电镀废水处理课程设计.pdf
介绍
1 设计规范
1.1 项目概况
（1）电镀工艺及废水产生
电镀是通过电解的方式，将金属镀在产品表面的过程。电镀是一个应用范围非常广泛、应用范围非常广的行业。
常用的电镀种类有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金、镀锡等。
电镀工艺对于两种类型的镀层和零件来说一般是相同的。在电镀过程中，在脱脂、酸洗和电镀之后，
电镀废水来源于电镀生产过程中镀件清洗、镀件过滤、镀液以及操作或管理产生的其他废水。
因管理不当造成的“漏、泡、滴、漏”；此外还有洗地、通风结露等。
（2）电镀废水的性质及危害
电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、运行管理和用水等有关。
电镀废水水质复杂，成分难以控制，其中有毒有害物质包括镉、铬、镍、铅、氰化物、
氟化物、铜、锌、锰、碱、酸、悬浮物、石油类物质、含氮化合物、表面活性剂、磷酸盐等。
这些废水进入水体后，会危害水生动植物的生长，影响水产养殖，造成鱼虾大量减产甚至灭绝；
它可能破坏农田土壤、毁坏农作物，通过食物链危害人类健康；也可能进入饮用水源，进入人体。
积累轻者可引起慢性中毒，重者可导致死亡。
1.2 公司简介
东莞市城镇污水处理厂位于南城区石鼓村望洲，是东莞市唯一采用二级处理、日处理的污水处理厂。
规模最大的国有污水处理厂，设计处理能力20万吨生活污水，占地面积15.42万平方米，建有主污水截流干管一座。
管道总长14.77公里，管径至；集水区域：管城区、南城区、万江区南部
集团及东城区（除牛山区、桑园区、周坞区、温塘区）全部生活污水；服务区内 62.95
服务区域面积49.96万平方公里，人口49.96万，还管理辛集、山洲河两座污水泵站及管网。
二期工程已完工，一期采用厌氧-氧化沟工艺（A/O工艺），处理规模为10万吨/日；
二期采用缺氧、厌氧—氧化沟工艺（A/O工艺），处理能力10万吨/日。
水体经市环境保护监测站定期采样检测，水质符合国家《城镇污水处理污染物排放标准》
(-2002)B级标准。
1.3 自然条件
（1）东莞属亚热带季风气候，夏长无冬，日照充足，雨量充沛，温差小，季风明显。
明显的。
（2）各地年日照时数在1288.5～1780.0小时之间，年平均气温在22.7℃～23.6℃之间。
（3）各地区总降水量在1547.4~2074.0 mm之间，日照最少的月份为2月和3月，日照最少的月份为7月。
降雨集中在4至9月，其中4至6月为初汛，降水大多来自锋面槽。
本月正值后汛期，台风降雨活跃。
（4）东莞市主要河流有东江、石马河、韩溪河，全市96%的土地属于东江流域。
（5）东莞市位于北东向博罗断裂带西南部，北东向罗浮山断裂带南缘。
地势东南高、西北低，地貌主要为丘陵台地、冲积平原。
陆地占44.5%，冲积平原占43.3%，山地占6.2%，东南部多山地，尤以东部地区山地巨大。
区内分割集中强烈，起伏较大，海拔多在200～600米之间，坡度在30°左右，中部和南部较低。
山地、丘陵错落有致，属丘陵高原区，东北部濒临东江，间杂陆地、河谷平原。
该地区海拔在30至80米之间，坡度较小，起伏平缓，是莆田地区易涝地区。西北部为东江冲积
三角洲平原为地势低洼、水网密布的农田区；西南部为毗邻珠江口的河流冲积平原。
地势平坦低洼，为受潮汐影响较大的沙地地区。
1.4 设计依据及设计任务
1.4.1 设计主题
日处理200m3电镀废水工艺方案的确定
1.4.2 设计水质
6+
总铬：30mg/L；Cr：16mg/L；SS：50mg/L；pH：3-4；总氰化物：30mg/L；总锌：25mg/L。
1.4.3 设计依据
东莞市污水处理厂处理后尾水水质达到国家《城镇污水处理污染物排放标准》
（-2002）一级B标准。经查阅相关资料，发现该厂水质排放标准为：总铬≤1.5mg/L；六价铬
铬≦0.5mg/L；SS≦20mg/L；PH6-9；总氰化物≦0.5mg/L；总锌≦2.0mg/L。
1.4.4 设计要求
1.落实《水污染控制工程》课程设计教学大纲；
2.查阅5篇以上相关论文。
3、分组进行方案论证，确定工艺流程；
4、独立完成工艺物料衡算；
5、图纸：绘制工艺流程图；
6.选取主要结构并给出具体说明；
7.格式应符合科技论文写作规范。
2.工艺确定及方案论证
2.1 几种常见治疗方法的介绍及比较
2.1.1 化学法
化学方法是通过氧化还原反应或中和沉淀反应，将有毒有害物质分解成无毒无害的物质。
或者采用沉淀、气浮的方法去除废水中的重金属。主要有以下几种：
1）电镀废水处理中最典型、最主要的还原沉淀法是含铬废水的处理。
6+3+
加入FeSO4、、NaSO4、SO4或铁粉将Cr还原为Cr，再加NaOH或石灰乳沉淀。
43232
分离。该方法的优点是设备简单、投资少、处理量大，但必须防止沉淀污泥造成二次污染。
2）氧化与氰化物破坏是含氰废水的氧化化学处理，如碱性氧化法、过氧化物法、水解法、臭
有氧气处理法、电化学氧化法等。其中碱性氧化法应用最为广泛。
3）中和法主要用于处理电镀厂的酸性或碱性废水。有自然中和法、加药中和法、过滤中和法等。
此外，利用电石渣作为中和剂处理酸性废水也有很好的效果，可以达到
其目的就是通过消除浪费来治愈浪费。
4）腐蚀电池法是利用电化学中的腐蚀原理来处理电镀废水中的氰化物或铬离子。
微观和宏观腐蚀电池法，前者是指金属表面存在许多极小的电极所形成的电池，后者是指
肉眼可见的大电池。
5）化学气浮的原理是利用压力容器内工作水突然减压时释放出的大量微气泡，与加入的化学药剂混合，产生
凝结的物质相互粘附，使其比重小于水，并作为浮渣浮在水面被去除，从而净化废水。
2.1.2 化学沉淀法
化学沉淀法工艺成熟，操作管理简单，可同时去除电镀废水中的多种金属离子。
水处理中比较常用且经济的方法有氢氧化物沉淀法、钡盐沉淀法等。
1）氢氧化物沉淀法
氢氧化物沉淀法是向电镀废水中添加碱性沉淀剂，使废水中的重金属生成不溶于水的氢气。
氧化物被沉淀下来，然后分离除去。该工艺的优点是使用的沉淀剂（如石灰和碳酸钠）广泛可用且价格低廉。
缺点是出水pH值较高，易导致生成的沉淀物再溶解，因此必须严格控制pH值，沉淀必须分阶段进行。
需要预先除去可能与重金属形成复合物的阴离子。
2）钡盐沉淀法
钡盐沉淀法主要处理对象是六价铬，添加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡、碳酸钡等。
加入的固体钡盐与废水中的铬酸发生反应，生成溶度积小于加入钡盐的铬酸钡。
[5]
这可以去除废水中的六价铬。
3）铁氧体法
铁氧体法在处理单一金属离子和含有多种金属离子的混合电镀废水中都取得了良好的效果。
该方法利用过量的FeSO作为还原剂，在一定酸度下使废水中的各类金属离子形成铁氧体晶体。
将沉淀物分离出来，达到净化废水的目的。此法优点在于硫酸亚铁来源广泛、设备简单、处理量大、净化效率高。
效果良好。但产泥量大，工艺条件不易控制，处理成本较高。
2.1.3 生化法
电镀废水微生物处理是利用微生物功能菌对电镀废水进行还原、吸附、
通过絮凝、包合、络合、螯合等作用，使废水中的重金属离子富集在功能菌表面，达到去除废水的目的。
通过在培养池中添加专用生长剂，使功能菌不断生长繁殖，保证持续规模化
菌种需求。将功能菌液与电镀废水混合发生反应，废水中的重金属离子被细菌吸附、沉淀。
功能菌除了能富集、回收重金属离子外，还对pH有缓冲作用，使处理后的pH值始终保持在6-9
由于微生物的生长容易控制，生长繁殖速度快，其生长所需的营养物成本和剂量较低，决定了
运行成本低。
电镀废水的微生物处理是一项尚在发展中的新技术。
与传统的化学法、电解法、离子交换法等相比，微生物处理电镀废水更有效。
具有良好的经济效益和社会效益。
1）投资成本低
微生物法在严格遵守条件下，工艺流程简单，土建工程量小，设备设施简单可靠。
投资成本较传统方法较低。
2）运营成本低
由于功能菌的生长容易控制、生长速度快，其生长所用的营养物质价格低廉，且经过处理后可重复利用。
废水培养。因此，微生物功能菌的成本低，因为其工艺简单，操作快，所用的电费只相当于废水的
水泵控制方便，所需人员很少，对水质要求不高（电镀废水处理系统一人即可操作）。
因此处理电镀废水的综合成本仅为几分钱，相当于化学处理成本的五分之一到十分之一。
一。
3）污泥量少，不产生二次污染，设备运行周期长。
微生物功能菌通过吸附、絮凝、包合、络合等作用吸收电镀废水中的重金属离子，形成颗粒。
炉渣的量仅为重金属离子重量的2-5倍，一座日处理能力100立方米的设施，每天只产生几公斤污水。
因此，设备可以运行更长时间，由于污泥中重金属离子浓度较高，可以对浓缩污泥进行处理，以去除其中的重金属离子。
回收为化工原料，提取后的污泥中重金属残留量达到国家农用污泥标准，避免了
避免二次污染。
4）设备使用寿命长，可处理受污染的外部环境。
由于功能菌对pH值的缓冲作用，其核心设备长期处于中性环境中运行，设备寿命最长。
长期在酸、碱性环境中工作的设备寿命延长十倍以上。
经过微生物处理后，达标水中仍会残留少量的功能菌（国家检测表明SR功能菌
毒性、无致病性、无过敏性，对动植物的生物学和遗传学无不良影响），
它还具有吸附重金属离子的作用，所以从长远来看，对污染环境的治理和改善会有很好的效果。
2.1.4 离子交换法
离子交换法中最常用的交换剂是离子交换树脂，柱饱和后可用酸或碱再生，重复使用。
对于含氰化物废水，可先将游离的氰离子转化为金属离子的络合离子，再将废水通过阳离子和阴离子
交换树脂混合柱采用无机酸再生，再生液用碱中和，实现对电镀含铬废水的强制处理。
闭环的有效手段之一。
2.1.5 电解
电解法是利用电解本身来处理或回收重金属的方法。还有一种是利用电解产生的金属氢氧化物的缩合反应的方法。
主要缺点是耗电、耗铁材料，产生大量污泥，现在很少使用，但由于回收纯度高，所以使用
它适合收集贵金属。
2.2 治疗方法比较
工艺方法 离子交换法 电解法 化学法 化学法+沉淀 生化法
投资成本 高 低 中 中 高
复杂流程 一般较复杂 较复杂 简单
它占用了多少地面面积？
治疗效果不明显。可以接受。较好。
出水水质不清澈。总体不错。
运营成本高 不高 高 高 高
污泥量少，可回收量少，可回收量极少
需要频繁处理 需要耐腐蚀设备
设备维护复杂且成本高昂
更换电极准备
操作复杂，化学药剂成本高，限制了处理能力，并且母菌的培养困难。
流程的缺点：药水成本高
处理能力有限，难以满足小型项目的标准，稳定性较差。
2.3工业废水处理原理：
1）综合规划、合理布局。尽可能建设集中式污水处理厂，发挥规模效益，有效处理污水。
降低加工成本。
2）淘汰不合理产品，采用先进、污染少的工艺技术和生产线。
3）加强管理，减少污染。
4）改革工艺，推行清洁生产，尽量使用无污染或少污染的原料，
材料可以回收利用，减少废水的量和浓度。
5）推动工业区循环经济发展，与其他工厂、企业进行信息交流，相互利用产生的废水、废弃物。
变废为宝。
2.4 方法的应用
（1）含氰废水
氰化物电镀是常用的电镀类型之一，主要用于镀锌、镀镉、镀铜、镀银、镀金等。
比无氰电镀好，镀液质量更稳定，操作管理更方便。根据各种氰化物电镀液配方，氰化物
电镀过程中产生的含氰废水，除含有剧毒的游离氰化物外，还含有氰化铜、氰化镉、氰化银、氰化锌等。
废水中含有氰化物等络合离子，所以氰化物破除后，重金属离子也会进入废水中。因此，在处理含氰废水时，
应包括重金属离子的处理。
处理含氰化物废水的方法很多，如电解氧化法、活性炭吸附法、离子交换法、臭氧法和硫酸法等。
目前国内外广泛采用的是碱性氯化法。
碱性氯化法分为两个阶段：第一阶段，氰化物氧化成氰酸盐，称为不完全氧化，反应式如下。
---
CN+OCl+H0→CNCl+2OH
---
CNCl+2OH→CNO+Cl+HO
第二阶段，氰酸盐进一步氧化成二氧化碳和氮气，称为完全氧化，其反应方程式如下。
----
2CNO+3ClO+HO→2CO↑+N↑+Cl+2OH
222
---
或2CNO+3Cl+4OH→2CO↑+N↑+6Cl+2HO
2222
工艺流程图如下：
碱性氧化剂
氧化剂
氰化物废水调节池反应池反应槽搅拌
搅拌
酸性pH调节
沉淀池污泥脱水后回用或排放
污泥
当采用液氯作氧化剂时，不完全氧化阶段pH值应控制在10～11，反应时间应
10min～15min；第二阶段完全氧化pH值在7左右，反应时间为10min～15min。
（2）含铬废水
含铬电镀废水来源于镀铬、钝化、铝阳极氧化等镀件清洗水。
六价铬浓度约为20～150mg/L；钝化后清洗水中六价铬浓度甚至高达200～300mg/L。
它还含有三价铬、铜、铁、镍、锌等重金属离子以及硫酸、硝酸、氧化物等。正常清洗水的pH值为
4-6.废水的处理方法有化学法、离子交换法、电解法、活性炭吸附法、蒸馏浓缩法、表面
表面活性剂法等。国内外广泛用于处理含铬废水的化学方法有化学还原法、氧化铁法等。
化学法、铁粉处理法等。
化学还原法利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中的六价铬还原为三价铬。
通过加碱调节pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀，去除铬离子，处理工艺如下。
亚硫酸盐
24PLM
含铬废水排放
调节池 反应池 沉淀池
污泥
污泥去除水
污泥脱水
氢氧化铬污泥
（3）含锌废水
电镀及金属加工废水中锌的主要来源是电镀或酸洗后的拖液。
废水中含有大量盐酸、锌、铜等重金属离子及有机增白剂。
等，均有剧毒，有的还含有致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人体危害极大。
锌是两性元素，其氢氧化物不溶于水，既具有弱碱性，又具有弱酸性。
因此，它能溶于强酸或强碱，在锌酸盐溶液中加入适量的碱，可析出Zn(OH)白色沉淀。
沉淀会再次溶解。氢氧化锌是两性化合物。如果pH值过高或过低，沉淀都会再次溶解。
出水量超出标准。
3物质衡算
3.1 总氰化物物质衡算
3.1.1 氧化不完全
据相关资料显示，该反应需10~15分钟，采用密度为1.5g/cm3、浓度为20%的NaOH进行。
碱化：已知进水pH值为3-4，在不完全氧化阶段需将pH值调节至10-11。
33
速度=200米/秒=1.39米/分
现将pH值调节至11，所需的NaOH溶液的体积为：
3-3-11
V=1.39×10×(10-10)×40/(20%×1500)=0。
因此消耗的NaOH体积很小，可以忽略不计，罐内总容积为1390L。
加入次氯酸钠进行初级氯分解，反应时间10～15分钟，废水中CN为30mg/L，即摩尔浓度为11.54。
-43-摩尔
×10mol/L，1.39m/min废水中CN含量为1.60，根据实验，投加比例为1：3~4。
加入的次氯酸钠的量为n=1.60×4=6.40mol，相对于1390L的体积来说要少很多。
液体容量为1390L。
3.1.2 完全氧化
第一阶段氯破反应结束后，反应池pH值为11，进行第二阶段氯破反应需将pH值调节至7，采用98%硫酸。
酸化。
二次氯破时间为10~15min，废水中CNO含量为1.60mol，实验确定的投加比例为1:4。
次氯酸钠加入量为n=6.40mol，二次反应罐总液量为1390L。
综上所述,整个除氰过程流速几乎保持不变。
3.1.3 出水中氰化物含量
设计两级脱氰池，去除率达99%。