【正文】 引言 電鍍是世界三大污染行業(yè)之一，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，我國的電鍍污染問題日趨嚴重。 小型電鍍廠往往是區(qū)屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) , 這些電鍍廠廢水水量都較少 , 一般日排放量只有幾十噸 ,其污染因子也較少 ， 多數(shù)為含鉻、鋅酸性廢水，但其危害很大 ， 治理勢在必行。這些企業(yè)多數(shù)位于市郊 , 其技術(shù)和經(jīng)濟力量薄弱 . 對于廢水的治理要求是工藝簡單 ， 便于掌握和正常運行 ， 而且投資和運行費用當(dāng)然也要較低。本設(shè)計就是根據(jù)上述特點，選擇有效的處理方法和流程，處理后的水完全達到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。 小型電鍍廠廢水處理工程 第 2 頁 共 69 頁 第 1 章 電鍍廢水概論 電鍍污染現(xiàn)狀 電鍍行業(yè)是通用性強、使用面廣、跨行業(yè)、跨部門的重要加工工業(yè)和工藝性生產(chǎn)技術(shù)。電鍍可以改變金屬或非金屬制品的表面屬性，如抗腐蝕性、外觀裝飾性、導(dǎo)電性、耐磨性、可焊性等，廣泛應(yīng)用于機械制造工業(yè)、輕工業(yè)、電子電氣工業(yè)等，某些特殊功能鍍層，還能滿足國防尖端技術(shù)產(chǎn)品的需要。 由于電鍍行業(yè)使用了大量強酸、強堿、重金屬溶液，甚至包括鎘、氰化物、鉻酐等有毒有害化學(xué)品，在工藝過程中排放了污染環(huán)境和危害人類健康的廢水、廢氣和廢渣，已成為一個重污染行業(yè)。 就我國電鍍廢水而言 , 據(jù)不完全統(tǒng)計 ,全國電鍍廠點約 1 萬家 ,職工約有 40 萬人 , 每年排出的電鍍廢水約 40 億 m3 。 1999 年 ,全 國工業(yè)和城市生活廢水排放總量為 401 億 m3 ,其中工業(yè)廢水排放量 197 億 m3 。由此可見 ,電鍍廢水的排放量約占廢水總排放量的 10% ,占工業(yè)廢水排放量的 20%。電鍍廢水不僅量大 ,而且對環(huán)境造成的污染也嚴重 ,因為電鍍廢水中不僅含有氰化物等劇毒成分 ,而且含有 Cr、 Zn、 Cu、 Ni 等自然界不能降解的重金屬離子。 除了少部分國有大型企業(yè)、三資企業(yè)及新建的正規(guī)專業(yè)電鍍廠擁有國際先進水平的工藝設(shè)施，大多數(shù)中小型企業(yè)仍然使用簡陋而陳舊 的設(shè)備，操作方式以手工操作為主。我國電鍍行業(yè)存在的主要問題是： （ 1）廠點多、規(guī)模小，專業(yè)化程度低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，使電鍍廠（點）向市郊和農(nóng)村擴散，給污染控制與環(huán)境管理帶來了很多的困難，電鍍污染問題日趨嚴重。 （ 2）裝備水平低。表現(xiàn)在一方面缺少機械裝備，以手工操作為主；另一方面是技術(shù)裝備水平不高，自動化程度低、可靠性差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。 （ 3）管理水平較低，經(jīng)濟效益較差。 （ 4）電鍍污染治理水平低，有效治理率低。雖然企業(yè)都建立了污水處理設(shè)施， 但仍有少部分企業(yè)的設(shè)施未能正常運轉(zhuǎn)。生產(chǎn)廢氣一 般都有排風(fēng)裝置，但大部分企業(yè)未對廢氣進行凈化處理。固體廢物和危險廢物的管理尚未走入正規(guī)軌道。電鍍生產(chǎn)過程中排放大量的有毒有害物質(zhì)，對環(huán)境造成的污染及危害越來越為人們所認識。 （ 5）經(jīng)營粗放，原材料利用率低。經(jīng)對運行較正常的汽車、摩托車行業(yè)電鍍線調(diào)查表明，鍍硬鉻的鉻酐利用率為 38%，而裝飾性鉻的鉻酐利用率僅為 10%（國外平均為 24%）。由此可見，一大部分甚至絕大部分寶貴的原材料流失并變成了污染物。在清潔生產(chǎn)審計中調(diào)查的 10 條電鍍加工線中，平均用水量為 ，是國外的 10 倍。 近年來，國內(nèi)許多 電鍍企業(yè)從實際出發(fā)，積極開發(fā)和推廣低濃度、低污染的電鍍工藝、逆流清洗工藝，發(fā)展電鍍槽（廢）液的凈化與回收技術(shù)，消除和減少污染。不少企業(yè)還根據(jù)國家和地方的規(guī)定要求，結(jié)合企業(yè)自身條件和發(fā)展規(guī)劃，制定電鍍污染物的排放指標(biāo)、鍍件漂洗用水定額、漂洗水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定和相應(yīng)的技術(shù)措施，并納入企業(yè)的生產(chǎn)計劃管理，建立污染治理檔案，定期檢查與考核，以控制電鍍 “三廢 ”對環(huán)境的污染。 電鍍廢水的危害性 電鍍廢水就其總量來說，比造紙、印染、化工、農(nóng)藥等的水量小，污染面窄。但由于電鍍廠點分布廣，廢水中所含高毒物質(zhì)的種類多 ，其危害性是很大的。未經(jīng)處理達標(biāo)的電鍍廢水排入河道、池塘，滲入地下，不但會危害環(huán)境，而且會污染飲用水和工業(yè)用水。 含鉻廢水的危害 由于鍍鋅在整個電鍍業(yè)中約占一半，而鍍鋅的鈍化絕大部分采用鉻酸鹽，因而鈍化產(chǎn)生的含鉻廢水量很大，鍍鉻也是電鍍中的一個主要鍍種，其廢水量也不少。在銅件酸洗、鍍銅層的退除、鋁件鈍化、鋁件電化學(xué)拋光、鋁件氧化后的鈍化等作業(yè)中也廣泛使用鉻酸鹽。因此，含鉻廢水是電鍍中的主要廢水來源之一。 金屬鉻幾乎是無毒的。二價鉻的化合物，一般認為是無毒的。其余的鉻化合物，當(dāng)濃度過高時，都不 同程度地具有毒性。 六價鉻對人體的危害，因進入途徑不同，中毒表現(xiàn)也不同。 （ 1）對人體皮膚的損害 六價鉻化合物對皮膚有刺激和過敏作用。在接觸鉻酸鹽、鉻酸霧的部位，如手、腕、前臂、頸部等處可能出現(xiàn)皮炎。六價鉻經(jīng)過切口和擦傷處進入皮膚，會因腐蝕作用而引起鉻潰瘍（又稱鉻瘡）。 （ 2）對呼吸系統(tǒng)的損害 六價鉻對呼吸系統(tǒng)的損害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。 （ 3）對內(nèi)臟的損害 六價鉻經(jīng)消化道侵入，會造成味覺和嗅覺減退，以至消失。劑量小時也會腐蝕內(nèi)臟；引起腸胃功能降低，出現(xiàn)胃痛，甚至腸胃道潰瘍，對肝臟還可能造成不良影響。 小型電鍍廠廢水處理工程 第 4 頁 共 69 頁 三價鉻是生物所必需的微量元素。通過動物試驗發(fā)現(xiàn)三價鉻有激活胰島素的作用，還可以增加對葡萄糖的利用。 國外有人認為三價鉻與鋁一樣，基本上不顯示毒性。三價鉻不易被消化道吸收，在皮膚表層與蛋白質(zhì)結(jié)合，三價鉻在動物體內(nèi)的肝、腎、脾和血中不易積累，而在肺內(nèi)存留量較多，因而對肺有一定損害。與六價鉻相比，三價鉻的毒性僅為六價鉻的百分之一。 也有報道，三價鉻對魚的毒性比六價鉻還大，例如對鮭魚的起始致死濃度，三價鉻（硫酸鉻）為 mg/l，六價鉻（重鉻酸鉀）為 mg/l。然而對家兔和狗 的實驗，發(fā)現(xiàn)六價鉻的毒性較大。 在對含鉻廢水的處理中，由于三價鉻的氫氧化物溶度積較小，易于沉淀除去，因此多數(shù)處理方法中，均將六價鉻還原為三價鉻再除去。 含鋅廢水的危害 鋅是人體必需的微量元素之一，正常人每天從食物中攝取鋅 10~15 mg。肝是鋅的儲存地，鋅與肝內(nèi)蛋白結(jié)合成鋅硫蛋白，供給肌體生理反應(yīng)時所必需的鋅。人體缺鋅會出現(xiàn)不少不良癥狀，誤食可溶性鋅鹽對消化道黏膜有腐蝕作用。過量的鋅會引起急性腸胃炎癥狀，如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，偶爾腹部絞痛，同時伴有頭暈、周身乏力。誤食氯化鋅會引起腹膜炎，導(dǎo) 致休克而死亡。 我國治理電鍍廢水的發(fā)展歷程 電鍍廢水中含有鉻 鋅、銅、鎘，鉛、鎳等重金屬離子以及酸、堿 氰化物等具有很大毒性的雜物 。 有的還屬于致癌和致畸變的劇毒物質(zhì)．因此必須認真地加以處理．以免對人們造成危害。 20世紀(jì) 50年代末是我國電鍍廢水治理的起步階段． 60年代至 70年代中期才開始引起重視．但仍處于單純的控制排放階段。 70年代中期至 80年代初，大多數(shù)電鍍廢水都已有了比較有效的處理，離子交換、薄膜蒸發(fā)濃縮等工藝在全國范圍內(nèi)推廣使用，反滲透、電滲析等工藝已進入工業(yè)化使用階段，廢水中貴重物質(zhì)的回收 和水的回收利用技術(shù)也有了很大進展。 80年代至 90年代開始研究從根本上控制污染的技術(shù)，綜合防治研究取得了可喜的成果。上世紀(jì) 90年代至今．電鍍廢水治理由工藝改革、回收利用和閉路循環(huán)進一步向綜合防治方向發(fā)展．多元化組合處理同自動控制相結(jié)合的資源回用技術(shù)成為電鍍廢水治理的發(fā)展主流。 第 2 章 設(shè)計 背景 項目概況和意義 小型電鍍廠往往是區(qū)屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè) , 這些電鍍廠廢水水量都較少 , 一般日排放量只有幾十噸 ,其污染因子也較少 , 多數(shù)為含鉻、鋅酸性廢水，但其危害很大 , 治理勢在必行。這些企業(yè)多數(shù)位于市郊 , 其技術(shù)和經(jīng)濟力量薄弱 . 對于廢水的治理要求是工藝簡單 , 便于掌握和正常運行 , 而且投資和運行費用當(dāng)然也要較低。本設(shè)計就是根據(jù)上述特點，選擇有效的處理方法和流程，處理后的水完全達到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計條件 1 設(shè)計水量 每天處理水量 50 m3，設(shè)計的廢水水質(zhì)情況如下表。 表 電鍍廢水水質(zhì)情況 項目 pH 總 Cr(mg/L) Cr6+(mg/L) Zn (mg/L) SS(mg/L) 含量 20 10 30 50 2 設(shè)計水質(zhì) 經(jīng)處理后廢水中濃度 Cr6+＜ mg/ L， Zn2+2 mg/ L， 出水 pH 值 69； 3 水文地質(zhì)資料 工程地質(zhì)良好，適于工程建設(shè)，廠區(qū)地形平坦。 4 氣象資料 ：常風(fēng)向為北風(fēng)，最大風(fēng)速 7 m/s； ：月平均最高氣溫 ℃ ，最低氣溫 ℃ 。 設(shè)計原則 嚴格遵循國家相關(guān)法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) , 確保各項處理水質(zhì)指標(biāo)達到相應(yīng)的國家排放標(biāo)準(zhǔn) ； 廢水處理裝置布置緊湊、流暢，盡量減少占地面積，堅持實用和美觀相結(jié)合的總布原則；選擇 工藝簡單 , 采用目前國內(nèi)成熟、實用的處理工藝 ； 盡量通過優(yōu)化設(shè)計降低工程投資 及運轉(zhuǎn)費用，努力實現(xiàn)技術(shù)先進與企業(yè)財力相適應(yīng)。 小型電鍍廠廢水處理工程 第 6 頁 共 69 頁 第 3 章 電鍍廢水處理方法 比較 化學(xué)處理法 電鍍廢水的化學(xué)處理法是添加化學(xué)試劑后，通過化學(xué)反應(yīng)改變廢水中污染物的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其能從廢水中取出并達到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的處理方法。在電鍍廢水處理中常用的化學(xué)處理法有氧化（還原）處理法，中和處理法，凝聚沉淀法等，以及把幾種方法組合在一起使用的方法?；瘜W(xué)法處理電鍍廢水在國內(nèi)外均已得到廣泛的應(yīng)用，并有較長的使用歷史。國內(nèi)對化學(xué)處理法有較為成熟的設(shè)計和運行經(jīng)驗。它具有操作方便，試劑來源廣，適用范圍廣，能承受 大水量和高濃度負荷沖擊，效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。缺點是對處理后產(chǎn)生大量污泥的綜合利用還存在一定的問題，因此化學(xué)處理法的發(fā)展受到了一定的限制，此外，如何提高處理后水的重復(fù)利用率和向閉路循環(huán)方向的發(fā)展，有待進一步開發(fā)和研究。 含鉻廢水的處理 亞硫酸鹽還原法 亞硫酸鹽還原處理法也是國內(nèi)常用的處理含鉻廢水的方法之一，它主要優(yōu)點是處理后能達到排放標(biāo)準(zhǔn)，并能回收利用氫氧化鉻，設(shè)備和操作也較簡單，沉渣量少且易于回收，因而應(yīng)用較廣；但亞硫酸鹽貨源缺乏，國內(nèi)有些地區(qū)不易取得，當(dāng)鉻污泥找不到綜合利用出路而存放不 妥時，會引起二次污染。 用亞硫酸鹽處理電鍍廢水，主要是在酸性條件下，使廢水中的六價鉻還原成三價鉻，然后調(diào)整 pH 值，使其形成氫氧化鉻沉淀而除去，廢水得到凈化。常用的亞硫酸鹽有亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉。 技術(shù)條件與參數(shù)： （ 1）廢水的酸化 亞硫酸鹽還原六價鉻必須在酸性條件下進行。當(dāng) pH 值 ≤ 時，反應(yīng)可在 5 min 左右進行完畢；當(dāng) pH 值在 ～ 時，反應(yīng)時間在 30 min 左右；當(dāng) pH值 ≥ 時，反應(yīng)速度很慢。在實際生產(chǎn)中，一般控制廢水 pH 值在 ～ ，反應(yīng)時間控制在 2030 min 為宜。 （ 2）亞硫酸鹽投加量 表 為亞硫酸鹽與六價鉻的理論投藥比與實際投加量的情況。 表 亞硫酸鹽與六價鉻的投量比 序號 亞硫酸鹽種類 投量比（質(zhì)量比） 理論值 實際使用量 1 Cr(Ⅵ )∶ NaHSO3 1∶ 3 1∶ 4～ 5 2 Cr(Ⅵ )∶ Na2SO3 1∶ 1∶ 4～ 5 3 Cr(Ⅵ )∶ Na2S2O5 1∶ 1∶ ～ 4 （ 3）廢水經(jīng)酸化、還原反應(yīng)后，加堿調(diào)整廢水的 pH 值，使氫氧化鉻沉淀，一般控制 pH 值為 7～ 8，其反應(yīng) 時間為 20 min。 （ 4）沉淀劑的選擇 常用氫氧化鈣、碳酸鈉、氫氧化鈉等均可使三價鉻成為氫氧化鉻沉淀。采用石灰，價格便宜，但反應(yīng)慢，且生成泥渣多，泥渣難以回收。采用碳酸鈉，投料容易，但反應(yīng)時會產(chǎn)生二氧化碳。氫氧化鈉成本高，但用量少，泥渣純度高，容易回收。因此一般采用氫氧化鈉作沉淀劑，濃度取 20%。 鐵氧體法 鐵氧體沉淀法是在硫酸亞鐵處理法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型處理方法。它就是使廢水中的各種金屬離子形成鐵氧體晶粒一起沉淀析出，從而使廢水得到凈化。鐵氧體處理法主要的優(yōu)點是硫酸亞鐵貨源廣，價格低， 處理設(shè)備簡單，處理后水能達到排放標(biāo)準(zhǔn)，污泥不會引起二次污染；缺點是試劑投量大，相應(yīng)產(chǎn)生的污泥量也大，污泥制作鐵氧體時的技術(shù)條件難控制，需加熱耗能較多，處理成本也較高。 鐵氧體法處理含鉻廢水是向廢水中投加硫酸亞鐵，使廢水中的六價鉻還原成三價鉻，然后投堿調(diào)整廢水 pH 值，使廢水中的三價鉻以及其他重金屬離子（以 Mn+表示）發(fā)生共沉淀現(xiàn)象。在共沉淀時，溶解于水中的重金屬離子進入鐵氧體晶體中，生成復(fù)合的鐵氧體。 采用鐵氧體法一般側(cè)重于處理六價鉻、鎳、銅、鋅等重金屬離子廢水 。 硫酸亞鐵－石灰法 硫酸亞鐵是一種 強酸弱堿鹽，水解后呈酸性。硫酸亞鐵與六價鉻發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成三價鉻，當(dāng)用石灰提高 PH 值至 ～ 時，即生成氫氧化鉻沉淀。當(dāng) pH 值 3 時，F(xiàn)e3+即生成大量沉淀，生成的氫氧化鐵有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。 硫酸亞鐵處理含鉻廢水的運行條件見表 。反應(yīng)時間為，連續(xù)處理時不小于 30 小型電鍍廠廢水處理工程 第 8 頁 共 69 頁 min；間歇處理時為 2～ 4 h。 表 硫酸亞鐵處理含鉻廢水的運行條件 序號 Cr6+/mg/l 加藥前調(diào) pH值 投藥量（質(zhì)量比）Cr6+∶ FeSO4?7H2O 反應(yīng)后 調(diào)節(jié) pH 值 通氣時間min 備注 1 ≤25