摘要：本文介紹電凝聚—錳秒過濾法處理電鍍混合廢水技術(shù)的原理、工藝流程和中試結(jié)果，并該對(duì)技術(shù)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析與技術(shù)比較。采用該技術(shù)可使處理后出水不僅能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，而且能不降級(jí)重復(fù)循環(huán)回用于原崗位；回用水處理成本大大低于目前常用的化學(xué)沉淀法的處理成本；水的回用率達(dá)80%以上。

目前，對(duì)于電鍍廢水的處理不僅要求能滿足無害化排放、且做到處理后的水能夠回用于生產(chǎn)。這就要求水中各種重金屬離子的含量和鹽的積累都能滿足回用要求。國內(nèi)外已有這方面的研究報(bào)道，這些研究多數(shù)采用化學(xué)沉淀法。本文所提出的電凝聚—錳砂過濾的處理流程是作者在北京科委“八五”重點(diǎn)項(xiàng)目“電鍍混合廢水的再生和回用”示范工程中首次研究采用的。于1994年10月通過了由北京市科委組織的專家鑒定。專家們一致認(rèn)為，電凝聚加錳砂過濾處理電鍍混合廢水技術(shù)在國內(nèi)屬首創(chuàng)，處理后水的平均回用率在80%以上；處理工藝先進(jìn)可靠，節(jié)水明顯，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本文著重介紹該項(xiàng)研究中處理量為4.5m³/h的生產(chǎn)性試驗(yàn)。

1 原理

電凝聚法是利用鐵陽極在電場(chǎng)作用下溶出的Fe²⁺被溶液中Cr⁶⁺或O₂氧化成Fe³⁺。Fe²⁺和Fe³⁺在水中發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成不同形態(tài)的羥基產(chǎn)物來強(qiáng)烈吸附水中金屬離子并共同沉淀。水中增加的OH^-也可與重金屬離子形成氫氧化物沉淀而被除去。由于在處理過程中，水中只增加了Fe²⁺，而其又大部分以沉淀形式被除去，所以可有效地控制水中含鹽量，不僅不增加反而可能降低，滿足水回用的要求。

2 試驗(yàn)水質(zhì)及工藝流程

2.1 混合廢水水質(zhì)及來源

電鍍混合度水主要來自電鍍生產(chǎn)過程中鍍件清洗。鍍液過濾、廢棄、更新以及跑冒滴漏和地面沖洗等混合而成的廢水。其成分復(fù)雜，各種重金屬離子濃度較低，偏酸性，而且隨電鍍工藝、鍍種及單一鍍種廢水回收處理方法的不同而異，各廠甚至同一廠不同時(shí)間排放的電鍍混合廢水的成分也有很大差異。本試驗(yàn)研究所采用的廢水來自北京某生產(chǎn)電子元件的專業(yè)工廠。廢水水質(zhì)見附表。

附表 電鍍混合廢水成分

pH	Cr6+(mg/L)	Ni2-(mg/L)	Cu2+(mg/L)	Fe2+(mg/L)
3-8	3-20	2-10	5-30	1-5

2.2 試驗(yàn)工藝流程

試驗(yàn)工藝流程見附圖。

3 試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果

3.1 處理效果工藝試驗(yàn)

a.全流程處理效果試驗(yàn)。

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看，經(jīng)全流程處理的廢水鉻平均去除率在98.3%，出水均小于1.0mg/L，而且穩(wěn)定；其次是銅，平均去除率為92.7%，效果也基本穩(wěn)定，在較高進(jìn)水濃度下仍能達(dá)到很高的去除率，基本保證出水小于1.0mg/L；鎳的去除則不太穩(wěn)定，高為94.4%，低為44.4%，與進(jìn)水濃度有關(guān)，平均去除率為75.6%。為了增強(qiáng)效果，又將極板面積增加30%進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果幾種金屬離子的去除率普遍提高，出水全部小于1.0mg/L。鎳的去除率也得到顯著提高，平均為93.4%。

b.電凝聚加斜管沉淀處理效果試驗(yàn)。

從沉淀池出水處取樣分析，采用電凝聚加斜管沉淀的部分處理流程水中鉻的去除率可達(dá)95.6%，鎳平均去除率為71.5%，銅的平均去除率為92.1%，多數(shù)情況下都可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，當(dāng)進(jìn)水污染物濃度較低時(shí)，除回用部分外其余可直接從這里排放，從而省略過濾工藝，降低處理成本。

c.錳砂濾罐過濾效果試驗(yàn)。

取濾罐進(jìn)出水水樣分析，從結(jié)果看，沉淀出水含有的殘留的鉻、鎳、銅及大量的鐵經(jīng)錳砂過濾后平均有45.5%的鉻，55.7%的鎳， 60.1%的銅和85%的鐵被除去。

3.2 循環(huán)回用工藝試驗(yàn)

廢水經(jīng)全流程處理后送入電鍍車間，回用于酸洗、堿洗及各鍍種鍍后漂洗等工序，攜帶污染物后再流回中和池進(jìn)入下一個(gè)處理過程。保持廢水總量25m³，運(yùn)行7h完成一次循環(huán)。每次循環(huán)排放總量的20%，再以自來水補(bǔ)充至原水量。取每一次循環(huán)進(jìn)出水水樣化驗(yàn)，同時(shí)收集回用水清洗的鍍件樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，考察回用效果。

a.鍍件清洗試驗(yàn)結(jié)果。

數(shù)次鍍銀和鍍錫件清洗試驗(yàn)證明，由回用水清洗過的鍍件組裝出的成品，經(jīng)檢驗(yàn)全部合格。這說明處理后水可回用于原崗位，即鍍件清洗。

b.鹽積累情況。

本試驗(yàn)過程中水的回用率為80%，自來水的TDS經(jīng)檢測(cè)為0.315g/L。根據(jù)小試得出的公式，計(jì)算出理論，上以這樣的方式循環(huán)回用水中總固體應(yīng)為0.558g/L。本試驗(yàn)經(jīng)8次循環(huán)后實(shí)測(cè)總固體為0.555g/L，與理論計(jì)算基本相符。

4 分析討論

4.1 經(jīng)濟(jì)分析

本文方法與化學(xué)沉淀法進(jìn)行可比部分的成本分析計(jì)算。電凝聚工作電流100~160A，電價(jià)按0.51元/kW.h計(jì)，極板價(jià)格為 4000元/t，PAM按2g/m³水投量計(jì)算，價(jià)格為16元/kg，自來水為0.80元/m³，則全部費(fèi)用為：每m³水極板費(fèi)用0.21元；電費(fèi)0.62元；PAM費(fèi)用0.032元；自來水費(fèi)0.04元�？傆�(jì)費(fèi)用為0.90元/m³。若水回用率按80%計(jì)，則回用后噸水處理費(fèi)用可降為0.26元/m³。而化學(xué)沉淀法處理成本一般為0.9~1.2元/m³。

4.2 技術(shù)比較

化學(xué)沉淀法存在下述問題：

①每種金屬離子形成沉淀所要求的pH值不同，在水質(zhì)復(fù)雜的情況下很難保證均能去除完全；

②電鍍工藝中的各種絡(luò)合劑特別是多種絡(luò)合劑共存時(shí)使金屬離子的去除達(dá)不到滿意的效果；

③投藥量大，不僅產(chǎn)泥量大，操作復(fù)雜，處理成本高，而且使水中含鹽量大大增加，所以水的回用率最多只有50%左右，且需降級(jí)使用。而本文方法可較好克服上述缺點(diǎn)，在較低處理成本下使用混合廢水的原崗回用率達(dá)80%以上。

5 結(jié)論

a.用電凝聚加錳砂過濾處理電鍍混合廢水，在進(jìn)水、重金屬離子濃度20~30mg/L的條件下，出水全部滿足總鉻≤1.5mg/L；鎳≤1.0 mg/L；銅≤1.0mg/L的要求，可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。且水回用后處理成本可降至0.26元/m³，小于目前化學(xué)法的處理成本。

b.將處理后的水以80%的回用率多次循環(huán)回用后，水中總固體累積小于0.6 g/L，用于清洗鍍件能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。這表明處理后水回用到原崗位是可行的。

c.極板面積對(duì)重金屬離子的去除效果有較大影響。錳砂濾罐的作用對(duì)回用處理很重要，不僅可以去除大量的鐵和一定量的其它重金屬離子，而且可減少水中的TDS。