电镀污水处理毕业设计
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电镀废水文献综述
设计要求：（1）水质：铜离子30mg/L、六价铬25mg/L、锌离子12mg/L、镍离子16mg/L、氰化物8mg/L、其它微量元素、铅等，Ph4.5
（2）治理要求：执行《污水综合排放标准》（1996年）一级标准
摘要：电镀行业废水量虽然占工业废水总量的比重较小，但其中含有的氰化物、酸、碱以及六价铬、铜、镍、锌、镉等金属污染物对环境的危害十分严重，因此国内外积极开展针对该类废水处理方法的研究与应用。本文基于微电解-生物吸附技术在处理重金属离子废水方面的优势，结合已有的单一重金属离子废水处理试验，确定采用微电解-生物膜复合工艺处理实际电镀废水。
关键词：含铬废水 处理 减量
: 微量元素与重金属离子如、、、、锌等的相互作用在水中具有较小的比例。对于中性元素，中性元素的和具有较大的比例。本文在微量元素的基础上，对中性元素和重金属离子的相互作用进行了研究。
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铬在水环境中主要以三价铬(Cr(III))和六价铬(Cr(VI))的形式存在，它们在水体中的迁移转化有一定的规律。Cr(III)主要吸附在固体物质上，并存在于沉积物中；Cr(VI)大多溶于水，且较稳定，只有在厌氧条件下才还原为Cr(III)。铬的毒性与其存在状态有关，一般认为Cr(VI)的毒性远大于Cr(III)[1]。在电镀含铬废水中，Cr(VI)是主要的特征污染物。
1 Cr(VI)污染的来源
Cr(VI)化合物是冶金工业、金属加工电镀、制革、颜料、纺织生产、印染、化学工业等行业必不可少的原料。这些行业分布广泛，每天都会排放大量的含铬废水。这些废水的排放会造成水体和土壤污染，直接影响人类饮用水的卫生条件。世界卫生组织对饮用水中Cr(VI)含量的标准为1-2μmol/L[2]。我国很多地方的饮用水受到工业废水的严重污染或由于地质背景的原因，导致饮用水中Cr(VI)含量超标。
2 含Cr(VI)废水处理技术
据了解，电镀行业处理含铬废水最常用的方法是还原法和电解法，技术成熟，运行效果良好。但近来也有不少其他方法被研究，综合比较会发现这些方法也各有优缺点，作为新方法，都有各自的借鉴之处。
2.1 还原沉淀法
化学沉淀法用于处理含Cr(VI)的电镀废水，一种方法是采用还原法将Cr(VI)还原为Cr(III)然后沉淀；另一种方法是用钡盐使铬酸离子生成铬酸钡沉淀。袁志斌[3]建造调节池，含铬废水在调节池后进入还原池，在还原池中加入H2SO4控制pH值在2.5～3，将Cr(VI)还原为Cr(III)，在反应池中加入NaOH，生成Cr(OH)3沉淀。窦秀东等[4]通过研究对比发现，还原沉淀法的Cr去除率可达99%以上，MgO的铬泥沉降性能十分优异，在NaOH和CaO中添加一定的MgO，可以大大提高生成铬泥的性能，最佳投加量为添加后pH≈8.3。 郑新清 [5] 对还原沉淀法处理含铬废水的工艺步骤、固液分离后上清液及沉淀污泥中 Cr(VI) 含量以及 Cr(III)—Cr(VI) 形态转变的相关性进行了研究分析，提出应特别注意控制含铬废水中铬的反弹和整个处理过程的完整性。
2.2 电解沉淀过滤
1. 工艺流程概述
电镀含铬废水首先经过筛网去除较大颗粒悬浮物后在重力作用下流至调节池，使水量、水质达到平衡，再由泵提升至电解池进行电解。电解过程中，阳极铁板溶解为亚铁离子，在酸性条件下，亚铁离子将六价铬离子还原为三价铬离子。同时由于阴极板上有氢气的析出，废水的pH值逐渐升高，最后趋于中性，此时Cr3+、Fe3+以氢氧化物形式析出。电解后的出水首先经过初沉池，然后连续经过（废水由上而下）两级沉淀过滤池。第一级滤池内有填料：木炭、焦炭、矿渣；第二级滤池内有填料：无烟煤、石英砂。 污水中的泥沙经滤池填料过滤吸附后，出水流入排水检查井，经泵送入循环水池作为冷却水，过滤所用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣等定期收集混合后送至锅炉房。
2.主要设备
调节池1个；初沉池1个、沉淀滤池2个；循环水池1个；动力控制柜、电解槽、电解电源、电解电压各1套；水泵5台。
3.结果与分析
某电镀厂电镀废水处理设备在正常运行情况下，在不同时间间隔多次取样。
采用电解沉淀过滤工艺对含铬电镀废水进行处理后充分回用，滤池中的填料定期集中送入锅炉房混合燃烧，达到综合治理含铬电镀废水的目的。
该加工工艺虽然可靠、操作简单，但仍需注意以下几个方面：
a) 需要定期更换板；
b) 在某些酸性介质中，氢氧化铬可能会重新溶解；
c)沉淀池、过滤池内的填料必须定期处理，并彻底焚烧，否则会造成二次污染。因此，加强处理设施的管理非常重要。
4。结论
1）该处理工艺能彻底处理电镀含铬废水，滤池内填料定期均匀处理，不会造成二次污染，处理后的清水全部回用，可节约水资源，经济效益明显。
2）该工艺投资小、技术成熟、运行稳定可靠、操作方便、易于管理，适用于不同规模的电镀生产企业。
2.3 吸附法
吸附是利用多孔性固体物质吸附水中污染物的一种常用废水处理方法。吸附的关键技术是吸附剂的选择。目前，工业应用中最常用的吸附剂是活性炭。活性炭吸附容量大，对Cr(VI)阳离子有很强的还原作用[6]，经20%硫酸溶液浸泡后，Cr(VI)去除率可达91.6%，且易于再生[7]。Valix等[8]研究了杂环原子(如S、N、O、H等)在活性炭表面以及活性炭的结构特征对Cr(VI)吸附的影响，认为杂环原子有助于活性炭作为还原剂的作用，从而提高活性炭对铬酸根离子的吸附。此外，增加活性炭的总表面积有助于提高吸附容量，去除Cr(VI)。
活性炭虽然性能优异，但是我国活性炭产量很少，且价格相对较贵，限制了其在一些经济欠发达地区和某些行业的使用。因此，开发了许多类型的吸附剂，一类是利用工农业废弃物作为吸附剂，以废治废，不仅吸附效果好，而且具有价格低廉、来源广泛等优点。李新金等[9]利用活化赤泥处理含铬废水，对含Cr(III)300mg/L以下的废水去除率可达99%以上；处理含Cr(VI)废水时，先加入硫酸亚铁进行还原，处理后也能使Cr(VI)浓度在300mg/L以下的废水达到国家标准。马少建等[10]利用活性赤泥处理含铬废水，对含Cr(VI)浓度在300mg/L以下的废水去除率可达99%以上。 [10]利用钢渣吸附Cr(III)，去除率可达99%以上，同时可同时去除废水中94%以上的Pb2+。蒋艳红等[11]研究了高炉渣对铬离子的吸附特性，在pH值4～12范围内，高炉渣对Cr(III)的去除率可达97%以上。Cr(VI)处理前需用硫酸亚铁还原。胡等[12]研究了赤铁矿纳米粒子对Cr(VI)的吸附，吸附容量与活性炭相当，不受其他共存离子影响，易于再生，可用于回收废水中的Cr(VI)。程永华等[13]研究了壳聚糖对含铬废水的高效吸附。 强酸性条件下壳聚糖对Cr(VI)的吸附速度较快,弱酸性条件下壳聚糖有利于Cr(III)的吸附,通过控制pH值进行分段吸附,可以有效去除废水中的铬含量。
另一类是利用改性材料作为吸附剂。由于一些天然材料(或废弃物)的吸附效果并不理想，因此很多学者对其进行了改性，这方面的报道较多。韩毅等[14]以三氯化铁为改性剂，制备改性赤泥。任乃林等[15]将锯末酸化后用8-羟基喹啉金属络合剂浸泡，制备改性锯末。马小龙等[16]用无机酸活化钙基膨润土。李等[17]用三氯化铁改性汽爆秸秆吸附Cr(III)。隋国顺等[18]研究了低聚羟基铁离子-蛭石复合物对Cr(VI)的吸附，结果表明，改性吸附剂对Cr(VI)的吸附容量明显提高，具有更强的去除废水中Cr(VI)的能力。
2.4 国内外其他含铬废水处理方法研究进展
1.1 生物学方法
含铬废水的生物处理国内外近几年开始起步。生物处理是处理电镀废水的高科技生物技术，适用于大、中、小型电镀厂的废水处理，实用价值大，易于推广。国内外已对SRB菌（硫酸盐还原菌）、SR系列复合功能菌、SR复合能量菌、脱硫菌、脱色菌（Bac.）、分枝菌、酵母菌、褐假单胞菌、荧光假单胞菌、乳酸链球菌、阴沟肠杆菌、铬酸盐还原菌等进行了研究。从过去的单一菌种到现在的多菌种联合使用，使废水的处理走向了清洁、无污染的处理道路。 电镀废水与其他工业废渣及人粪混合，以石灰为混凝剂，再进行化学—混凝—沉淀处理。研究表明，混合活性污泥的生物处理法可去除Cr6+和Cr3+，NO3被氧化为NO3-，已在埃及轻型汽车公司用于处理含铬废水。
电镀废水生物处理技术依靠人工培养的功能菌，具有静电吸附、酶催化转化、络合、絮凝、包裹共沉淀和pH缓冲等作用。该方法操作简单，设备安全可靠，排放水用于细菌培养等用途；污泥量少，污泥中金属回收利用；实现清洁生产，无污水、废渣排放。投资少，能耗低，运行费用低。
1.2 膜分离
膜分离采用选择透过性的膜作为分离介质，当膜两侧有一定的推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，原料侧的组分有选择地透过膜，达到分离去除有害组分的目的。目前工业上应用较成熟的工艺有电渗析、反渗透、超滤和液膜法。其他方法如膜生物反应器、微滤等尚处于基础理论研究阶段，尚未在工业上应用。电渗析是在直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过性，以电位差为推动力，实现废水净化的方法。反渗透是在一定的外压下，通过溶剂的扩散实现分离的方法。超滤也是在静压差推动下进行溶质分离的膜过程。 液膜有无载体液膜、载体液膜、浸渍液膜等。当液膜分散在电镀废水中时，移动载体在膜外相界面选择性地络合重金属离子，然后在液膜中扩散，在膜内界面解络合，重金属离子进入膜内相富集。移动载体又回到膜外相界面，此过程继续进行，废水得到净化。膜分离优点：能量转化率高、装置简单、操作方便、容易控制，分离效率高。但投资较大，运行费用高，膜的寿命短。主要用于回收高附加值物质，如金等。
电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废水处理中的主要应用，水和金属离子可充分回收，整个过程可在高温和较宽的pH值下操作，回收液浓度可大大提高，缺点是只能用于回收离子组分。液膜法处理含铬废水，离子载体为TBP(磷酸三丁酯)，为膜稳定剂，该工艺操作简便，设备简单，原料廉价易得。也有非离子载体，常用中性胺(三辛胺)，2%作为表面活性剂，六氯-1，3-丁二烯(19%)和聚丁二烯(74%)的混合物为溶剂。分离过程分为：萃取、反萃取等步骤。 最近，微滤也被用于处理含重金属废水，可以去除金属电镀等工业废水中的镉、铬等有毒重金属。
1.3 黄药法
20世纪70年代，美国研制出一种新型难溶性重金属离子去除剂ISX，该剂使用方便，水处理费用低。ISX不仅能去除多种重金属离子，而且在酸性条件下能将Cr6+还原为Cr3+，但其稳定性较差。难溶性淀粉黄药去除铬的效果很好，去除率>99%，残渣稳定，不会造成二次污染。钟长庚等人用秸秆代替淀粉制成秸秆黄药处理含铬废水，铬去除率高，易达标排放。研究人员认为，秸秆黄药去除铬是黄药铬盐和氢氧化铬通过沉淀和吸附共同作用的结果，但黄药铬盐起主要作用。此法成本低，反应迅速，操作简单，不产生二次污染。
1.4 光催化法
光催化是近年来在水中污染物处理中发展迅速的一种新方法，特别是利用半导体作为催化剂处理水中有机污染物的报道较多。利用半导体氧化物（ZnO/TiO2）作为催化剂，以太阳光作为光源处理电镀含铬废水，经太阳光照射90分钟（1182.5W/m2）后，六价铬被还原为三价铬，然后三价铬以氢氧化铬的形式被去除，铬去除率可达99%以上。
1.5 槽边循环化学冲洗
该技术是由美国ERG/Lancy公司和英国Ef公司共同开发，所以又称朗西法。它是在电镀生产线后设置回收池、化学循环漂洗池和水循环漂洗池，处理池设在车间外。在化学循环漂洗池中用低浓度的还原剂(亚硫酸氢钠或水合肼)漂洗镀件，使带出液还原90%，然后镀件进入水漂洗池，化学漂洗后的溶液不断流回处理池，不断循环。处理池内进行碱沉淀，其污泥排放周期很长。广州电气科学研究院开发了三种适用于各种电镀废水的池边循环化学漂洗处理工艺，水回用率可达95%以上，投药量少，污泥少，纯度高。 有时也将罐边循环与车间循环结合起来。
1.6水泥基固化法处理中和废渣
对于暂时无法处理的有毒废弃物，可以采用固化技术，将有害的危险物质转化为无害物质，作为最终处置手段。这样可以避免废渣中的有毒离子在自然条件下再次进入水体或土壤，造成二次污染。当然，这样处理后的水泥固化块中六价铬的浸出率很低。
2、电镀含铬废液、污泥的综合利用
由于电镀含铬老化废液有害物质含量高，成分复杂，对各种废液应分别处理，分类后再综合利用。对于含磷酸的锌钝化液、铜钝化液、铝电解抛光液，要用酸碱来调节pH值；对于阴离子交换树脂，只需转化为即可。
2.1 铬渣生产铬钠
在高温碱性介质中，三价铬可被空气氧化，同时污泥中所含的铁、锌转化成相应的可溶性盐。当碱熔体用水浸出时，大部分铁分解成Fe(OH)3沉淀而被除去。滤液酸化至pH为2.2，生成铬黄。
用纯碱作沉淀剂除去电镀废液中的杂质金属离子，再用净化后的电镀废液代替部分铬酸钠，生产铅铬黄。将饱和液加入电镀液后，调节pH为8.5-9.5。过滤，滤液备用。在碱性条件下，滤渣中的Cr3+用H2O2氧化为Cr6+，然后过滤，将滤液与上述滤液混合。滤液与硝酸铅溶液和添加剂在50-60℃下反应1h，再过滤、洗涤，除去氯化物、硫酸盐等可溶性杂质，经干燥、粉碎，即得成品铅铬黄。利用电镀废液生产铅铬黄，不仅解决了污染问题，而且回收了电镀废液中的铬。 估算每年处理电镀废液200t，回收铬酸钠18t，年可创收入4万多元，效益十分可观。
2.3液体铬鞣剂及皮革鞣剂碱式硫酸铬的生产
含铬废水先用氢氧化钠处理，除去金属离子杂质，pH控制在5.5～6.0，然后过滤。滤液静置，污泥用铁酸盐进行无害化处理。然后向滤液中加入还原剂葡萄糖，将其还原为Cr(OH)SO4，在100℃下进一步聚合，在碱度为40%时，分子式为4Cr(OH)3.3Cr2(SO4)3，即为铬鞣剂。河北省无极县某皮革厂利用电镀含铬废水生产液体铬鞣剂，按每天生产液体铬鞣剂5t计算，每天可获利润6000元以上。可见利用含铬废水生产铬鞣剂的经济效益十分显著。 另外，含铬污泥还可以与碳粉混合，经高温煅烧，得到金属铬。由于含铬污泥是电镀车间污泥的主要类型，因此污泥的回收利用根据不同的电镀处理方法而有所不同。
电解污泥：
（1）作为中温变换催化剂的原料；
（2）制造铁铬红颜料的原料。
化学污泥：
(1)回收氢氧化铬；
（2）回收三氧化铬抛光膏。铁氧体污泥可作为磁性材料等的原料。
3. 结论
以上介绍的含铬废水的处理方法及资源利用，有的已经实现工业化，有的还处于实验室基础研究阶段。实际使用中不一定局限于上述几种处理方法，可以把上述几种处理方法综合起来使用。从环境保护的角度考虑，人们将抛弃传统的化学方法，而选择微生物法、膜分离法等。微生物法将代表21世纪电镀含铬废水处理方法的发展趋势。可以预期，在不久的将来，微生物法将得到更加广泛的应用。
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