ）的速度很快。而NaHSO3和Na2SO3在實驗的反應時間內仍略有超標，需補加少量還原劑后才能達到國家規定的排放標準。

綜合pH、還原劑投加量及反應時間對處理效果的比較分析可以得出，Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水效果遠優于其它兩種還原劑，最終選定Na2S2O5為最佳還原劑，無需調節廢水pH，還原反應為2min時就可以達到排放標準。

2.5 沉淀時間對含鉻重金屬廢水處理效果的影響

在Na2S2O5處理含鉻重金屬廢水的最佳條件下，即在pH為4.5，還原反應t為2min。Cr（Ⅵ）被充分還原為Cr（Ⅲ）的條件下，用氫氧化鈉調節pH在7～8，然后將反應溶液迅速轉移至100mL量筒中，并記錄沉淀時間對應生成污泥的體積，如表2所示。

表2 沉淀時間對含鉻重金屬廢水中和沉淀反應的影響

從表2中可以看出，在25min時，V沉淀為32mL，在35min時，V沉淀為26mL，變化幅度不是很大，所以確定最佳沉淀t為25～35min，確定為30min。

3.結論

綜上所述，使用焦亞硫酸鈉處理含鉻重金屬廢水的效果最佳，處理后Cr（Ⅵ）低于國家規定的排放標準，無需調節原水樣pH，還原時投加1.418g/L焦亞硫酸鈉，還原t為2min即可。同時，隨著沉淀時間的延長，沉淀物的體積越來越小，沉淀效果越來越好，而最佳沉淀t為30min。本次實踐經驗為今后含鉻重金屬廢水的處理提供了很好的參考。

參考文獻：

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關鍵詞：電鍍污泥 銅 回收利用 資源化

據不完全統計，我國約有電鍍廠1萬余家，年排電鍍廢水約40億 m3 [1]。電鍍廠大都規模較小且分散，技術相對落后，絕大部分以鍍銅、鋅、鎳和鉻為主[2]。目前處理電鍍廢水多采用化學沉淀法[3]，因此在處理過程中會產生大量含Cu等重金屬的混合污泥。這種混合污泥含有多種金屬成分，性質復雜，是國內外公認的公害之一。若將電鍍污泥作為一種廉價的二次可再生資源，回收其中含有較高濃度的銅，不僅可以緩解環境污染，實現清潔生產，而且將具有顯著的生態和經濟效益。因此，研究含銅污泥的資源化及銅的回用等綜合利用技術對我國實現可持續發展將具有深遠的現實意義。

1 電鍍污泥中回收銅的主要工藝流程和技術

1.1 回收銅的一般過程

1.1.1 銅的浸出

污泥經過一定的預處理后，采用氨水﹑硫酸或硫酸鐵浸出污泥中的銅。氨水浸出選擇性好，但氨水具有刺激性氣味，對浸出裝置密封性要求較高。當NH3的濃度大于18%時，氨水的揮發較多，將造成氨水的損失及操作環境的惡化[4]；硫酸浸出[5，6]反應時間較短，效率較高，但硫酸具有較強的腐蝕性，對反應器防腐要求較高；硫酸鐵的浸出效率更高[7]，但反應時間較長，因此需要更大的反應器容積。采取哪種浸出方式要根據污泥的性質來確定。

1.1.2 分離提純浸出液中的銅

利用各種技術把浸出液中的銅分離提取出來，從而以金屬銅或銅鹽的形式回收。

1.2 銅的主要回收利用技術

根據對銅的回用程度，電鍍含銅污泥治理與綜合利用的方法可分為三類。

（1）使電鍍含銅污泥穩定化，使其對環境的危害降到最低，而不回收其中的金屬銅。主要采用固化劑固化、穩定電鍍污泥后，再進行填埋、填?；蚨逊盘幚怼?/p>

（2）對電鍍含銅污泥進行綜合利用，即采用一系列的處理措施，把電鍍含銅污泥加工成建筑材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業材料[8]。

（3）采用多種物理及化學處理方法，把污泥中的銅提取出來最終以金屬銅或銅鹽的形式進行回收，實現電鍍污泥的資源化利用。

2 電鍍污泥資源化利用技術

2.1 電鍍污泥焚燒固化填埋處理技術

此技術采用一系列手段來處理電鍍污泥，使其中的重金屬不再對環境產生污染，對含大量重金屬的電鍍污泥處理十分有效。主要優點有：設備和工藝簡單；投資、動力消耗和運行費用都比較低，固化劑水泥和其他添加劑價廉易得；操作條件簡單，常溫下即可進行；固化體強度高、長期穩定性好；對受熱和風化也有較強的抵抗力，因而對控制電鍍污泥的污染簡單而有效。但未能回用其中的重金屬造成資源的浪費[9]。

2.2 制作工業復合材料

2.2.1 鐵氧化體法綜合利用技術

電鍍污泥多是電鍍廢水經鐵鹽處理產生的絮凝產物，一般含有大量的鐵離子，實踐證明，通過適當的技術可以使其轉變為復合鐵氧化體。在生成復合鐵氧化體[10]的過程中，幾乎所有重金屬離子都進入鐵氧化體晶格內而被固化，其中鐵離子以及其他多種金屬離子以離子鍵作用被束縛在反尖晶石面形立方結構的四氧化三鐵晶格節點上[6]，在pH 3～10范圍內很難復溶，從而消除污染。鐵氧化體固化產物穩定、且具磁性，可用作磁性材料，同時也易于分離、產物可進一步加工[11，12]，是檔次較高的綜合利用產品，而且處理方法簡單，可以實現無害化與綜合利用的統一，比傳統的固化和填埋處置等方法要合理，效益要高。

2.2.2 制作建筑材料﹑改性塑料﹑鞣革劑等工業材料

這種方法適用于各種電鍍污泥的處理，污泥消耗量大，經濟效益較明顯。上海閘北區環保綜合廠建設了年處理電鍍污泥1200 t的生產線，進行多年的工業化生產，效果良好[13]。

2.3 以金屬銅或銅鹽形式回收銅

2.3.1 濕法冶金回收重金屬技術

濕法冶金回收重金屬，能從多種組分的電鍍污泥中回收銅﹑鎳﹑鋅等重金屬，資源回收層次比較高，處理效果較穩定。工藝過程主要包括浸出、置換、凈化、制取硫酸鎳和固化 [14] 。采用本工藝可以得到品位在90%以上的海綿銅粉，銅的回收率達95%。但該技術采用置換方式來回收銅，置換效率低，費用偏高，且對鉻未能有效回收，有一定的局限性。

2.3.2 離子交換膜法

一般采用液膜來進行回收。液膜包括無載體液膜、有載體液膜、含浸型液膜等。液膜分散于電鍍污泥浸出液時，流動載體在膜外相界面有選擇地絡合重金屬離子，然后在液膜內擴散，在膜內界面上解絡。重金屬離子進入膜內相得到富集，流動載體返回膜外相界面，如此過程不斷進行，廢水得到凈化，重金屬得到回收利用。

膜分離法的優點：能量轉化率高，裝置簡單，操作容易，易控制、分離效率高。但投資大，運行費用高，薄膜的壽命短，比較容易堵塞，操作管理煩瑣，處理成本比較昂貴[15]。

2.3.3 溶劑萃取法

20世紀70年代，瑞典提出了 H-MAR與Am-MAR“浸出-溶劑萃取”工藝，使電鍍污泥中銅﹑鋅﹑鎳的回收率達到了70%，并已形成工業規模。美國在此工藝的基礎上進行改進，使銅﹑鎳的回收率達到90%以上。我國祝萬鵬等[16]在此基礎上又進行了改進，首先將含銅的電鍍污泥經氨水浸出，絕大部分鐵和鉻被抑制在浸出余渣中。然后將氨體系料液轉變為硫酸體系料液再進行萃取，經萃取和反萃取后可以得到銅的回收產物，其中產生的金屬沉渣可以加入硫酸進行調配后再循環。工藝流程如圖1所示。

采用N510-煤油-H2SO4四級逆流萃取工藝可使銅的回收率達99%，而共存的鎳和鋅損失幾乎為零。銅在此工藝過程中以化學試劑CuSO45H2O或電解高純銅的型體回收，初步經濟分析表明，其產值抵消日常的運行費用，還具有較高的經濟效益。整個工藝過程較簡單，循環運行，基本不產生二次污染，環境效益顯著[16]。

但萃取法操作過程和設備較復雜，成本較高，工藝有待于進一步優化。

2.3.4 氫還原分離技術

在高壓釜中氫還原分離制取銅、鎳金屬粉是比較成熟的技術，20世紀50年代以來，在工業上用氫氣還原生產銅、鎳和鈷等金屬，取得了顯著的經濟效益和社會效益。此法可分離回收電鍍污泥氨浸產物中的銅、鎳、鋅等有價金屬。對氨浸產物進行培燒、酸溶處理后，進而氫還原分離出銅粉，然后在酸性溶液中氫還原提取鎳粉，最后沉淀回收氫還原尾液中的鋅。有價金屬的回收率達98%～99%。它可以在液相體系、漿料體系通過各種工藝條件的變化分離和生產各種類型(粗、細、超細)的、各類型體(單一、復合)的金屬粉末和金屬包復材料。與其他分離方法相比，濕法氫還原方法流程簡單，設備投資少，操作方便，產品質量好，產值較高，可以針對不同需要改變生產條件，獲得不同純度、不同粒度的銅、鎳產品。此外，過程不封閉，不存在雜質積累問題，排放的尾液中的主要重金屬離子含量均

控制在極低的范圍內，基本不污染環境，具有良好的環境和經濟效益[17]。

2.3.5 肼(N2H4)還原技術回收金屬銅

肼（N2H4）是一種廣泛運用的還原劑，用肼作為生產高精度金屬、金屬-玻璃膜、金屬水溶膠和非電鍍金屬板的還原劑具有良好的效果，在Ducamp-Sanguesa作的一項研究中表明，肼以[Pd（NH3）4]2+的形式作還原劑，在乙烯-乙二醇中，在-9～20 ℃下會形成單分散性球狀鈀顆粒[18]，在還原銅的過程中也有同樣的現象發生。Degen 等[19]發現，在還原銅的過程中圍繞肼有一系列重要的反應：

4OH-- + N2H4 = N2 + 4H2O + 4e- E0 = 1.17 V

通過下面的反應，肼可以很有效地把銅離子還原為金屬銅：

2Cu2+ + N2H4 2Cu + N2 +4H+

肼還可以和浸取液中的溶解氧發生如下反應：

N2H4 + O2 N2 + 2H2O

肼在酸性或堿性條件下也會發生自身的氧化還原反應：

3N2H4 N2 + 4NH3

通過上述反應可知，可以很容易利用肼把浸出液中的銅離子還原為金屬銅。通過去除反應器里的氧，可以防止銅離子和氨水的螯合反應發生，而剩余的肼可以通過向反應器通氣吹脫去除[20]。由于銅離子很迅速地轉變為金屬態，因此對金屬態顆粒存在的數量有很嚴格的限制。pH是最重要的影響因素，為了達到較高的回收效率，應該保持系統pH穩定在11以上。

2.3.6 煅燒酸溶法

Jitka Jandova等[21]研究發現，對含銅污泥進行酸溶、煅燒、再酸溶，最后以銅鹽的形式回收，是一種簡便可行的方法。在高溫煅燒過程中，大部分雜質，如鐵、鋅、鋁、鎳、硅等轉變成溶解緩慢的氧化物，從而使銅在接下來的過程中得以分離，最終以Cu4(SO4)6H2O鹽的形式回收。主要工藝流程如圖2所示。

這種方法流程簡單，不需要添加別的試劑，具有較強的經濟性和簡便性，但回收得到的銅鹽含雜質較多，工藝有待進一步優化。

3 結語及展望

電鍍污泥資源化及綜合利用技術在我國尚處于起步階段。目前制約大規模應用的主要問題是電鍍污泥中銅的浸出效率還比較低；而浸取效率和污泥中銅的型體密切相關，對污泥中銅的型體技術研究有待深化；一些先進的綜合回收利用技術還處于實驗室階段，還達不到大規模生產的階段，其中膜法和溶劑萃取法具有回收效率高、選擇性好等優點必將取得進一步的發展。

理論及實踐表明，實現電鍍污泥資源化管理及利用，對實現經濟社會的可持續發展將具有深遠的現實意義，電鍍污泥資源化及綜合利用技術必將得到長足發展，在未來的經濟發展中將會逐漸顯示出良好的應用前景。

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