【文章內(nèi)容簡介】 應(yīng)可在 5min 左右進(jìn)行完畢；當(dāng) pH 值在 ~ 時，反應(yīng)時間在 30min 左右；當(dāng) pH 值≥ 時，反應(yīng)速度很慢。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般控制廢水 pH 值在 ~，反應(yīng)時間控制在 2030min 為宜。 b、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(shí)際投加量的情況。 c、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 5 / 47制 pH 值為 7~8，其反應(yīng)時間為 20min。 表 亞硫酸鹽與六價鉻的投量比投量比（質(zhì)量比）序 號 亞硫酸鹽種類理論值 實(shí)際使用量1 Cr（Ⅵ）∶NaHSO 3 1∶3 1∶4~52 Cr（Ⅵ）∶ Na2SO3 1∶ 1∶4~53 Cr（Ⅵ）∶ Na2S2O5 1∶ 1∶~4d、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％。 （2）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(diǎn)是硫酸亞鐵貨源廣，價格低，處理設(shè)備簡單，處理后水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，污泥不會引起二次污染；缺點(diǎn)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(jìn)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。（3）硫酸亞鐵－石灰法 硫酸亞鐵是一種強(qiáng)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)e 3+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(yùn)行條件見表 。反應(yīng)時間為，連續(xù)處理時不小于 30 min；間歇處理時為 2~4 h。 硫酸亞鐵－石灰法處理含鉻廢水的特點(diǎn)是：除鉻效果好，當(dāng)使用酸洗廢液的硫酸亞鐵時，成本較低，處理工藝成熟，但產(chǎn)生的污泥量大，占地面積大，出水色度偏高。（4）鋇鹽法 鋇鹽法處理含鉻廢水是利用固相碳酸鋇與廢水中的鉻酸接觸反應(yīng)，形成溶度積比碳酸鋇小的鉻酸鋇，以此除去廢水中的六價鉻。經(jīng)碳酸鋇處理后的廢水中含有一定量的殘余鋇離子，可用石膏（CaSO 4?2H2O）進(jìn)行除鋇，生成溶度積更小的硫酸鋇。 7 / 47表 硫酸亞鐵處理含鉻廢水的運(yùn)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 1∶40~1 ∶50 攪拌混勻 即可2 25~50 1∶35~1 ∶40 10~203 50~100 1∶25~1∶35 15~304 ≥100＜41∶16~1∶307~815~30所需壓縮空氣量為（廢水），壓力80~120kPa技術(shù)條件和運(yùn)行參數(shù)： a、采用鋇鹽及其投加量：一般采用碳酸鋇，也可采用氯化鋇。碳酸鋇不易溶于水，可一次性向反應(yīng)池中投加較多的碳酸鋇，其后陸續(xù)補(bǔ)加直至不能使用時全部更新。其理論投量比為 Cr6+:BaCO3 為 1:（質(zhì)量比），實(shí)際采用為 1:（10~15）。氯化鋇易溶于水，反應(yīng)速度比碳酸鋇快，為液相反應(yīng)，其理論投量比為 Cr6+:BaCl2 為 1:（質(zhì)量比），實(shí)際采用為 1:（7~9）。 b、攪拌和反應(yīng)：空氣或機(jī)械攪拌，反應(yīng)時間采用碳酸鋇時為 10~20min，采用氯化鋇時為 10min 左右。 c、廢水的 pH 值；用碳酸鋇為試劑時，反應(yīng)時廢水的 pH 值一般控制在 4~5。用氯化鋇時，反應(yīng)時廢水的 pH 值一般控制在 ~7。 鋇鹽法處理含鉻廢水的特點(diǎn)為：方法簡單，出水水質(zhì)好，但貨源、沉淀分離以及污泥二次污染問題較大，污泥清除周期較長。同時，由于鋇鹽有毒，因此，如采用這種方法時，對調(diào)節(jié)池、反應(yīng)沉淀池等地下構(gòu)筑物應(yīng)做好防滲漏、防腐蝕等措施，并加強(qiáng)管理，防止由鋇引起的污染。 含鋅廢水的處理 （1）堿性鋅酸鹽鍍鋅廢水的處理 鋅為兩性金屬，在堿性條件下，根據(jù) pH 值的不同存在 ZnO22－ 和 Zn（OH） 2，當(dāng)pH 值調(diào)整到 8~10 時，主要以 Zn（OH） 2 形式存在。對含鋅廢水的處理主要是通過對廢水 pH 的控制，使廢水中的 Zn2＋ 與 OH－ 反應(yīng)生成氫氧化鋅沉淀，以沉淀、氣浮、過濾等固液分離方式，或投加適量的混凝劑，結(jié)合凝聚、共沉等原理，達(dá)到去除污染凈化廢水之目的。 一般掛鍍鋅清洗廢水的含鋅濃度為 10~30mg/l，pH 值為 10~12。鍍鋅前，酸洗廢水中往往由于掛具清洗不干凈等原因也會帶入鋅，其濃度一般為 5~20mg/l，含鐵量為5~8mg/l，pH 值為 2~3。所以處理含鋅廢水應(yīng)包括以上兩部分清洗廢水。這兩種廢水的混合處理，不但可處理鋅，而且還利用了酸洗廢水，中和了含鋅廢水中的堿，同時其中鐵所形成的氫氧化鐵，還起到凝聚作用，是十分有利的。 技術(shù)條件和參數(shù) ：a、廢水進(jìn)水濃度一般廢水含鋅濃度不大于 50mg/l。 b、反應(yīng)時的 pH 值廢水進(jìn)水的 pH 值為 9~12，反應(yīng)后最佳 pH 值為 ~，可利用酸洗槽的廢鹽酸來調(diào)整 pH 值。 c、凝聚劑投加量和混合反應(yīng)時間，凝聚劑可采用堿式氯化鋁，投加量為10~15mg/l?；旌戏磻?yīng)時間宜采用 5~10min。 d、運(yùn)行過程中，循環(huán)水中的含鹽量會不斷增加，含鋅、氯離子會不斷積累，為了改善循環(huán)水水質(zhì)，每天應(yīng)排放累計處理水量的 10％~15％的循環(huán)水，補(bǔ)入純水。 （2）銨鹽鍍鋅廢水的處理 a、石灰法處理銨鹽鍍鋅廢水 當(dāng)廢水 pH=10 時，氨三乙酸與鋅離子配位的穩(wěn)定性比鈣離子大，而 pH=12 時則相反，氨三乙酸與鈣離子絡(luò)合的穩(wěn)定性比鋅離子大，因此，利用這個機(jī)理來提高廢水 pH值，增大鈣離子濃度，有利于配位劑與鈣離子配位，使鋅離子釋放出來，然后形成氫氧化鋅沉淀。據(jù)試驗(yàn)最佳 pH 值為 ~，鈣鹽用 CaO，投加量為Ca2+:Zn2+=（ 3~4）:1，廢水起始含鋅濃度在 150mg/l 以下時，處理后 Zn2+濃度小于5mg/l。 處理時可用石灰和氫氧化鈉調(diào)整 pH 值到 11~12，攪拌 10~20min，然后經(jīng)沉淀、過濾。在運(yùn)行中應(yīng)注意 pH 值不能超過 13，否則由于羥基配合物的溶解度增加，使氫氧化鋅重新溶解，使出水鋅含量升高。工程實(shí)踐證明，加石灰調(diào)整廢水 pH=12 時，鋅仍以氫氧化鋅的形態(tài)存在。 b、銨鹽鍍鋅混合廢水處理 將銨鹽鍍鋅廢水與含銅、鎳、鉻和預(yù)處理的酸性廢水等混合后，在酸性條件下，用化學(xué)沉淀法能去除鋅和其他金屬離子，處理后水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 主要技術(shù)參數(shù)： ① 廢水含鋅濃度 控制在小于 100mg/l，這樣處理后的廢水含鋅濃度可小于5mg/l，而且其他金屬離子也能符合排放標(biāo)準(zhǔn)。 ② 廢水的 pH 值 處理前混合廢水必須為酸性，反應(yīng)時 pH 值調(diào)整到 9。 ③ 投試劑量 如混合廢水內(nèi)含六價鉻，則必須投加硫酸亞鐵做還原劑，用時也可起到凝聚的作用，投加量根據(jù)六價鉻濃度確定，助凝劑采用陰離子型或非離子型的聚丙烯酰胺，投加量為 5~10mg/l。 其他方法電鍍廠廢水處理除了以上方法外還有電解法、生物法、膜分離技術(shù)、離子交換法 [2]、黃原酸法、腐殖酸法、活性炭吸附法等等。這些方法都能很好處理廢水，但各有優(yōu)劣。選用方法時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。 9 / 47第二章 設(shè)計背景 項目概況和意義某小型電鍍廠是一鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，一般這種電鍍廠廢水水量都較少，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。此類企業(yè)對于廢水的治理要求是工藝簡單，便于掌握和正常運(yùn)行，而且投資和運(yùn)行費(fèi)用當(dāng)然也要較低。本設(shè)計就是根據(jù)上述特點(diǎn)，選擇有效的處理方法和流程，處理后的水完全達(dá)到電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB219002022）中的污染物控制排放要求。 設(shè)計條件 設(shè)計水量每天處理水量 70m3，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 25 15 30 90 設(shè)計水質(zhì)經(jīng)處理后廢水中濃度 SS≤ 70mg/L、總鉻≤、Cr 6+≤、Zn 2+ ≤2mg/L ，出水 pH：69。 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。 氣象資料（1）風(fēng)向及風(fēng)速：常風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，最大風(fēng)速 7m/s；（2）氣溫：月平均最高氣溫 ℃，℃ 。 設(shè)計原則嚴(yán)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(dá)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(shí)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(shí)用的處理工藝；盡量通過優(yōu)化設(shè)計降低工程投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，努力實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)與企業(yè)財力相適應(yīng)。第三章 處理工藝的確定 工藝流程選擇在處理電鍍廢水的諸多工藝中，化學(xué)法應(yīng)用最為普遍，在國外約占 90％以上，中國各種電鍍廢水處理工藝的應(yīng)用比例依次為化學(xué)法、離子交換法、電解法；化學(xué)法約占 40％，而且化學(xué)法呈上升趨勢并逐漸向發(fā)達(dá)國家靠近，離子交換和電解法則呈下降，下降或上升的原因主要在于處理工藝的實(shí)用程度。采用化學(xué)法的廢水處理工程投資約占電鍍工程總投資的 5％左右，而離子交換、電解法、反滲透法等廢水處理工程投資約占電鍍工程總投資的 30％~40％。所以根據(jù)上一章闡述的處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)及本設(shè)計的實(shí)際情況選擇采用化學(xué)法進(jìn)行連續(xù)處理 [4]。工藝原理含鉻廢水中 Cr6+主要以 Cr2072和 CrO42兩種形態(tài)存在，兩種離子問存在以下平衡： 2CrO42+2H+ Cr2072+H2O A（）在酸性條件下（pH3 ）Cr 6+主要以 Cr2072形態(tài)存在，實(shí)際操作中可用硫酸調(diào)節(jié)廢水的酸性使 pH3。此時投加還原劑亞硫酸氫鈉，將廢水中的六價鉻還原成三價鉻，其還原反應(yīng)為： 2H2Cr2O7+6NaHSO3+ 3H2SO4→2Cr 2（SO 4） 3+3NaSO4+8H2O （）鋅為兩性金屬，在廢水中的存在形態(tài)由 pH 決定。在堿性條件下，一般認(rèn)為 pH 大于 10 時，鋅主要以 ZnO2 存在。當(dāng) pH 調(diào)整到 8~10 時，主要以 Zn（OH） 2 化學(xué)沉淀形態(tài)存在，其反應(yīng)為： Zn2++2OH→Zn（OH） 2↓ （）Zn（OH ） 2+2OH→ZnO 22+2H2O （）Zn（OH ） 2+H2SO4→ZnSO 4+2H2O （）Cr3+在該條件下也同樣能生成氫氧化物沉淀，而將重金屬離子從水中分離出去。反應(yīng)式為： Cr2（SO 4） 3+6NaOH→2Cr（OH） 3↓+3Na 2SO4 （） 11 / 47設(shè)計處理流程如下圖所示： 圖 廢水處理工藝流程 工藝流程說明 廢水系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)采用連續(xù)處理工藝。廢水經(jīng)過兩次提升，一次提升從調(diào)節(jié)池到中間水池，二次提升從中間水池到清水池。調(diào)節(jié)池中廢水由耐腐蝕泵泵入反應(yīng)池，在反應(yīng)池中以重力流方式流經(jīng)還原槽、中和槽、斜板沉淀池和中間水池，完成六價鉻的還原，三價鉻與鋅離子的絮凝和沉淀分離反應(yīng)。中間水池的水由耐腐蝕泵泵入石英過過濾器過濾，出水流入清水池，清水池中 pH 值不達(dá)標(biāo)，可以加酸或加堿進(jìn)行調(diào)節(jié)；反應(yīng)過程的控制通過氧化還原電位（ORP）測定儀、在線 pH 計和液位計實(shí)現(xiàn)。 污泥系統(tǒng)斜板沉淀池中沉積的污泥經(jīng)污泥濃縮池濃縮，再經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后打包待用。濃縮和壓濾出水返回調(diào)節(jié)池重新處理。 藥劑投配系統(tǒng)確定各種溶藥、投藥槽體有效容積、工藝尺寸及相關(guān)工藝設(shè)備。 工藝條件控制還原六價鉻必須在酸性條件下進(jìn)行，當(dāng) pH 值為 或更低時，反應(yīng)可在 5min 左右進(jìn)行完畢；當(dāng) pH 值為 ~ 時，反應(yīng)時間在 20~30min；當(dāng) pH 值大于 時，反應(yīng)速度非常緩慢。實(shí)際生產(chǎn)中，一般控制在 ~ 之間，反應(yīng)時間控制在20~30min。亞硫酸鈉與六價鉻的理論投藥比為 3:1（質(zhì)量比），由于廢水中雜質(zhì)的影響和反應(yīng)動力學(xué)方面的原因，實(shí)際投藥量應(yīng)高于理論投藥量，投藥比控制在（4~5）:1，投藥比過低會使還原反應(yīng)不充分，出水中六價鉻含量不能達(dá)標(biāo)，投藥比過高時浪費(fèi)藥劑，增加處理成本，并且容易生成可溶性離子[Cr 2（OH） 2SO3]2，難以生成氫氧化鉻沉淀。氫氧化鉻沉淀的最佳 pH 值為 7~8，而氫氧化鋅沉淀的最佳 pH 值為 8~9，故