电镀行业废水处理：工艺方案与污染特征解析

电镀行业废水处理：工艺方案与污染特征解析

1 电镀行业废水污染特征

电镀行业废水水质比较复杂，含有铬、锌、铜、镍、镉等重金属离子，还有酸、碱、氰化物等剧毒杂质，该行业废水具有以下特点：

（1）成分复杂，污染物可分为无机污染物和有机污染物两大类。

（2）水质差异大，各股产生的废水中污染物种类多样，CODcr变异系数较大。

（3）废水毒性较大，含有大量重金属离子，若不经处理直接排放，将对周围水体造成极大污染。

2.工艺方案的确定

某公司的生产废水主要来源于镀件镀前酸碱处理和镀后漂洗，此外还定期排放一定量的废酸。

（1）生产废水预处理

① 去除Cr6+

目前含铬电镀废水的处理工艺主要是氧化还原沉淀法。

氧化还原法是指利用强氧化剂或强还原剂将废水中的有毒物质氧化或还原成无毒或低毒物质。电镀废水中的六价铬主要以CrO42-形式存在，在酸性条件下以-形式存在。它在亚铁离子作用下发生还原反应，还原反应相对较快。

铬经还原后在碱性条件下以Cr(OH)3沉淀形式存在，产生的污泥为三价铬和氢氧化铁的混合沉淀。用硫酸亚铁还原六价铬时，实际操作中硫酸亚铁的用量为理论量的2.5-3倍，考虑到还原反应不完全，因此产生的污泥量较大。

具体过程如下：

硫酸亚铁

↓

电镀废水→还原反应→pH中和→絮凝沉淀→达标排放

基本原则是：

- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ +7H2O

Cr3+ + 3OH- = Cr(OH)3 ↓

从上述过程可以看出，由于硫酸亚铁还原六价铬是在比较酸性的条件下进行的，且产生的污泥量较大，这也给污泥处置增加了一定的困难。

②去除其他金属离子

电镀废水中除Cr6+超过国家排放标准外，还含有大量的Zn2+、Cu2+、Ni2+、Fe2+等金属离子，因此采用碱性条件下的曝气氧化法，不仅能使pH值达到排放标准，还能有效去除废水中的重金属离子。其原理为：

2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 +2H2O

Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2 ↓

Ni2+ + 2OH- = Ni(OH)2 ↓

Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2 ↓

Fe2+ + e=Fe3+

Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 ↓

首先将pH调得过碱，由于锌离子在pH=6.4时开始沉淀，在pH=9.3（2.0mg/l）时完全沉淀，在pH=10.5时开始溶解，所以分为两阶段反应，第一阶段反应池的pH须控制在9.5-10范围内。

在一次反应中，Fe3+离子在pH=4.1时即可完全析出，Cu2+离子在pH=5.0时形成碱式盐沉淀，在pH=7.2时可完全析出，Cr3+离子在pH=4.9时开始析出，在pH=6.8时可完全析出，在pH=12时开始溶解。由于Ni2+离子在pH=7.7时开始析出，在pH=10.5（1.0mg/l）时才能完全析出，所以在一次反应中Ni2+和Fe2+不能完全析出，因此需要进行二次反应。在二次曝气氧化反应中，pH值必须控制在10.5～11范围内。

（2）生产废水生化处理

经过两级沉淀处理后，废水中pH值、重金属离子指标均已达标，但由于废水中含有添加剂等有机物，导致废水中CODcr超标（废水中的CODcr一部分是由亚铁产生的，一部分是由有机物产生的）。经测定，两级沉淀后的CODcr值约为200mg/l，而国家标准为100mg/l。因此，废水经过两级沉淀预处理后，再采用好氧生化法处理，即可达到国家标准。

①、SBR及其改良型

SBR法是序贯间歇活性污泥法的简称，是一种采用间歇曝气操作的活性污泥法水处理技术，又称序批式活性污泥法。

SBR污水处理技术及其改良型技术不同于传统的污水处理技术，以时间分割操作代替空间分割操作、以非稳态生化反应代替稳态生化反应、以静态理想沉淀代替动态沉淀等，在运行上实现了有序操作与间歇操作相结合。

SBR法是在单个反应池中处理活性污泥，使污水处理的单元操作和时间连续化的方法。在SBR反应池内设置隔墙，将反应池分成预反应区和主反应区，墙底部有孔连通两者。

在每个周期内，进水、反应、沉淀、滗析、闲置五个过程在同一池内重复进行，与其他处理工艺相比，SBR工艺大大简化了污水处理构筑物。

a.曝气期间，曝气系统向反应池供给氧气，有机污染物被微生物氧化分解，同时NH3-N被硝化细菌转化为NO3-N。

b.沉淀期间，停止曝气，泥水分离。 同时微生物利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。 反应池逐渐由好氧状态转变为厌氧状态，开始进行反硝化作用。

c.滗析期结束后，滗析排出上清液，池内水位逐渐下降，此时反应池逐渐过渡到厌氧状态，继续进行反硝化。

d. 空闲阶段 空闲阶段，水池中的水位由最低水位上升至最高水位。

与传统活性污泥法相比，SBR工艺及其改进工艺具有以下特点：

a.工艺流程简单，省去了沉淀、二沉池、污泥回流及污泥回流设备。

b.占用空间小，比普通曝气方式节省20%-30%。

c.运行成本低，自动化控制程度高，管理方便。吸氧率高，运行成本降低25%。

d.处理效率高，运行稳定性可靠，抗负荷冲击能力强，出水水质好。

e.脱氮、除磷效果好。

f.污泥沉降性良好。

②生物接触氧化法

生物接触氧化是介于活性污泥法和生物滤池之间的一种生物膜工艺，接触氧化池内有填料，微生物有的以生物膜形式生长在填料表面，有的以絮状悬浮物形式生长在水中。

可以说生物接触氧化法是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种生物处理方法，具有活性污泥和生物膜的双重作用。

生物接触氧化工艺具有以下特点：

a.生物接触氧化法容积容量大，对于同样大小的设备，处理时间短，处理能力高，节省占地面积，比普通曝气法更经济。

b.运行成本低，控制自动化程度高，管理方便。吸氧率高，不需另外投加药剂。

c.处理效率高，出水水质良好且稳定，生物膜受毒素和pH值的影响较小，恢复较快。

d.运行稳定性可靠，抗负载冲击能力强。

e.能有效防止污泥膨胀，充分发挥其高效的分解氧化能力。

生物滤池工艺流程描述：

废酸定期排入废酸池，综合电镀废水及废酸进入调节池后，由泵打入还原池，由加药泵加入还原剂，在酸性条件下将六价铬还原为三价铬。

反应后留存废水进入反应池，由加药泵加碱，废水中的二价铁离子、三价铁离子、三价铬、锌离子、镍离子、铜离子大部分在碱性条件下沉淀，反应后的废水经导流管进入1号沉淀池进行沉淀分离。

上清液在重力作用下流入曝气氧化池，进一步曝气氧化，使剩余的亚铁离子氧化为三价铁离子并在碱性条件下生成氢氧化铁沉淀，然后在2#沉淀池中进行沉淀分离。

上清液经pH值调节后，经接触氧化生化池去除CODcr后进入3#沉淀池，上清液在重力作用下自流至清水池，达到排放标准。

各沉淀池出来的污泥进入污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥通过高压泵注入压滤机，干化后作为危险废物送至固废中心处置。

加工工艺特点：

a.利用物理、化学方法对污水进行预处理，有效去除污水中大部分重金属，降低毒性，增强污水的可生化性。

b.生化处理采用接触氧化处理技术，有效去除CODcr，降低投资和运行费用。

c.废酸采用“定时排放、日处理”的方式处理，避免调节池水质变化过大影响后续处理工艺。废酸含盐量较高，若一次性处理，短时间内水体中CL-浓度会急剧上升，对活性污泥产生抑制甚至杀死作用。

d.尽量利用重力流减少水泵功率，使用希洁污水处理剂减少投加药剂费用等，通过以上方法可较大程度降低污水处理系统的运行费用。

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