含铬镍电镀废水处理技术

昆山某机械公司是一家专业生产自行车零部件的外资企业。生产过程中，必须配套振动研磨、镀膜、涂装、电镀等各种金属表面处理工艺，从而产生大量的重金属离子和生产助剂。生产废水。另外，涂装、脱脂、阳极等工艺过程中会产生大量含磷、氨氮的综合废水。这些污水必须经过严格处理后才能排放，否则将对周围环境造成严重污染。

1 设计概述

企业生产过程中产生的废水主要包括：含铬废水、含镍废水和综合废水（脱脂、阳极、电泳、喷漆废水）等。这些废水中，重金属主要为Cr6+和Ni2+。各类废水水质及水量见表1。

表1 废水水质及水量

水质指标

含镍废水

含铬废水

综合废水

水量/m 3 ·d -1

50~90

20~50

70~120

酸碱度

5~6

2~3个

3~11

COD/（mg·L -1）

100~150

200~500

SS/（mg·L -1）

100~150

150~300

TP/（mg·L -1）

——

20~1000

氨氮/(mg·L -1)

——

12~20点

Ni 2+ / (mg·L -1 )

20~50

——

总铬/(mg·L -1)

——

30~60

——

根据厂家提供的设计资料，每条废水流设计处理能力为10 m3/h。处理后水质必须满足《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）的要求，即：pH 6~9、COD≤50 mg/L、SS≤30 mg/L、Ni2+≤0.1 mg/ L、Cr6+≤0.1毫克/升。其中氨氮、TP采用更为严格的《江苏省太湖地区城镇污水处理厂和重点工业行业主要污染物排放限值》（DB 32/1072-2007）（以下简称太湖地区）标准），即：氨氮≤5mg/L，TP≤0.5mg/L。

2 加工技术

该厂产生的三类生产废水水量、水质差异较大。因此，整个流程设计为分类后分别回用或排放。具体工艺路线如下：

(1)含铬废水处理。在含铬冲洗液中，金属铬主要以两种形式存在：Cr3+和Cr6+。为了彻底去除重金属铬离子，该工艺首先使用pH/ORP控制器将pH控制在2.5~3.0，酸性条件下氧化还原电位300~350 mV，利用Cr6+还原为Cr3+，然后加入NaOH和絮凝剂控制pH在10～11，使Cr3+沉淀并去除。产生的污泥经脱水后外运进行资源化处理。

(2)含镍废水处理。通过定量添加NaOH和混凝剂PAC，调节pH至8.5~9.5，使废水中的Ni2+在碱性条件下生成氢氧化镍沉淀絮体。然后加入PAM，然后通过沉淀池分离泥水。泥水分离后的上清液进入后续的镍铬中和池进一步处理，沉淀的污泥则通过压滤机脱水后外运进行资源化处理。

由于部分废水需要回用，因此将去除大部分铬、镍的含铬含镍废水合并，继续进行深度处理，以满足生产工艺对回用水质的要求。采用多介质过滤-活性炭吸附-精密过滤器-UF超滤-RO系统，处理后的水回用于生产工艺及初级纯水。为了进一步提高废水中重金属铬镍离子的去除效果，减轻后续UF超滤和RO系统的负荷，该项目采用锰盐对普通活性炭进行改性，形成负载活性二氧化锰的活性炭。同时，在活性炭过滤材料中添加一定比例的铁屑到活性炭中，不仅增强了活性炭的吸附能力，而且具有一定的初生细胞结构，从而提高了有机物的去除效果，废水中的颜色和重金属铬、镍离子。

（三）废水综合处理。该废水中含有大量磷酸盐和氨氮，在生物处理前需采用化学方法去除部分磷酸盐。剩余的磷酸盐和氨氮可以通过缺氧-好氧工艺（A/O法）去除。为了提高工艺的反硝化效率，该项目采用了新型A/O法，即在A池和O池中均添加组合填料，固定反硝化所需的反硝化细菌和硝化细菌。取消原工艺内部回流系统，改为沉淀池出水回流至A池，回流量可减少30%~50%。同时，污泥回流由原来的A池回流改为O池回流。

A/O法处理后的综合废水沉淀后，通过多介质过滤塔-活性炭吸附系统进一步处理。为了进一步提高废水中有机物和色度的去除率，活性炭吸附塔采用了与含铬镍废水处理工艺类似的改良活性炭-铁屑处理方法。废水进入回用池供上道工序使用或达标排放。具体处理流程如图1所示。

3 主要结构及设计参数

3.1 含铬废水处理

(1)铬均化池。用于调节含铬废水的水质和水量，使进入后续构筑物的水质均匀、稳定。尺寸：5 250 mm×4 500 mm×3 000 mm，1塔，地下钢混结构，有效容积63 m3。内壁采用纤维增强塑料防腐，池体通过空气曝气搅拌。

(2)铬系还原池。亚硫酸氢钠还原速度快，用量相对较小，产生的污泥量也少。考虑到成本和后续处理成本，采用亚硫酸氢钠作为Cr6+的还原剂。尺寸：1 200 mm×1 200 mm×3 000 mm，塔1座，地上钢混结构，有效容积3.8 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(3)铬保留槽。采用铬系保留槽，延长Cr6+还原时间，使反应更彻底。规格、数量、材质与铬系还原池相同。

(4)铬系混凝池。采用加药机定量添加NaOH和混凝剂PAC，使废水中的Cr3+在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀絮体。尺寸：1 200 mm×1 200 mm×3 400 mm，塔1座，地上钢混结构，有效容积4.3 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(5)铬絮凝池。在絮凝池中加入混凝剂PAM，促进氢氧化铬沉淀絮体继续生长，形成大颗粒的氢氧化铬絮体。尺寸：1 200 mm×1 200 mm×3 000 mm，塔1座，地上钢混结构，有效容积3.8 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(6)铬沉淀池。为氢氧化铬絮体与泥水分离提供静态环境。尺寸：8 000 mm×2 650 mm×6 000 mm，1塔，半地上钢混结构，有效容积120 m3。内壁采用纤维增强塑料防腐，池内配有PP沉淀斜管。泥水分离后的上清液进入后续的镍铬中和池进行进一步处理。沉淀下来的污泥通过压滤机脱水后运出循环利用。

3.2 含镍废水处理

(1)镍均质池。调节含镍废水的水质和水量。尺寸：7 000 mm×4 500 mm×3 000 mm，1塔，地下钢混结构，有效容积85 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(2)镍基混凝池。用加药机定量添加NaOH和混凝剂PAC。尺寸：1 775 mm×1 775 mm×3 000 mm，塔1座，地上钢混结构，有效容积8.5 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(3)镍絮凝池。使用加药机将絮凝剂PAM定量加入絮凝罐中并机械搅拌。尺寸：1 775 mm×1 775 mm×3 000 mm，塔1座，地上钢混结构，有效容积8.5 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(4)镍沉淀池。尺寸8 000 mm×3 800 mm×6 000 mm，1塔，半地上钢混结构，有效容积173 m3。内壁采用纤维增强塑料防腐，池内配有PP沉淀斜管。沉淀后的污泥经压滤机脱水后外运进行资源化处理。泥水分离后的上清液进入后续的镍铬中和池进行进一步处理。

(5)镍铬中和槽。中和池用于收集铬系、镍系沉淀池的出水。使用加药机定量添加H2SO4调节pH至中性，内置机械搅拌。尺寸：1 800 mm×1 800 mm×6 000 mm，塔1座，半地上钢混结构，有效容积18 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(6)多介质过滤塔。过滤塔主要用于去除废水中粒径大于20μm的悬浮物和胶体等漂浮杂质。尺寸D 1 500 mm × 2 200 mm，1套，地面立式纤维增强塑料结构。反冲洗强度为25 m3/(m2·h)，系统工作压力控制在0.2~0.4 MPa，过滤速度为10~20 m/h。滤料从上到下依次为：500毫米厚的无烟煤，粒度为1~2毫米； 500毫米厚的无烟煤，粒度为2~4毫米； 400毫米厚石英砂，粒度4~8毫米； 200毫米厚的砾石垫层。

(7)活性炭吸附塔。活性炭吸附塔不仅具有过滤悬浮物的功能，还可以去除某些常规手段难以去除的有机或无机污染物，特别是一些有气味或颜色的有机物，以及重金属等物质。规格D 1 500 mm × 2 200 mm，1套，地上立式钢结构，过滤速度10~20 m/h。活性炭粒径为2~4mm，填充高度为1.8m。

(8)精密过滤器。用于拦截废水中残留的悬浮物，减少后续工艺的处理负荷。尺寸D 450 mm×800 mm，1套，地上不锈钢材质，过滤精度100μm。

(9)UF超滤系统。超滤系统可进一步去除废水中的乳化油、胶体等悬浮物，超滤后的浓缩液排至废水pH综合调节池。超滤膜采用外压PP制成的0.1~0.2μm中空纤维膜元件。运行方式为错流过滤、气水反冲洗方式，全自动运行。 12个膜组件，膜面积45平方米/单元。如果进水水质较差，跨膜压差超过0.15MPa，则需要进行反冲洗。反洗水是酸、碱和NaClO的混合物。反洗后的出水进入镍均化池进行再处理。

(10)RO反渗透系统。反渗透作为一种高效膜分离技术，可以通过分离进料中的水和某些离子来浓缩和净化原料。反渗透的废水用作电镀零件的冲洗水或其他工艺用水。未透过膜的含有金属等无机离子的废水排至废水pH综合调节池。反渗透装置采用50个聚酰胺复合材料膜元件，膜面积30m2/元件。按一级两级3:2设计，设计流量15L/(m2·h)，设计产水量20m3/h。，设计回收率不低于70%。

3.3 废水综合处理

(1)综合均质池。尺寸：12 500 mm×5 500 mm×3 000 mm，1塔，地下钢混结构，有效容积185 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(2)pH调节槽。池中定量加入NaOH，控制pH至9.5~11，机械搅拌。尺寸2 300 mm×2 300 mm×3 000 mm，1塔，地上钢混凝土结构，有效容积14.5 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(3)混凝土水池。为了去除综合废水中含有的大量磷酸盐，采用加药机将除磷粉定量投加到池中。尺寸2 300 mm×2 300 mm×3 000 mm，1塔，地上钢混凝土结构，有效容积14.5 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(4)絮凝池。池中加入PAM促进磷酸盐絮体生长，并进行机械搅拌。尺寸2 300 mm×2 300 mm×3 000 mm，1塔，地上钢混凝土结构，有效容积14.5 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(5)综合初沉池。含有磷酸盐絮体的综合废水在这里进行泥水分离，沉降的污泥被泵送至综合污泥浓缩池。出水进入综合pH池进行pH调节。尺寸12 500 mm×3 100 mm×6 000 mm，塔1座，半地上钢混结构，有效容积220 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(6)综合pH槽。定量加入H2SO4调节pH至中性后，出水进入兼氧罐。尺寸2 300 mm×2 300 mm×3 000 mm，1塔，地上钢混凝土结构，有效容积14.5 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。

(7)缺氧池(A池)。综合pH池处理后的废水在这里进行反硝化、反硝化，同时降解部分有机物。尺寸：4 200 mm×2 300 mm×6 000 mm，塔1座，半地上钢混结构，有效容积55 m3。填充体积约为40立方米。池内溶解氧DO控制在0.5 mg/L以下，污泥浓度MLSS控制在3 000～5 000 mg/L之间。

(8)接触氧化池(O池)。在去除综合废水中有机物的同时，利用培养的硝化细菌对废水中的氨氮进行硝化，将氨氮转化为硝态氮。尺寸4 200 mm×2 300 mm×6 000 mm，2座，半地上钢混结构，有效容积110 m3，填充容积约80 m3。池底采用曝气盘进行鼓风曝气。池内DO控制在2~4 mg/L，MLSS控制在3 000~5 000 mg/L。

(9)终沉池。它为O池出水的泥水分离提供静态环境。部分出水作为A池反硝化的氮源，其余大部分进入后续工艺。沉降污泥部分流回O池，其余部分用泵抽排至污泥浓缩池。尺寸：8 000 mm×3 800 mm×6 000 mm，塔1座，半地上钢混结构，有效容积167 m3。

(10)多介质过滤塔。尺寸D 1 800 mm × 2 200 mm，2套，地上立式钢结构。反冲洗强度为25 m3/(m2·h)，系统工作压力控制在0.2~0.4 MPa，过滤速度为10~20 m/h。滤料结构与含镍废水过滤塔相同。

(11)活性炭过滤器。尺寸D 1 800 mm × 2 200 mm，2套，地上立式纤维增强塑料结构，过滤速度10~20 m/h。活性炭结构与含镍废水中的活性炭吸附塔相同。

(12)排放及回用池。处理后的水暂时储存，部分回用作为工艺用水，其余达标排放。尺寸：4 200 mm×3 550 mm×6 000 mm，塔1座，半地上钢混结构，有效容积85 m3。

3.4 污泥处理

(1)含铬、镍废水污泥处理。含铬、含镍废水处理过程中产生的污泥分别存放在不同的浓缩池中。使用半自动厢式压滤机对浓缩污泥进行脱水。污泥浓缩池单元尺寸为1 800 mm×1 500 mm×6 000 mm，单元2台，半以上钢混结构，单元有效容积15 m3。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。压滤机2台，PP框架，功率1.5kW，型号/630-UB，杭州金润永昌过滤有限公司

（2）废水污泥综合处理。污泥浓缩池尺寸为4 600 mm×3 600 mm×6 000 mm。为半地上钢混凝土结构，有效容积95立方米。内壁由纤维增强塑料制成，具有防腐蚀作用。半自动厢式压滤机2台，PP框架，功率1.5kW，型号/800-UB，杭州金润永昌过滤有限公司

4 系统调试及处理效果

4.1 调试与运行

（一）含铬废水处理投产。调试过程中，含铬废水的处理分为两步：第一步：当含铬废水进入还原池时，定量添加H2SO4，借助辅助装置将pH控制在2.5~3.0。 pH计，然后加入还原剂，同时控制氧化还原电位ORP至300~350 mV。此时废水中的Cr6+在酸性条件下会被还原为Cr3+。第二步：含Cr3+废水进入混凝池后，加入NaOH、絮凝剂PAC和助凝剂PAM，控制pH在10~11，使Cr3+沉淀并去除。除铬后的废水进入镍铬中和池进一步处理。

(2)含镍废水处理调试。含镍废水首先进入混凝池后，通过加药机定量添加NaOH和混凝剂PAC。调节pH至8.5~9.5后，可生成氢氧化镍沉淀絮体。然后，在絮凝池中定量添加絮凝剂PAM后，细小的氢氧化镍絮体会逐渐聚集并变大，最后氢氧化镍沉淀的絮体在沉淀池中靠重力去除。除镍后废水和除铬后废水共同进入铬镍中和池进行pH调节。调试过程中，采用加药机添加H2SO4，调节pH至中性。

废水随后进入后续的多介质过滤塔，去除悬浮物和胶体等漂浮杂质。调试过程中，根据过滤塔出水水质调整反冲洗时间和频率。过滤后的废水将在活性炭吸附塔中进一步吸附去除重金属铬、镍离子。由于对传统活性炭进行改性，活性炭对废水中铬、镍离子的吸附能力大大提高，达到普通活性炭吸附能力的5～10倍。另外，活性炭中添加一定量的铁屑，在吸附塔内会形成一定量的原电池。原代细胞的形成对废水中的发色基团和部分有机物有良好的去除效果。调试过程中的数据也表明，经过活性炭吸附后的出水水质得到了很大的改善。废水中重金属离子、有机物含量均达到排放标准。

为了满足企业对再生水水质的要求，活性炭处理后的废水必须继续采用UF超滤系统和RO系统进行进一步处理。

(3)废水处理综合调试。综合废水的处理分为两步。第一步，在混凝池中定量添加除磷粉和助凝剂PAM，控制pH至9.5~11，可去除废水中的大部分磷酸盐。每吨废水添加除磷粉3~5公斤，每吨废水添加PAM 0.09~0.12公斤。根据出水中TP含量的变化，人工设定除磷粉的具体投加量，然后使用自动加药机定量投加。去除大部分磷酸盐的综合废水经pH调节后进入后续生化工段。生化系统调试前，采用生活污水处理厂浓缩池污泥进行接种。 A池接种量为20kg/m3，O池接种量为5kg/m3。驯化初期主要以化学方法处理过的原水为处理对象，添加一些营养物质进行驯化。并每隔一天沥干并添加淡水。 A池和O池初始日处理水量不超过50 m3/d。一个月后，水量逐渐增加。当生化系统COD去除率达到60%时，开始连续进水和出水。生化系统出水指标每周测定1～2次。主要测量指标为COD、pH、氨氮、TP。对于A池，要特别注意出水DO的控制，保证A池处于理想的缺氧状态。另外，最终沉淀池返回的硝化液中的DO不应超过0.5mg/L，否则必须调整O池的曝气量。在生化系统调试后期，需要减少理化系统出水指标的波动，避免对生化系统造成严重影响。

生化系统的出水最终经过活性炭过滤吸附后，部分出水排入回用池进行生产，部分达标排放。多介质过滤器运行一段时间后，由于截留在滤料顶部的污染物增多，过滤器的过滤速度或产水量会明显下降。此时，根据进出水的压差，手动开启反冲洗系统，对过滤器进行清洗。反洗。

4.2 运行效果

经过一定时间的调试，目前该项目整体运行良好，处理效果可靠。现场监测结果表明，经过工艺处理后，出水COD≤50mg/L，SS≤30mg/L，系统整体出水符合《电镀污染物排放标准》（GB 21900-2008）的要求， pH为6～9。Cr6+≤0.1 mg/L，Ni2+≤0.1 mg/L，出水氨氮2.1～3.8 mg/L，TP 0.3～0.5 mg/L满足DB 32/1072-2007要求。

5 投资及运营成本

项目总投资约300万元。运营费用主要包括：电费、耗材费、药剂费、污泥处理费、人工费等，运营成本约为6.5元/m3。系统建成后，每年可节省排污费、自来水费约4.8万元，产生实际效益约0.83元/m3，实际运行成本约5.67元/m3。

六，结论

(1)对于成分和来源复杂的电镀废水，最好的处理方法应是单独收集，对含铬、镍废水进行预处理，然后集中处理。对于含阳极、涂装废水的综合废水处理，由于其成分中重金属离子含量较低，不宜与含铬、含镍废水混合处理。详情请参阅更多相关技术文档。

(2)废水中含有大量重金属离子，导致运行成本较高。如果能够改进生产工艺，减少重金属离子的泄漏，不仅可以降低运行成本，还可以减少环境污染。

（3）对于含氨氮综合废水，若要使废水中的氨氮和总磷达标排放，最经济的处理方法是采用脱氮效率好的A/O生物脱氮工艺。项目运行结果表明，采用改进后的A/O工艺，氨氮去除率达到80%以上，完全达到氨氮排放标准。