电镀废水处理毕业设计.doc

电镀废水处理毕业设计.doc

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，我国电镀污染问题日益严重。小型电镀厂往往是区内的乡镇企业，这些电镀厂废水量较小，日排放量一般只有几十吨，污染因子也较小，大多是含铬、锌的酸性废水，但危害性很大，必须进行处理。这类企业大多地处城郊，技术经济实力较弱，对废水处理的要求是工艺简单，易于掌握和正常操作，当然投资和运行费用也要低。本设计根据以上特点，选用有效的处理方法和工艺，处理后的水完全达到国家排放标准。 电镀废水概述1.1电镀污染现状电镀行业是一种通用性强、应用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和技术生产技术。电镀可以改变金属或非金属制品的表面性能，如耐蚀性、装饰性外观、导电性、耐磨性、焊接性等，广泛应用于机械制造业、轻工业、电子电气工业等，一些特殊的功能镀层还可满足尖端国防科技产品的需要。由于电镀行业使用大量的强酸、强碱、重金属溶液，甚至镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学物质，在电镀过程中排出污染环境、危害人体健康的废水、废气、废渣，已成为污染严重的行业。 就我国电镀废水而言，据不完全统计，全国约有电镀厂1万家，从业人员约40万人，每年排放电镀废水约40亿m3。

1999年全国工业和城镇生活废水排放总量为401亿m3，其中工业废水197亿m3。可见，电镀废水排放量约占废水总排放量的10%，工业废水排放量的20%。电镀废水不仅量大，而且对环境的污染严重，因为电镀废水中不仅含有氰化物等剧毒成分，还含有自然界不能降解的Cr、Zn、Cu、Ni等重金属离子。除少数大型国有企业、外商投资企业和新建的拥有国际先进工艺设施的正规专业电镀厂外，大多数中小企业仍使用简陋陈旧的设备，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）向城郊、农村蔓延，给污染控制和环境管理带来了很多困难，电镀污染问题日益严重。（2）装备水平低。一方面机械设备缺乏，以手工操作为主；另一方面技术装备水平不高，自动化程度低，可靠性差，产品质量不稳定。（3）管理水平低，经济效益差。（4）电镀污染控制水平低，有效控制率低。虽然所有企业都建立了污水处理设施，但少数企业仍有设施不能正常运行。生产废气一般都有排气装置，但多数企业不对废气进行净化处理。

固体废物和危险废物的管理工作尚未步入正轨，电镀生产过程中排放大量有毒有害物质，对环境造成的污染和危害越来越被人们所认识到。（5）管理粗放，原材料利用率低。据对正常运转的汽车、摩托车行业电镀线调查，镀硬铬时铬酐利用率为38%，而装饰铬时铬酐利用率仅为10%（国外平均为24%）。可见，很大一部分甚至大部分宝贵的原材料被流失，成为污染物。清洁生产审核调查的10条电镀加工线中，平均用水量为0.82t/m2，是国外的10倍。 近年来，国内许多电镀企业根据实际情况，积极开发和推广低浓度、低污染电镀工艺和逆流清洗工艺，开发电镀槽（废）液净化回收技术，消除和减少污染。许多企业还根据国家和地方的规定和要求，结合自身情况和发展规划，制定了电镀污染物排放指标、镀件漂洗水定额、漂洗水水质标准等规定和相应的技术措施，并纳入企业生产计划管理，建立污染控制档案，定期检查、考核，控制电镀“三废”对环境的污染。1.2电镀废水的危害电镀废水从总量上看，比造纸、印染、化学品、农药等废水量要小，污染区域也比较窄。 但由于电镀厂分布广泛，废水中所含剧毒物质种类多，其危害性很大。未经处理、不达标的电镀废水排入河塘、渗入地下，不仅会危害环境，还会污染饮用水和工业用水。

1.2.1含铬废水的危害由于镀锌约占整个电镀行业的一半，而镀锌钝化大多采用铬酸盐，因此钝化产生的含铬废水量很大。镀铬也是电镀中的主要镀种，其废水量也不少。铬酸盐在铜酸洗、铜层剥除、铝钝化、铝电化学抛光、铝氧化后钝化等方面也有广泛的应用，因此含铬废水是电镀中主要的废水来源之一。金属铬几乎无毒，二价铬的化合物一般认为无毒，其余的铬化合物在浓度过高时均有不同程度的毒性。六价铬对人体的危害，因进入途径不同而不同，中毒症状也不同。 (1)对人体皮肤的损害 六价铬化合物对皮肤有刺激性和过敏性。 与铬酸盐、铬酸雾接触的部位，如手、腕、前臂、颈部等可发生皮炎。六价铬通过割伤、擦伤进入皮肤，因腐蚀而产生铬溃疡(又称铬疮)。 (2)损害呼吸系统 六价铬损害呼吸系统，主要引起鼻中隔穿孔、咽炎及肺炎等。 (3)损害内脏 六价铬侵入消化道，使味觉、嗅觉减退，甚至消失。小剂量还能腐蚀内脏；引起胃肠功能减退、胃痛，甚至发生胃肠道溃疡，对肝脏也可能有不良影响。三价铬是生物体所必需的微量元素，动物实验发现，三价铬能激活胰岛素，增加葡萄糖的利用。

国外有人认为，三价铬同铝一样，基本无毒。三价铬不易被消化道吸收，与皮肤表面的蛋白质结合，不易在动物的肝、肾、脾和血液中蓄积，但在肺中却大量滞留，对肺有一定的损害。与六价铬相比，三价铬的毒性只有六价铬的百分之一。也有报道指出，三价铬对鱼类的毒性比六价铬大，如对鲑鱼的初始致死浓度为三价铬（硫酸铬）1.2mg/l，六价铬（重铬酸钾）5.2mg/l。但对兔子和狗的实验发现，六价铬的毒性更大。 在含铬废水处理中，由于三价氢氧化铬的溶度积较小，容易沉淀去除，所以多数处理方法都是将六价铬还原为三价铬后再去除。1.2.2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入10~15毫克锌。肝脏是锌的储存场所，锌在肝脏中与蛋白质结合生成锌硫蛋白，供给机体进行生理反应所必需的锌。人体缺锌会引起许多不良症状，食入可溶性锌盐会腐蚀消化道黏膜。过量锌可引起急性胃肠炎症状，如恶心、呕吐、腹痛、腹泻，偶尔出现腹部绞痛，并伴有头晕和全身乏力。食入氯化锌可引起腹膜炎，导致休克以至死亡。 1.3我国电镀废水处理的发展历史电镀废水中含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子，以及酸、碱氰化物等剧毒杂质。

有些是剧毒物质，有致癌、致畸作用，因此必须小心处理，避免对人造成危害。20世纪50年代末是我国电镀废水处理的起步阶段，60年代至70年代中期开始受到重视，但还处于简单的排放控制阶段。70年代中期至80年代初，大多数电镀废水已得到比较有效的处理，离子交换、膜蒸发浓缩工艺在全国范围内推广应用，反渗透、电渗析等工艺进入工业化使用阶段，废水中贵重物质的回收和水的循环利用技术也取得了很大的进展。80年代至90年代，开始从根本上控制污染的技术研究，综合防治研究取得了可喜的成果。90年代至今，电镀废水处理由工艺改革、回收利用、闭路循环向综合防治进一步发展。 资源再利用与多元化组合处理、自动控制相结合的技术已成为电镀废水处理的主流。设计背景2.1项目概况及意义小型电镀厂往往是区内的乡镇企业，这些电镀厂废水量较小，日排放量只有几十吨，污染因子也较小，大多是含铬、锌的酸性废水，但危害性很大，必须进行处理。这类企业大多地处城郊，技术经济实力较弱，对废水处理的要求是工艺简单，易于掌握和正常操作，当然投资和运行费用也较低。本设计针对以上特点，选用有效的处理方法和工艺，处理后的水完全达到国家排放标准。

2.2 设计条件 1 设计水量 日水量为50m3，设计废水水质如下。 表1.1 电镀废水水质 项目 pH 总Cr（mg/L） Cr6+（mg/L） Zn（mg/L） SS（mg/L） 含量 4.0 20 10 30 50 2 设计水质 处理后废水中Cr6+浓度小于0.5mg/L、Zn2+2mg/L，出水pH值为6～9； 3 水文地质资料 工程地质良好，适宜工程建设，厂区地势平坦。 4 气象资料 a.风向、风速：正常风向为北风，最大风速7级 b. 温度：月平均最高温度38.3℃，最低温度-1.7℃ 2.3设计原则 严格遵循国家有关法律、法规和标准，确保处理后的水质指标全部达到国家相应的排放标准； 废水处理装置紧凑流畅，尽量减少占地面积，坚持实用与美观相结合的总平面布置原则； 流程简单，采用我国目前成熟实用的处理工艺； 通过优化设计，尽量降低工程投资和运行费用，努力实现先进技术与企业财力相适应。 电镀废水处理方法比较 3.1化学处理法 电镀废水的化学处理方法是投加化学试剂，通过化学反应改变废水中污染物的物理化学性质，使其从废水中去除，达到国家排放标准。电镀废水处理常用的化学处理方法有氧化(还原)处理法、中和处理法、混凝沉淀法等，也有几种方法相结合的方法。

电镀废水的化学处理在国内外都得到了广泛的应用，有着悠久的使用历史。我国对于化学处理有比较成熟的设计和运行经验，它具有操作方便、药剂来源广泛、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。缺点是处理后产生的大量污泥在综合利用方面还存在一定的问题，因此化学处理的发展受到一定的限制。另外，如何提高处理水的回用率以及向闭路循环方向发展，还有待进一步的开发和研究。 3.1.1含铬废水的处理 1.亚硫酸盐还原法 亚硫酸盐还原处理法也是我国处理含铬废水的常用方法之一，其主要优点是处理后能够达标排放，并可以回收氢氧化铬，设备和操作也比较简单，沉渣量少，易于回收利用，所以得到广泛的应用； 但亚硫酸盐供应稀缺，在我国部分地区不易取得，当含铬污泥找不到综合利用出路又没有妥善贮存时，就会造成二次污染。利用亚硫酸盐处理电镀废水主要是在酸性条件下将废水中的六价铬还原为三价铬，然后调节pH值生成氢氧化铬沉淀去除，从而达到净化废水的目的。常用的亚硫酸盐有亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠等。技术条件及参数：（1）废水酸化亚硫酸盐还原六价铬必须在酸性条件下进行。当pH值为2.0时，反应约5min即可完成；当pH值为2.5～3.0之间时，反应时间约需30min；当pH值为3.0时，反应速度很慢。

实际生产中，废水pH值一般控制在2.5～3.0，反应时间控制在20～30min为宜。 （2）亚硫酸盐投加量 表3.1为亚硫酸盐与六价铬的理论投加量比及实际投加量。 表3.1亚硫酸盐与六价铬投加量比 序号 亚硫酸盐种类 投加量比（质量比） 理论值 实际使用量 Cr(±6) Cr(±7) 13.5～4 （3）废水经酸化、还原后，加碱调节废水pH值，使氢氧化铬沉淀出来，pH值一般控制在7～8，反应时间为20min。 （4）沉淀剂的选择 常用的氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等，都能将三价铬沉淀成氢氧化铬。石灰价格便宜，但反应缓慢，产生大量污泥，不易回收。 碳酸钠投料方便，但反应过程中会产生二氧化碳。氢氧化钠成本高，但用量少，污泥纯度高，容易回收，因此一般用氢氧化钠作沉淀剂，浓度为20%。 2、铁酸盐法 铁酸盐沉淀法是在硫酸亚铁处理法的基础上发展起来的一种新的处理方法，它是使废水中的各种金属离子形成铁酸盐晶体并一起沉淀下来，从而使废水得到净化。铁酸盐处理法的主要优点是硫酸亚铁来源广泛，价格低廉，处理设备简单，处理后的水能达到排放标准，污泥不会造成二次污染；缺点是投加药剂量大，产生的污泥量也大，由污泥制取铁酸盐的工艺条件不易控制，需加热能耗较多，处理成本也较高。

铁氧体法处理含铬废水是向废水中加入硫酸亚铁，将废水中的六价铬还原为三价铬，然后加碱调节废水的pH值，使废水中的三价铬与其它重金属离子（以Mn+表示）共沉淀。共沉淀过程中，溶解在水中的重金属离子进入铁氧体晶体中，形成复合铁氧体。铁氧体法一般重点处理含有六价铬、镍、铜、锌等重金属离子的废水。 3.硫酸亚铁-石灰法 硫酸亚铁是强酸弱碱盐，水解后呈酸性。硫酸亚铁与六价铬发生氧化还原反应，生成三价铬。用石灰将pH值提高到7.5-8.5时，即生成氢氧化铬沉淀。 当pH值为3时，Fe3+生成大量沉淀，生成的氢氧化铁有混凝作用，有利于其它沉淀物的沉降。