摘要：本文介紹(shao)電凝聚—錳秒過濾法(fa)處(chu)(chu)理(li)電鍍混合廢水(shui)技術的(de)(de)原理(li)、工藝流(liu)程和中(zhong)試結果，并該(gai)對技術進行了經濟分(fen)析(xi)與技術比較。采用(yong)該(gai)技術可使處(chu)(chu)理(li)后(hou)出水(shui)不(bu)僅能達(da)到(dao)排(pai)放(fang)標(biao)準，而(er)且(qie)能不(bu)降級(ji)重(zhong)復循環回用(yong)于原崗(gang)位；回用(yong)水(shui)處(chu)(chu)理(li)成(cheng)本大(da)大(da)低于目前(qian)常用(yong)的(de)(de)化學沉淀法(fa)的(de)(de)處(chu)(chu)理(li)成(cheng)本；水(shui)的(de)(de)回用(yong)率達(da)80%以上。

目前，對于電鍍廢水的處理不僅要求能滿足無害化排放、且做到處理后的水能夠回用于生產。這就要求水中各種重金屬離子的含量和鹽的積累都能滿足回用要求。國內外已有這方面的研究報道，這些研究多數采用化學沉淀法。本文所提出的電凝聚—錳砂過濾的處理流程是作者在北京科委“八五”重點項目“電鍍混合廢水的再生和回用”示范工程中首次研究采用的。于1994年10月通過了由北京市科委組織的專家鑒定。專家們一致認為，電凝聚加錳砂過濾處理電鍍混合廢水技術在國內屬首創，處理后水的平均回用率在80%以上；處理工藝先進可靠，節水明顯，具有顯著的經濟效益。本文著重介紹該項研究中處理量為4.5m³/h的(de)生產性試驗。

1 原理

電凝聚法是利用鐵陽極在電場作用下溶出的Fe²⁺被溶液中Cr⁶⁺或O₂氧化成Fe³⁺。Fe²⁺和Fe³⁺在水中發生水解和縮聚反應，形成不同形態的羥基產物來強烈吸附水中金屬離子并共同沉淀。水中增加的OH^-也可與重金屬離子形成氫氧化物沉淀而被除去。由于在處理過程中，水中只增加了Fe²⁺，而其又大部分以沉淀形式(shi)被除去，所以可(ke)有效地控制(zhi)水中含鹽量(liang)，不僅(jin)不增加反而可(ke)能降低，滿足水回用的(de)要求。

2 試(shi)驗水質及工(gong)藝流程

2.1 混合(he)廢水(shui)(shui)水(shui)(shui)質及來源

電(dian)鍍混(hun)合度水(shui)(shui)主要來(lai)自電(dian)鍍生產過(guo)程中鍍件(jian)清洗(xi)。鍍液過(guo)濾(lv)、廢(fei)棄、更新以及跑冒(mao)滴漏和地面沖(chong)洗(xi)等(deng)混(hun)合而成的(de)廢(fei)水(shui)(shui)。其成分(fen)復雜，各種重金(jin)屬離子濃(nong)度較低，偏(pian)酸(suan)性，而且隨(sui)電(dian)鍍工藝、鍍種及單一(yi)鍍種廢(fei)水(shui)(shui)回(hui)收處理(li)方法的(de)不(bu)同而異，各廠(chang)(chang)甚(shen)至(zhi)同一(yi)廠(chang)(chang)不(bu)同時間排放的(de)電(dian)鍍混(hun)合廢(fei)水(shui)(shui)的(de)成分(fen)也有很(hen)大差(cha)異。本試驗(yan)研究所采(cai)用的(de)廢(fei)水(shui)(shui)來(lai)自北京(jing)某生產電(dian)子元(yuan)件(jian)的(de)專業工廠(chang)(chang)。廢(fei)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質見附表(biao)。

附表 電鍍混合廢水成分

pH	Cr6+(mg/L)	Ni2-(mg/L)	Cu2+(mg/L)	Fe2+(mg/L)
3-8	3-20	2-10	5-30	1-5

2.2 試驗工藝流(liu)程

試驗(yan)工藝(yi)流程見附(fu)圖。

3 試驗內容及(ji)結果(guo)

3.1 處(chu)理效果工(gong)藝試驗

a.全流程(cheng)處理效果試驗。

從試驗(yan)數據看，經(jing)全流(liu)程處理的(de)廢水鉻(ge)平(ping)(ping)均去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)在(zai)98.3%，出水均小(xiao)于(yu)1.0mg/L，而且穩定；其次是銅，平(ping)(ping)均去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)為(wei)92.7%，效果也基本(ben)穩定，在(zai)較高進水濃度(du)下仍(reng)能達(da)到(dao)很高的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)，基本(ben)保證(zheng)出水小(xiao)于(yu)1.0mg/L；鎳的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)則不(bu)太穩定，高為(wei)94.4%，低(di)為(wei)44.4%，與(yu)進水濃度(du)有關，平(ping)(ping)均去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)為(wei)75.6%。為(wei)了增強效果，又將極板(ban)面(mian)積增加30%進行試驗(yan)。結果幾種(zhong)金屬離子的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)普遍提(ti)高，出水全部小(xiao)于(yu)1.0mg/L。鎳的(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)(lv)也得(de)到(dao)顯著提(ti)高，平(ping)(ping)均為(wei)93.4%。

b.電(dian)凝聚加斜管沉淀處理效果試驗(yan)。

從沉(chen)淀池出水(shui)處取樣分析，采用(yong)電凝聚(ju)加(jia)斜管沉(chen)淀的(de)部分處理流程水(shui)中鉻的(de)去(qu)除率可達(da)95.6%，鎳(nie)平均去(qu)除率為71.5%，銅的(de)平均去(qu)除率為92.1%，多數情(qing)況(kuang)下都可達(da)到(dao)排(pai)放(fang)標準。因此(ci)，當進水(shui)污染物濃(nong)度較(jiao)低(di)時，除回用(yong)部分外其余可直接從這里排(pai)放(fang)，從而(er)省略過濾工藝，降低(di)處理成本。

c.錳砂濾罐過濾效果試(shi)驗。

取(qu)濾(lv)罐進出(chu)水水樣(yang)分析，從結(jie)果看，沉淀(dian)出(chu)水含有的(de)(de)殘留的(de)(de)鉻、鎳、銅及大(da)量(liang)的(de)(de)鐵經錳砂過濾(lv)后平均有45.5%的(de)(de)鉻，55.7%的(de)(de)鎳， 60.1%的(de)(de)銅和85%的(de)(de)鐵被除去。

3.2 循環回用工藝試(shi)驗

廢水經全流程處理后送入電鍍車間，回用于酸洗、堿洗及各鍍種鍍后漂洗等工序，攜帶污染物后再流回中和池進入下一個處理過程。保持廢水總量25m³，運行7h完成一次(ci)循環。每次(ci)循環排放總量的20%，再以自來(lai)水(shui)補充至原水(shui)量。取(qu)每一次(ci)循環進出(chu)水(shui)水(shui)樣(yang)化驗(yan)，同時(shi)收集回用水(shui)清洗的鍍件樣(yang)品進行檢驗(yan)，考察回用效果。

a.鍍件清洗(xi)試驗結果。

數次(ci)鍍(du)(du)銀和鍍(du)(du)錫件清(qing)洗試驗(yan)證明，由回用水清(qing)洗過(guo)的鍍(du)(du)件組(zu)裝出的成品，經檢驗(yan)全部合格。這說明處理后水可回用于原崗位，即鍍(du)(du)件清(qing)洗。

b.鹽積累情況。

本試(shi)驗(yan)過程(cheng)中(zhong)水的(de)(de)回(hui)用率為80%，自來水的(de)(de)TDS經檢測為0.315g/L。根據(ju)小(xiao)試(shi)得出(chu)的(de)(de)公式，計算(suan)出(chu)理論(lun)，上以這樣的(de)(de)方式循環(huan)回(hui)用水中(zhong)總固體應(ying)為0.558g/L。本試(shi)驗(yan)經8次循環(huan)后實測總固體為0.555g/L，與理論(lun)計算(suan)基本相符(fu)。

4 分析討論

4.1 經濟分析(xi)

本文方法與化學沉淀法進行可比部分的成本分析計算。電凝聚工作電流100~160A，電價按0.51元/kW.h計，極板價格為 4000元/t，PAM按2g/m³水投量計算，價格為16元/kg，自來水為0.80元/m³，則全部費用為：每m³水極板費用0.21元；電費0.62元；PAM費用0.032元；自來水費0.04元。總計費用為0.90元/m³。若水回用率按80%計，則回用后噸水處理費用可降為0.26元/m³。而化學沉淀法處理成本一般為0.9~1.2元/m³。

4.2 技術比較

化學沉淀法存在下述問題：

①每種金屬離子(zi)形成沉淀(dian)所(suo)要求的pH值不同，在(zai)水質復雜的情(qing)況下很難保證均(jun)能去除完全；

②電鍍工藝中的(de)各種絡合(he)劑(ji)特別是(shi)多種絡合(he)劑(ji)共(gong)存時使金屬(shu)離(li)子的(de)去除達不到(dao)滿意(yi)的(de)效果；

③投藥(yao)量大，不(bu)僅產泥量大，操作復雜，處(chu)理成(cheng)本高(gao)，而且使(shi)水(shui)(shui)中含鹽量大大增加，所以水(shui)(shui)的回用率最多只有(you)50%左右，且需降級使(shi)用。而本文方法可較好克(ke)服上述(shu)缺點(dian)，在較低處(chu)理成(cheng)本下使(shi)用混合廢水(shui)(shui)的原崗回用率達80%以上。

5 結論

a.用電凝聚加錳砂過濾處理電鍍混合廢水，在進水、重金屬離子濃度20~30mg/L的條件下，出水全部滿足總鉻≤1.5mg/L；鎳≤1.0 mg/L；銅≤1.0mg/L的要求，可以達到排放標準。且水回用后處理成本可降至0.26元/m³，小于目前化學法的(de)處(chu)理(li)成(cheng)本。

b.將處理后的水(shui)(shui)以80%的回用(yong)率多次循環(huan)回用(yong)后，水(shui)(shui)中總(zong)固(gu)體累(lei)積小于0.6 g/L，用(yong)于清洗(xi)鍍(du)件能滿足產品質量要求。這表明處理后水(shui)(shui)回用(yong)到原(yuan)崗(gang)位是可行(xing)的。

c.極板面積對重金屬離子的去除(chu)效果有較大(da)影響。錳砂濾罐的作用(yong)對回(hui)用(yong)處理很重要(yao)，不僅可以去除(chu)大(da)量的鐵和一定量的其它(ta)重金屬離子，而(er)且可減少(shao)水中(zhong)的TDS。