内电解-生物化学法在综合电镀废水处理中的应用研究

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　　摘要电镀行业是制造业的重要的配套产业，但由其产生的高浓度重金属废水，若不加有效的处理而排放，会造成严重的环境污染。近几年，为解决电镀行业污染问题，各地纷纷建设电镀工业园区，对各企业产生的废水集中治理，取得了较好效果。但用现行的化学法工艺来处理园区的综合性电镀废水，工艺复杂，处理成本高，很难实现废水循环利用或达标排放。为此，我们研究开发了内电解-生化法处理工艺，通过中试，取得了较好的效果。
　　关键词电镀废水内电解生物滤池
　　
　　1 前 言
　　改革开放以来，中国工业高速发展，电镀工业经历了一个较大的变化和发展过程，其规模、产量及产值都已进入世界电镀大国的行列，特别是国外优良电镀添加剂和电镀设备的进入、国外对电镀产品进口量的增加以及外资电镀厂家来内地建厂、乡镇企业的急剧发展等，都促进了我国电镀业的发展。目前，国内电镀企业已超过40000个，职工超百万人，较正规的生产线已超过5000条，具有30亿平方米电镀面积的加工能力，表面处理行业年产值数百亿元。
　　目前，我国电镀企业呈现规模小、数量多、经营分散、工艺和污染治理设施落后的特点，造成了严重的环境污染。为有效解决电镀行业经济与环境的协调发展问题，各地纷纷筹建电镀工业园区，采取统一规划、集群发展、污染物集中治理、资源循环利用的发展模式，一方面可以提升产业素质、提高区域的配套能力水平，同时，也能彻底解决这个行业的结构型污染的问题。由于集群化发展产生的电镀综合废水成份复杂，传统处理工艺难以实现真正意义上的零排放。为此，研究新的废水处理工艺，经济、有效地处理电镀产业群的综合废水，是确保这个行业发展及产业集群发展模式顺利实施的关键。
　　2 电镀废水现状处理工艺情况
　　传统的单一水质的电镀废水处理方法主要有化学法、物理化学法和生物法，包括化学沉淀、电解、离子交换、膜分离、活性炭和硅胶吸附、生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。
　　电镀综合废水是一种成份复杂的高浓度有机物、高浓度重金属的废水，水质有以下特点：⑴无机酸含量高，腐蚀性强。⑵重金属含量高，种类多、毒性大。目前国内已建工业园普遍将电镀废水分为5类：含氰废水、含铬废水、混排废水、前处理废水和酸碱综合废水，采用氧化―还原、化学絮凝沉淀等处理工艺。这些方法需要投加大量化学药剂，处理成本高，工艺操作复杂，产生大量副产物，膜渗析、多效蒸发投资量运行费用高。要达到废水全部回用，吨水处理成本在20元左右，经济上不可行。
　　3 内电解―生物化学法处理工艺
　　3.1实验设备及材料
　　储水槽（80m3），电凝槽（4000ml量筒），中间槽（80m3），计量泵3个（流量40L/h，扬程20m，功率200w），氧化槽2个（20L）,沉淀槽2个（q=0.3 m3 /m2.h），活性炭过滤器（4000ml量筒）， 风机（流量40/h，压力：1.5Kpa）， 曝气头8个，曝气头分线器（8头），高频电源（2kw），溶氧测试仪
　　硫酸20kg，石灰50kg， 絮凝剂20kg， 活性炭20kg，烧碱10kg，绝缘胶带2卷，生料带5卷，双绞线（1.5m2）20m，单芯铜线（4.0m2）20m，硅藻土40kg，钢筋（￠16 400mm）2根，扁铁（40×4400mm）2根，铝排（40×4400mm）2根，塑料条（10×10×400mm ）2根，漏斗（￠100），电热毯电阻丝2个，温度计，菌种100g
　　3.2工艺流程
　　
　　
　　3.3工艺分析
　　3.3.1内电解
　　内电解技术采用电化学原理，借助外加高电压作用产生电化学反应，把电能转化为化学能，经单一内电解工艺即可对废水中的有机或无机物进行氧化还原反应，进而凝聚、浮除，将污染物从水体中分离，可有效地去除电镀综合废水中的Cr6+、Zn2+、Ni2+、Cu2+、Cd2+等金属离子及CN-、油脂、磷酸盐以及COD、色度。
　　⑴还原反应，可去除Cr6+、色度
　　阴极上发生还原反应，产生氢，具有很强的还原能力，可将六价铬还原成三价铬，并以氢氧化铬沉淀去除。
　　
　　⑵可去除重金属离子
　　重金属离子与电解水中的OH-反应，生成金属氢氧化物固态沉淀。
　　
　　⑶氧化反应可去除COD及CN-
　　阳极产生活性(O)具有很强的氧化能力，可以氧化废水中的有机和无机化合物，去除COD、氧化CN-，将氰根破除：
　　
　　
　　⑷除硫磷、SS
　　铁极板受电化学作用析出的Fe2+被氧化成Fe3+和硫酸根、磷酸根生成Fe(OH)3、Fe2(SO4)3、Fe2(PO4)3等沉淀，从而携带大量悬浮物与之共沉淀，减少了Ca2+、Mg2+以及一些重金属对后续生物处理的抑制作用。
　　3.3.2生物化学
　　经过内电解处理工艺处理后的综合电镀废水的可生化能力大大增强，我们根据电镀水特性，运用现代基因技术，定向分离和培育的特性微生物。采用固定化微生物滤池，进一步去除废水中的有机物。
　　3.3.3硅藻土技术原理
　　由于经过电凝、生化技术处理后的上清液中，仍然会存在一些重金属离子如Ni2+、Ca2+等，一般情况下，为了进一步去除这些重金属，常规的方法是加碱提高废水的PH值至9.5以上，然后再加酸将PH值调至6~9，但如加入硅藻精土处理剂，PH值在7.5左右时，即可获得很高的重金属离子去除率。
　　3.4中试运行结果
　　整个系统调试稳定运行后，取样所得监测数据见表1、表2。
　　
　　
　　实验结果表明：采用内电解-生物化学-硅藻土吸附组合工艺处理电镀废水，电镀废水中的各种重金属离子去除率在96.38%以上，各项指标优于国家标准《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)。
　　4 结论和存在的问题
　　⒈采用内电解-生化法-硅藻土吸附组合工艺处理综合电镀废水可行。出水各项指标优于国家《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)。
　　⒉实验装置出水水质中COD、SS不能满足电镀工艺用水要求。需对有关处理设施的参数进一步优化，使之满足回用水的要求，从而实现真正意义上的综合性电镀废水零排放。
　　注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看

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