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混合电镀废水处理(ODP)技术

电镀废水一般包括含氰废水、含铬废水、重金属废水及酸碱废水.目前电镀废水的处理方法主要有化学沉淀、电解、离子交换、膜处理等,其中化学法应用最多,而且随着pH.ORP自动控制仪的使用,化学法处理电镀废水还有逐渐增加的
趋势 叫.通常含氰、含铬及重金属废水应分别进行处理,处理后的出水再混合后达标排放[4,51然而目前我国电镀企业,特别是一些中小电镀企业电镀废水大多混合排放,废水中既含有CN一离子、cr6+离子,又含有cu2+,Ni ,Zn2+,Cd 等重金属离子.对于这种成分复杂的混合电镀废水,分别处理T艺已无法适应,寻找一种经济有效的治理工艺显得尤为重要.
1 工艺流程的选择
废水中的CN一离子,一般采用碱性氯化法将CN一氧化分解为CO 和N ;cu2 ,Ni“,ZnZ+,Cd 等重金属离子采用氢氧化物沉淀或硫化物沉淀予以去除;但cr6 是个例外,因cr6+既不生成氢氧化物沉淀也不生成硫化物沉淀,所以首先必须将cr6+还原为c ,然后在碱性条件下使其生成Cr(OH),沉淀.对混合电镀废水中,CN一离子和cr6 离子的去除最为关键,因为Cu2+,N Zn ,cd 等重金属离子能够生成溶度积很小的氢氧化物或硫化物沉淀,在除氰和除铬过程中就可以被附带去除.因此选择工艺流程需要重点考虑CN一和cr6+离子的去除.这样就有先破氰后除铬,或先除铬后破氰两种工艺的选择.
废水中的CN一离子在酸性条件下有生成HCN气体的危险,所以无论是先破氰后除铬,还是先除铬后破氰,整个处理过程都必须在碱性介质中进行.另外废水中CN一离子能与cr6 及其他重金属离子产生络合作用,从而影响cr6 的还原和去除.在其他条件相同情况下,实验比较了废水中CN一离子对cr6+去除效果的影响见表1.

 

从表1的实验结果看,若采用先除铬后破氰T艺流程,则因废水中CN一离子对cr6 去除效果的影响,出水很难达标,因此应采用先破氰后除铬的工艺流程,如图

 

2 药剂选择
药剂的选择主要依据以下原则,即药剂消耗少,来源广泛,处理过程中产生的污泥少,处理后出水外排不会对环境造成二次污染.2.1 氧化破氰药剂氧化破氰所用的药剂主要有次氯酸钠、次氯酸钙、液氯、臭氧等,其中使用最多的是次氯酸钠和次氯酸钙.但次氯酸钙在氧化破氰过程中会生成大量Ca(OH) 和CaSO 沉淀,给后续污泥处置造成压力,故用次氯酸钠作为氧化破氰药剂.
2.2 C 还原剂
常用的cr6 还原剂有硫酸亚铁、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠、二氧化硫、硫化钠等.总体来说,这些还原剂可以分为三大类,即SO;一类还原剂、S 一类还原剂、Fe 盐类还原剂.虽然这些还原剂都能使出水合格,但氧化还原机理却不相同,而且它们所产生的污泥量相差很大.三类药剂在碱性溶液中与Cr 的氧化还原方程分别如下式所示 :

通过标准电极电位的比较可知,S0}类还原剂在碱性条件下不能将c 还原,而S2-类和Fe盐类还原剂在碱性条件下能将cr6+ 还原为cr3+

 

由式(4)和(5)可知,用s 一类或Fe 盐类作还原剂所产生的污泥量相差甚远,用S2-还原剂每还原lmol cr6 仅产生l mol Cr(OH),沉淀,而用Fe 盐类还原剂则要产生l mol Cr(OH),和3 mol Fe(OH),沉淀.理论上,用Fe 盐或硫化物还原Cr6+所产生的
污泥量如表2所示.

 

表2中的数据表明,若用Na S作还原剂,则无论从药耗还是污泥量都较FeSO 好,而且C ,Ni ,Zn ,Cd 等重金属的硫化物溶度积要比其氢氧化物小很多,因此对重金属离子的去除也会更彻底.但如果全部用硫化物来代替Fe 盐还原cr ,又会出现一些问题:首先Na S本身是弱酸性的,在反应过程中很容易产生H2 s气体溢出;另外Na2S与重金属离子的反应速度很快,形成的絮团很小,沉降缓慢,需要加入絮凝剂加速其沉降.
通过分析,选用Na2S和FeSO4 共同作为Cr6+ 的还原剂.首先加入Na2S以去除重金属离子,同时还
原Cr“;然后加入FeSO4 ,进一步还原剩下的cr6+ ,Fe2+ 被氧化后生成的Fe3+ 具有絮凝作用,可以加速Cr(OH)3,的沉淀.通过实验确定Na2 S和FeSO4 的最佳药量比,结果见表3

 

表3中实验数据在FeSO4 的比例较低时小于理论数据的原因在于沉淀不完全,而在FeSO4 的比例较高时大于理论数据是因为结晶水和杂质共沉淀的缘故,但两者之间的差别并不大.由表3确定Na2S 占还原剂用量80%~90%,FeSO4占还原剂用量l0%~20%,这样可使电镀污泥量减少60%~70%.
2.3 工业实践
山西某齿轮厂电镀车间现有电镀生产线四条,分别为镀铬、镀氰锡铜、镀镍和镀锌生产线,其中镀镍生产线未生产.电镀废水在车间混合后排出,因此排放的废水中既含有CN-离子,又含Cr6+,Zn2+ ,Cu2+ 等重金属离子.在理论分析和实验研究的基础上,设计建立了日处理量50m3 的电镀废水处理站,工艺流程如图l所示.图2分别显示了3d的废水处理结果.
实际运行结果表明,尽管混合电镀废水的水质波动较大,但处理后的水质均能够达标排放,pH稳定在7左右,由此可见该工艺流程对水质的波动有很强的适应性.目前该工程运行良好,并已通过环保局验收合格,社会、经济和环境效益明显.

 

3 结论
(1)热动力学分析证明,采用Na2S和FeSO 作还原剂在碱性条件下处理混合电镀废水在理论上是完全可行的.
(2)计算和实验结果表明,用Na2S+FeSO 混合还原剂比单独使用FeSO 少产生60%~70%的污泥量
(3)在碱性条件下用Na2S和FeSO4作还原剂处理混合电镀废水,可以省去传统化学沉淀法调碱-调酸-调碱的问题,实现一步还原-沉淀处理,既节省了酸碱药剂,又简化了流程。
(4)该处理方法在实际工程中运行良好,出水全部达标
参考文献
1 陈经明.电镀废水治理新工艺的研究【J】_工业水处理,1995(5):6
2 陈定奎.国内电镀废水治理技术发展概况【J].机械给排水,1997(2):7
-3周汝全.电镀废水处理技术工艺的运用【J].重庆环境科学,1991(3):2
4 彭昌盛,盂洪,张景来,等-碱性条件下化学法处理混合电镀废水[J],电镀与涂饰2001(4):51
5 刘俊。化学法处理含铬含锌废水[J].电镀与精饰, 1998(5):37
6 胡如南, 张立茗.我国电镀工艺环保现状及其发展建议【J】_材料保护,2oo0(1):46
7 Ku Young,Jung In-Liang.Photocatalytic reduction ofC(Ⅵ)in aqueous solutions by UV irradiation with the presence
oftitanium dioxide【J].Wat Res,2001,35(1):135

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