螯合沉淀技术在电镀工业园废水处理中的应用实践王琦

广东化工2011年第5期·306·期螯合沉淀技术在电镀工业园废水处理中的应用实践王琦，曲寒松(北京硕泰汇丰科技有限公司，北京100070)[摘要]文章介绍了一个采用螯合沉淀技术处理电镀工业园废水处理的典型案例，通过对废水中污染物去除效果的分析，说明该工艺处理电镀废水效果好，使种类复杂的电镀工业废水处理达到了《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)表2排放标准，运行稳定，操作简单，适宜处理电镀工业园的生产废水。[关键词]电镀废水；螯合沉淀；氰；铬；镍[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2011)05-0306-02AnIndustrialPracticeofChelantingPrecipitationtoTreattheWastewaterofElectroplatingIndustryParkWangQi,QuHansong(BeijingSure-technCrop,Beijing100070,China)Abstract:Thepaperintroducedanprojectcaseofchelantingprecipitatemethodinelectroplatingwastewatertreatment.Themonitoreddataindicatedthatthetechniquewasreliableandmatureandcomesuptothenationaldischargestandard.Thetreatedwatercanmeetthenewwastewaterdischargestandard.Itadaptstotreatingelectroplatingindustrialparkwastewater.Keywords:electroplatingwastewater；chelantingprecipitate；cyanide；nickel；chromium青岛某电镀工业园现有电镀加工企业60余家，多数为规模较小的韩资企业，主要加工生产饰品，挂件等小工艺品，镀种繁多。原有的废水处理设备已不能适应新的环保要求，废水排放经常出现不合格现象，需全面整改，综合治理。根据现场多次检测水质水量情况，该园区的生产废水以氰化物、镍、铜、六价铬、三价铬为主，另含有少量的铅、锡、金、银、氨、有机物和络合物等，废水种类复杂，pH变化大。在采用传统化学沉淀法处理过程中，废水中的重金属离子就不能完全形成氢氧化物沉淀[1-4]。我们采用分流预处理与综合处理相结合，以“静态混合器+螯合沉淀剂+砂滤池+pH/ORP自动控制技术”为工艺主线，对原有系统进行了改造，实现了废水处理系统的稳定运行，废水经综合治理后达到《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》要求。1处理方法1.1设计水质、水量本工程废水设计处理的总量为120m3/h，处理系统每天运行20h。由于园区早期规划原因，各电镀企业至污水处理站只有一条管道，来水为各种污染物共存的混杂废水。因此，对于含六价铬废水，由各电镀企业单独收集预处理，经加药还原处理为三价铬水后与其它废水混合排放至园区污水处理站集水调节池。水质情况详见表1。废水排放执行的是电镀行业污染物排放标准《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》表2要求，标准具体指标详见表2。表1设计进水水质Tab.1Designinfluentwaterquality(mg·L-1,pHexcept)指标pH总CN-总镍总铜总铬浓度3~6≤15≤30≤60≤30表2排放标准Tab.1Emissionstandards(mg·L-1,pHexcept)指标pH总CN-总镍总铜总铬浓度6~9≤0.3≤0.5≤0.5≤1.01.2工艺流程该电镀工业园生产废水的主要特点是：(1)成分复杂：含有铜、镍、铬、酸碱等无机盐类，另外还有一些车间冲洗杂物。(2)毒性高：废水中有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒性物质，其中的三价铬和氰化物都是高毒性物质。(3)各种废水混合排放：含氰化物、三价铬、其他重金属废水混杂排放。本着从经济效益、环境效益和社会效益相结合的角度出发，对废水进行分质收集，分质处理。采用pH和0RP精密仪表检测控制，集计算技术、控制技术、通讯技术及显示技术于一体，实现对整个工艺过程中的液位、流量、压力、pH/ORP实时监测、自动控制。其各企业独自预处理工艺流程如图1，园区综合废水处理站处理流程如图2所示。格栅集水池还原池沉淀池调节池A污泥池酸洗废水含铬酚水干化后交由园区废水站一并处理图1各电镀企业单独收集处理含六价铬废水流程Fig.1Theseparatecollectionandtreatmentofelectroplatingenterpriseswastewatercontaininghexavalentchromiumprocess格栅调节池A调节池BpH调节池1#氧化池2#氧化池混凝沉淀池A1#反应池2#反应池混凝沉淀池B无压滤池中和池清水池污泥池压滤机混排废水达标排放干化后，外运交有资质单位处理图2园区综合废水处理站处理流程Fig.2Parksyntheticwastewatertreatmentstationprocesses1.3工艺说明1.3.1六价铬的还原处理各电镀企业的含铬废水收集后，经格栅去除较大的颗粒杂质后进入各企业的六价铬还原装置，分别投加还原剂和硫酸，通过pH和ORP在线监测仪控制pH在2.5~3.0，ORP在300~350mV。在机械搅拌作用下，废水与药剂充分接触，停留时间约30min后，Cr6+被还原成Cr3+，加碱调节pH到7~8，入沉淀池进行泥水分离，出水与厂内其它生产废水混合经废水管网进入园区污水处理站集水调节池A。1.3.2氰化物的氧化处理目前含氰废水的处理广泛采用碱性氯化法，即在碱性条件下，投入氧化剂将氰根离子通过两级氧化反应生成CO2和N2，从而达到去除氰根离子的目的。含氰废水中原来与氰根离子络合的重金属离子因氰根的破坏而释放出来，在碱性条件下可形成氢氧化物沉淀得以去除。本处理系统采用投加NaClO氧化[收稿日期]2011-04-10[作者简介]王琦(1982-)，男，山东郓城人，本科，工程师，主要从事工业废水处理技术、水处理化学品的开发与应用。2011年第5期广东化工第38卷总第217期·307·剂，将废水中的CN-经过两级氧化反应生成CO2和N2，从而去除CN-。主要化学反应如下：(1)一级氧化反应：CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH-；CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O；反应条件：pH=10.0～11.5；ORP=300～350mV。(2)二级氧化反应：2CNO-+3ClO-+H2O→2CO2↑+N2↑+3Cl-+2OH-；反应条件：pH=7.0～7.5；ORP=650mV)。一级破氰反应pH10，反应快，破氰效果好，反应时间一般控制在10~15min。二级破氰反应应加酸调节pH=7.0～7.5，再加NaClO氧化剂进行氧化反应，经现场检测确定，氧化剂的实际投加量约为：CN-∶NaClO=1∶8，反应时间约为10~15min。1.3.3混合废水的综合处理混合废水中各种有害金属离子较多，利用重金属离子与高分子螯合剂在碱性条件下形成螯合沉淀物的原理，去除废水中有害金属杂质。由于不同的重金属离子具有不同的溶度积，无法在同一pH点同时将多种重金属离子以氢氧化物沉淀方式去除，当废水中含有锌、铅、铬、锡、铝等两性金属时，在高pH时会再溶解，单加NaOH很难将混杂废水一次处理达标。而新型高分子螯合剂可以在pH=8~9之间将铜、铁、镍、铬、锌等一次沉淀至极低浓度，达到国家排放标准要求。废水中重金属离子沉淀与pH关系见表3。表3部分金属离子浓度与pH的关系Tab.3RelationshipbetweenpartofthemetalionconcentrationandpH金属离子金属氢氧化物溶度积排放标准达标pH备注Cd2+Cd(OH)22.5×10-140.05mg/L10.2Cr3+Cr(OH)36.3×10-311.0mg/L5.7Cu2+Cu(OH)25.6×10-200.5mg/L6.8Pb2+Pb(OH)22.0×10-160.2mg/L8.9pH9.5再溶解Zn2+Zn(OH)25.0×10-171.5mg/L7.9pH10.5再溶解Ni2+Ni(OH)22.0×10-160.5mg/L9.0经两级氧化破氰处理后的废水重力自流入1#反应池，pH约为7~8，水流速度控制在0.8~0.9m/s，依次投加适量的新型螯合沉淀剂、混凝剂、絮凝剂后流入2#反应池，2#反应池水流速度控制为0.3~0.5m/s，整个反应时间约为20~40min，随后由泵提升至斜管沉淀池。废水经斜管沉淀后清液从上部溢出，经无阀快速滤池过滤后达标排放。池底的污泥通过底部排泥管排入污泥浓缩池，为防止污泥管干结堵管，每天排泥一次。浓缩污泥泵入板框压滤机压滤，滤渣交由有资质单位处理，废液再返回混合废水池。2主要构筑物、设备及技术参数2.1主要构筑物见表4。2.2主要设备见表5。3处理效果见表6。由表6监测数据可知，该系统运行良好，去除率高，各项重金属去除率如下：总Cr：99.28%；总CN-：99.67%；总Cu：99.80%；总Ni：99.74%。经过处理后的电镀废水的各项指标均达到了《电镀污染物排放标准(GB21900-2008)》表2排放标准，其中六价铬、总镍排放浓度低于《污水综合排放标准》(GB8978—1996)第一类污染物排放浓度。4经济效益分析该工程投资367.9万元，包括土建工程、设备及材料购置、软件购置及调试、设备安装调试费和工程设计费，见表7。产水成本为4.38元/t水，一次投资和运行费用较低。表4主要构筑物Tab.4Mainstructures名称尺寸/(m×m×m)数量调节池A，调节池B15×10×2.5各1座pH调整池4×3×4.51座1#氧化池，2#氧化池4×3×4.5各1座混凝沉淀池A11×6×4.51座混凝沉淀池B11×6×4.51座1#反应池，2#反应池6×3×3.51座无阀滤池6×2.5×4.51座清水池5×3×2.51座中和池5×3×2.51座污泥浓缩池12×6×41座污泥脱水间12×9×81座配电室、风机房9×6×5各1座加药间、储药间12×9×8各1座化验室、值班室9×6×3.5各1座表5主要设备Tab.5Mainequipment名称型号及参数数量提升泵60m3/h，15m，7.5kW6台鼓风机5.75m3/min，4.5mH2O，7.5kW2台搅拌机JBJ-1200，2.5kW4台加药泵150L/h，3bar，0.1kW3台加药泵50L/h，3bar，0.1kW3台加药泵30L/h，3bar，0.1kW3台污泥泵1.0m3/h，15m，1.5kw3台加药装置8套压滤机JY100/1000-U，100m2，3kW2台次氯酸钠贮罐5000L1台液碱贮罐5000L1台表6系统进出水各项指标Tab.6Indicatorsoutofthewatersystem项目1组2组3组4组5组平均值处理率进水------pH出水7.87.97.78.07.87.84进水75.67374.276.673.974.66总CN-出水0.2450.2860.2040.2230.2570.24399.67进水52.659.457.058.254.556.34总铬出水0.3820.4080.4150.3940.3960.39999.28进水113.0115.6112.7115.4111.9113.72总铜出水0.2210.2340.2370.2140.2270.22799.80进水121.9130.5128.6131.2130.5128.54总镍出水0.3550.3120.3780.3320.3470.34599.74广东化工2011年第5期