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電鍍廢水處理
閱讀量:26610 發表時間:2020-12-21

簡介

電鍍生產中產生的廢水成分非常復雜,除含氰(CN-)和酸堿外,重金屬是電鍍業潛在危害性極大的污水類別,這些物質嚴重危害環境和人類身體健康。

廢水行業分類


電鍍廢水的主要來源有:

1、鍍件清洗水(是主要的廢水來源)。該廢水中除含重金屬離子外,還含有少量的有機物,其含量較低,但數量較大。

2、鍍液過濾沖洗水和廢鍍液的排放。這部分廢水數量不大,但含量高,污染大。

3、工藝操作和設備、工藝流程中等造成的跑、冒、滴、漏排放的廢液。

4、沖洗設備、地坪等產生的廢水。

電鍍污水的治理在國內外普遍受到重視,已研制出多種治理技術,通過將有毒治理為無毒、有害轉化為無害、回收貴重金屬、水循環使用等措施消除和減少污染物的排放量。隨著電鍍工業的快速發展和環保要求的日益提高,電鍍污水治理已開始進入清潔生產工藝、總量控制和循環經濟整合階段,資源回收利用和閉路循環是發展的主流方向。



國內外處理電鍍廢水方法比較多,如化學法工藝傳統成熟,但流程復雜,操作環節多,勞動強度大。因配制、投加藥劑污泥量大,運行費用高,且處理COD、油、磷酸鹽、Cu2+、Ni2+等污染物不易達標。生化法工藝簡單,處理成本低,產泥量少,但存在對操作管理的要求高、對水質波動的適應能力差等弱點。

針對這些問題,2020年我司首次在張家港醫療器械行業采用高壓脈沖電絮凝+膨潤土處理系統,對該行業的電鍍廢水進行改造。經過一年多時間的實際運行,各項指標均達到排放要求。顯示出了該系統的先進性和優越性,主要體現在:

1)出水水質穩定,處理效果好;

(2)各類廢水可以混合處理;

(3)維護管理方便,自動化程度高;

(4)處理成本低。為此,本方案根據項目的特點,在結合化學法工藝的基礎上,采用高壓脈沖電凝+膨潤土處理電鍍混合廢水的新工藝、新技術,使整個處理系統的可靠性和經濟性達到一個新的高度。

 一、 高壓脈沖電凝技術

高壓脈沖電絮凝技術是當今世界新一代高級氧化與還原水處理技術。該技術采用高電壓低電流,突破了低電壓高電流的傳統電解法。它利用電化學原理,借助外加高電壓作用產生電化學反應,把電能轉化為化學能,對廢水中的有機或無機污染物質進行

氧化及還原反應,進而凝聚、上浮將污染物從水體中分離,可以有效地去除表面處理廢水中的CODCr、Cu2+、Cr6+、Ni2+、SS、油、磷酸鹽等各種有害污染物。

電絮凝技術依據電解及電凝聚原理,是以可溶性金屬鐵為極板,廢水進入電凝系統在直流電的作用下,水溶液離解為(H+)與(OH-)。

電絮凝系統每個電解單元發生如下反應。

1、除六價鉻

陰極上發生還原反應,產生氫分子,并有二價及三價鐵析出。

反應式如下:

2H++2e→2H→H2

此種新生態氫[H]具有很強的還原能力,將六價鉻還原成三價鉻,然后以氫氧化鉻沉淀去除。

Cr2O72-+6Fe2++14H+→2Cr3++6Fe3++7H2O

CrO42-+3Fe2++8H+→Cr3++3Fe3++4H2O

Cr3++3OH-→Cr(OH)3

Fe3++3OH-→Fe(OH)3

2、除重金屬離子

金屬極板受電化學作用,以離子狀態溶于水中,電解過程中H+大量消耗,OH-逐漸增多,電解液逐漸變為堿性,(PH:7~9)并生成穩定氫氧化物沉淀。

Cr3++3OH-→ Cr (OH)3

Ni2++2OH-→ Ni(OH)2↓ 

3、 除磷
鐵極板受電化學作用析出的Fe2+被氧化成Fe3+和磷酸根反應沉淀,而且能與其它金屬形成共沉淀達到最好的除磷效果。

Fe3++PO43-→FePO4

4、混凝作用除SS

可溶性金屬極板在陽極上解離出的Fe2+與水溶液中離子作用,生成的Fe(OH)3。反應式如下:

Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓

4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3↓

上述反應產生的Fe(OH)3活性很強,能與水中有機和無機雜質凝聚產生膠羽,以去除廢水中懸浮物。比鋁鹽、鐵鹽之混凝劑對廢水中的懸浮物以及難于沉淀的細微離子等凝聚去除效果更好。

5、氣浮作用去除油脂和膠體

在電凝過程中,陽極與陰極表面不斷產生氧氣和氫氣,并以微細氣泡形式逸出,可以粘附于廢水中的絮狀物及油類物質,令其比重變小,浮至水面,產生氣浮作用,它比傳統氣浮法用釋放器溶氣水產生的氣泡微小,效果更強。

二、凹凸棒石粘土技術

凹凸棒石粘土是指以凹凸棒石為主要組分的一種粘土礦物。凹凸棒石為一種晶質水合鎂鋁硅酸鹽礦物,具有獨特的層鏈狀結構特征,在其結構中存在晶格置換,幫晶體中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+,晶體呈針狀,纖維狀或纖維集合狀。凹凸棒石具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質和較高的吸附脫色能力。 

在廢水處理應用中,凹凸棒石通過表面改性成為凹凸棒石水處理劑,針對不同的廢水水質,凹凸棒石處理系統與其他相配合的處理工藝有機結合,組成一套合理的處理工藝,達到高效低耗的綜合效果。凹凸棒石在電鍍廢水處理過程中的作用主要表現如下:

凹凸棒石處理系統具有集絮凝、吸附和過濾為一體的功能,對污水中的COD、SS、重金屬有很強的去除能力。由于凹凸棒石表面的不平衡電位能中和懸浮粒子的電荷,使其相斥電位受到破壞而與凹凸棒石形成膠羽,凝集成較大的絮花。另一方面,由于其巨大的比表面積和表面吸附性,脫穩膠體極易被吸附到凹凸棒石上,且附著了污染物質的凹凸棒石顆粒間相互吸附能力大,可快速形成粒度和密度較大的絮體,且絮體的穩定性好。在特制專業設備中,絮體能形成一個穩定的、致密的懸浮污泥濾層,污水經過設備內自我形成的致密的懸浮泥層過濾之后得到進一步凈化。

凹凸棒石處理電鍍廢水的最大特點是在pH=8左右時,對Cu2+、Zn2+、Ni2+等重金屬離子有很高的去除率。

本工藝中高壓脈沖電凝是主導工藝,凹凸棒石技術是把關關鍵技術,二者相輔相成有機結合,使電鍍廢水得到高度凈化,各項指標達到一級排放標準。



實際工程處理效果及處理成本介紹

3-1是某醫療器械電鍍廢水改造工程驗收監測報告中的監測數據匯總。驗收監測時在工藝過程中只設了電絮凝機出口一個監測點,從標準可以看出電絮凝機一步對Cu2+、Cr6+、Ni2+特別Cr6+是有良好的去除效果。


3-1  某醫療器械電鍍廢水處理效果


檢測指標

CODcr

pH

Cr6+

(mg/L)

Ni2+

(mg/L)

Cu2+

(mg/L)

原水

800

4.32~5.83

3.3

91.66

2.23

產水

100

6.72~7.34

0.066

0.05

0.08

去除率

87.5%

 

98%

99.9%

96.4%




經某醫療器械公司核算,直接運行費用為1.65元/t廢水,其中:電費0.5元/t廢水,極板消耗0.7元/t廢水,酸、堿、PAM、凹凸棒石等藥劑費0.45元/t廢水。加上維修和折舊,處理成本約為2元/t廢水。

工藝技術特點及先進性

1)電鍍線上產生的各類污水可集中到一個廢水調節池,不同于化學法對不同廢水分別進行處理。這是由于電凝系統對電鍍綜合廢水中的有機物和無機污染物具有還原、氧化、中和、絮凝、氣浮分離等功效,完成混合廢水的處理。


2)廢水處理系統工藝流程簡短,設備占地小,一次性投資少。

3)對電鍍生產線產生的各類污染物有相當的安全系數及抗沖擊負荷能力。當廢水水質量變化時,調整靈活,應變快速。

4)高壓脈沖電凝法突破傳統電解法固定使用極板,設備可定期自動將陰陽極板互換與活化??伤毫褬O板鈍化膜,徹底解決了極板鈍化這一國內外電解設備普遍存在的問題。不僅兩極板互換延長了電極壽命,減少耗材,而且省電,僅為普通電解法的1/15~1/20。

5)自動化程度高。處理系統可實現pH、ORP、液位等自動控制和自動加酸、加堿、加藥等。

6)運行費用低。綜合處理成本約為2.0元/廢水,僅為化學及其它處理方法的1/5~1/3。



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