螯合沉淀技術(shù)在電鍍工業(yè)園廢水處理中的應(yīng)用
青島某電鍍工業(yè)園現(xiàn)有電鍍加工企業(yè)60余家，多數(shù)為規(guī)模較小的韓資企業(yè)，主要加工生產(chǎn)飾品，掛件等小工藝品，鍍種繁多。原有的廢水處理設(shè)備已不能適應(yīng)新的環(huán)保要求，廢水排放經(jīng)常出現(xiàn)不合格現(xiàn)象，需全面整改，綜合治理。根據(jù)現(xiàn)場多次檢測水質(zhì)水量情況，該園區(qū)的生產(chǎn)廢水以氰化物、鎳、銅、六價鉻、三價鉻為主，另含有少量的鉛、錫、金、銀、氨、有機(jī)物和絡(luò)合物等，廢水種類復(fù)雜，pH變化大。在采用傳統(tǒng)化學(xué)沉淀法處理過程中，廢水中的重金屬離子就不能完全形成氫氧化物沉淀[1-4]。我們采用分流預(yù)處理與綜合處理相結(jié)合，以“靜態(tài)混合器+螯合沉淀劑+砂濾池+pH/ORP自動控制技術(shù)”為工藝主線，對原有系統(tǒng)進(jìn)行了改造，實現(xiàn)了廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，廢水經(jīng)綜合治理后達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900-2008)》要求。
1·處理方法
1.1 設(shè)計水質(zhì)、水量
本工程廢水設(shè)計處理的總量為120m3/h，處理系統(tǒng)每天運行20h。由于園區(qū)早期規(guī)劃原因，各電鍍企業(yè)至污水處理站只有一條管道，來水為各種污染物共存的混雜廢水。因此，對于含六價鉻廢水，由各電鍍企業(yè)單獨收集預(yù)處理，經(jīng)加藥還原處理為三價鉻水后與其它廢水混合排放至園區(qū)污水處理站集水調(diào)節(jié)池。水質(zhì)情況詳見表1。廢水排放執(zhí)行的是電鍍行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900-2008)》表2要求，標(biāo)準(zhǔn)具體指標(biāo)詳見表2。
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1.2 工藝流程
該電鍍工業(yè)園生產(chǎn)廢水的主要特點是：(1)成分復(fù)雜：含有銅、鎳、鉻、酸堿等無機(jī)鹽類，另外還有一些車間沖洗雜物。(2)毒性高：廢水中有些屬于致癌、致畸、致突變的劇毒性物質(zhì)，其中的三價鉻和氰化物都是高毒性物質(zhì)。(3)各種廢水混合排放：含氰化物、三價鉻、其他重金屬廢水混雜排放。本著從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益相結(jié)合的角度出發(fā)，對廢水進(jìn)行分質(zhì)收集，分質(zhì)處理。采用pH和0RP精密儀表檢測控制，集計算技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)及顯示技術(shù)于一體，實現(xiàn)對整個工藝過程中的液位、流量、壓力、pH/ORP實時監(jiān)測、自動控制。其各企業(yè)獨自預(yù)處理工藝流程如圖1，園區(qū)綜合廢水處理站處理流程如圖2所示。
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1.3 工藝說明
1.3.1 六價鉻的還原處理
各電鍍企業(yè)的含鉻廢水收集后，經(jīng)格柵去除較大的顆粒雜質(zhì)后進(jìn)入各企業(yè)的六價鉻還原裝置，分別投加還原劑和硫酸，通過pH和ORP在線監(jiān)測儀控制pH在2.5~3.0，ORP在300~350mV。在機(jī)械攪拌作用下，廢水與藥劑充分接觸，停留時間約30min后，Cr6+被還原成Cr3+，加堿調(diào)節(jié)pH到7~8，入沉淀池進(jìn)行泥水分離，出水與廠內(nèi)其它生產(chǎn)廢水混合經(jīng)廢水管網(wǎng)進(jìn)入園區(qū)污水處理站集水調(diào)節(jié)池A。
1.3.2 氰化物的氧化處理
目前含氰廢水的處理廣泛采用堿性氯化法，即在堿性條件下，投入氧化劑將氰根離子通過兩級氧化反應(yīng)生成CO2和N2，從而達(dá)到去除氰根離子的目的。含氰廢水中原來與氰根離子絡(luò)合的重金屬離子因氰根的破壞而釋放出來，在堿性條件下可形成氫氧化物沉淀得以去除。本處理系統(tǒng)采用投加NaClO氧化劑，將廢水中的CN-經(jīng)過兩級氧化反應(yīng)生成CO2和N2，從而去除CN-。主要化學(xué)反應(yīng)如下：
(1)一級氧化反應(yīng)：CN-+ClO-+H2O→CNCl+2OH-；CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O；
反應(yīng)條件：pH=10.0～11.5；ORP=300～350mV。
(2)二級氧化反應(yīng)：2CNO-+3ClO-+H2O→2CO2↑+N2↑+3Cl-+2OH-；
反應(yīng)條件：pH=7.0～7.5；ORP=650mV)。
一級破氰反應(yīng)pH>10，反應(yīng)快，破氰效果好，反應(yīng)時間一般控制在10~15min。二級破氰反應(yīng)應(yīng)加酸調(diào)節(jié)pH=7.0～7.5，再加NaClO氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)，經(jīng)現(xiàn)場檢測確定，氧化劑的實際投加量約為：CN-∶NaClO=1∶8，反應(yīng)時間約為10~15min。
1.3.3混合廢水的綜合處理
混合廢水中各種有害金屬離子較多，利用重金屬離子與高分子螯合劑在堿性條件下形成螯合沉淀物的原理，去除廢水中有害金屬雜質(zhì)。由于不同的重金屬離子具有不同的溶度積，無法在同一pH點同時將多種重金屬離子以氫氧化物沉淀方式去除，當(dāng)廢水中含有鋅、鉛、鉻、錫、鋁等兩性金屬時，在高pH時會再溶解，單加NaOH很難將混雜廢水一次處理達(dá)標(biāo)。而新型高分子螯合劑可以在pH=8~9之間將銅、鐵、鎳、鉻、鋅等一次沉淀至極低濃度，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。廢水中重金屬離子沉淀與pH關(guān)系見表3。
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經(jīng)兩級氧化破氰處理后的廢水重力自流入1#反應(yīng)池，pH約為7~8，水流速度控制在0.8~0.9m/s，依次投加適量的新型螯合沉淀劑、混凝劑、絮凝劑后流入2#反應(yīng)池，2#反應(yīng)池水流速度控制為0.3~0.5m/s，整個反應(yīng)時間約為20~40min，隨后由泵提升至斜管沉淀池。
廢水經(jīng)斜管沉淀后清液從上部溢出，經(jīng)無閥快速濾池過濾后達(dá)標(biāo)排放。池底的污泥通過底部排泥管排入污泥濃縮池，為防止污泥管干結(jié)堵管，每天排泥一次。濃縮污泥泵入板框壓濾機(jī)壓濾，濾渣交由有資質(zhì)單位處理，廢液再返回混合廢水池。
2·主要構(gòu)筑物、設(shè)備及技術(shù)參數(shù)
2.1 主要構(gòu)筑物見表4。
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2.2 主要設(shè)備見表5。
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3·處理效果見表6。
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由表6監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，該系統(tǒng)運行良好，去除率高，各項重金屬去除率如下：
總Cr：99.28%；
總CN-：99.67%；
總Cu：99.80%；
總Ni：99.74%。
經(jīng)過處理后的電鍍廢水的各項指標(biāo)均達(dá)到了《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900-2008)》表2排放標(biāo)準(zhǔn)，其中六價鉻、總鎳排放濃度低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)第一類污染物排放濃度。
4·經(jīng)濟(jì)效益分析
該工程投資367.9萬元，包括土建工程、設(shè)備及材料購置、軟件購置及調(diào)試、設(shè)備安裝調(diào)試費和工程設(shè)計費，見表7。
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產(chǎn)水成本為4.38元/t水，一次投資和運行費用較低。若把重金屬回收、處理水回用及達(dá)標(biāo)排放免交超標(biāo)排污費等，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行綜合考慮，可降低實際處理成本。因此，如何提高重金屬回收率是今后的一個努力方向，這不僅可進(jìn)一步產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，也可減輕后續(xù)污水處理系統(tǒng)負(fù)荷，進(jìn)一步降低處理成本。
5·工程設(shè)計特點
5.1 高分子螯合劑
螯合沉淀技術(shù)是區(qū)別于中和沉淀法的一種重金屬廢水處理技術(shù)。既有化學(xué)配位反應(yīng)也有物理吸附過程。其對于重金屬離子的螯和作用遠(yuǎn)大于氫氧根，有很好的反應(yīng)沉淀效果。本系統(tǒng)采用的螯合沉淀劑REMOVEMT主要成分為“接枝型二硫代氨基甲酸鈉”，屬于長鏈大分子物質(zhì)，每條分子鏈上有幾千個螯合基團(tuán)，其對于重金屬離子的螯和作用遠(yuǎn)大于氫氧根對重金屬離子的結(jié)合力，有很好的反應(yīng)效果。一個重金屬離子會被多個極性的螯合基團(tuán)所螯合，它強(qiáng)大的結(jié)合力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于OH-、S2-與重金屬離子的結(jié)合力，它可以從許多常用的絡(luò)合劑中將重金屬完全沉淀下來。
5.2 pH/ORP自動控制技術(shù)
重金屬離子在形成化學(xué)沉淀后，其氧化還原電位(ORP)有所變化，采用氧化還原電位(ORP)的變化來控制螯合沉淀反應(yīng)的進(jìn)程。廢水站內(nèi)主要工藝流程的相關(guān)池(槽)內(nèi)，安裝pH/ORP等傳感器，將模擬信號全部送往PLC，PLC會根據(jù)pH和ORP的高低去自動控制各加藥泵的啟動和停止，保證化學(xué)品的投加量，使系統(tǒng)在設(shè)定值下穩(wěn)定運行。
6·結(jié)論
以“靜態(tài)混合器+螯合沉淀劑+過濾系統(tǒng)”為工藝主線，采用先進(jìn)的pH和ORP儀表自動監(jiān)控的綜合性化學(xué)沉淀法，工藝先進(jìn)可靠，自動化程度高。運行結(jié)果表明，處理后出水達(dá)到了《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900-2008)》表2排放標(biāo)準(zhǔn)，該工藝切實可行。螯合沉淀技術(shù)的應(yīng)用和pH/ORP自動監(jiān)測連鎖控制是本工程的設(shè)計重點。
參考文獻(xiàn)
[1]孟祥和，胡國飛．重金屬廢水處理[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000．
[2]侯愛東，王飛．綜合一體化處理電鍍廢水技術(shù)及應(yīng)用[J]．電鍍與環(huán)保，2003．
[3]李倩倩，李義久，相波．高分子螯合劑在重金屬廢水處理中的應(yīng)用[J]．工業(yè)水處理，2004，24(7)：5-8．
[4]王文豐．螯合沉淀法處理電鍍廢水的工業(yè)實踐[J]．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6(9)83-85．
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