生物制劑技術對電鍍廢水的處理

林藝釗 徐建華 閆虎祥 林建清

（1九牧廚衛股份有限公司 福建泉州 362200 2賽恩斯環保股份有限公司 湖南長沙 410006）

引言

電鍍是利用電化學方法在材料表面鍍上各種金屬[1]，它廣泛應用于機器制造、輕工、電子等行業[2,3]，工藝過程中產生的電鍍廢水主要含有各種重金屬元素及有機污染物等。近幾十年來，電鍍廢水處理技術得到了廣泛的研究和應用[4-8]。由于該類廢水中金屬離子濃度高、毒性大，導致廢水可生化性差，生物法難于處理，目前的主要處理技術有化學沉淀法[9-11]、離子交換法[11-13]及電化學處理技術[14-15]等。本研究擬采用在有色行業成熟應用的生物制劑方法對電鍍廢水進行處理，實現廢水中重金屬和COD的脫除，為電鍍廢水的處理提供新的思路。

1 試驗部分

1.1 試驗用水

試驗用水取自九牧集團生產車間，主要包括前處理含油廢水、含鎳廢水和含鉻廢水等，其水質情況如下表1.1所示。

表1 原水水質情況(單位：mg/L，pH值無量綱)

由表1.1可知，三種廢水的水質波動較大，其整體情況介紹如下：

含鎳電鍍廢水主要來自于鍍鎳生產過程中鍍件漂洗水和鍍槽廢液，含鎳濃度高，顯酸性。

含鉻廢水主要來源于電鍍生產過程中的鍍件清洗、鍍液過濾和廢棄電鍍液等，廢水中主要含三價鉻、六價鉻以及各種金屬離子、酸、堿和各種助劑。

含油廢水中含有較低的重金屬離子、鹽分、游離酸、有機化合物等。

1.2 試驗藥劑

試驗藥劑主要包括生物制劑、氧化劑、氫氧化鈉、PAM，其中：

生物制劑：賽恩斯環保股份有限公司專利藥劑，液體，主要作用是藥劑中有效功能基團和廢水中重金屬配位結合形成配位體，實現重金屬離子深度脫除；

氧化劑：賽恩斯環保股份有限公司專利藥劑，液體，主要作用是在生物制劑催化下發生強效高級氧化反應，降解脫除廢水中的COD；

氫氧化鈉：工業級片狀氫氧化鈉；

PAM（聚丙烯酰胺）：工業級聚丙烯酰胺，分子量大于800萬；

1.3 試驗方法

采用兩種不同的處理工藝對三類廢水進行了處理研究：處理含鎳、鉻廢水采用的生物制劑深度處理工藝，其工藝流程如圖1.1所示；處理含油廢水采用生物制劑協同氧化工藝，其工藝流程如圖1.2所示。

圖1 生物制劑深度處理工藝流程圖

工藝說明：試驗過程中，用自吸泵將含油廢水泵入集裝箱中的一級反應槽，先在一級反應槽中投加一定量的生物制劑反應20min，進入二級反應槽繼續反應；然后進入三級反應槽，添加液堿將pH調至10-11，反應20min；在絮凝反應槽再加入少量絮凝劑進行絮凝反應，最后廢水進入斜板沉淀池進行固液分離，實現鎳、鉻的深度脫除，最后取上清液進行分析檢測。

圖2 生物制劑協同氧化工藝流程圖

工藝說明：用自吸泵將含油廢水泵入一級反應槽，先投加一定量的生物制劑和氧化劑，反應20min，之后進入二級反應槽繼續反應；然后進入三級反應槽，添加液堿將pH調至9～11，反應20min；在絮凝反應槽再加入少量絮凝劑進行絮凝反應；最后廢水進入斜板沉淀池進行固液分離，實現COD、鎳、鉻和銅的深度脫除，最后取上清液進行分析檢測。

1.4 分析方法

COD：重鉻酸鉀法（GB11914-89）；

pH：酸度計（WTWpH330i）；

重金屬Ni：TAS-990火焰原子吸收分光光度法；

重金屬Cr：二苯碳酰二肼分光光度法。

2 結果與討論

2.1 含鎳廢水處理

2.1.1 生物制劑用量對廢水中鎳去除的影響

采用條件試驗考察生物制劑投加量對工藝處理效果的影響。由于試驗所取廢水中的鎳濃度較高，故采用二段處理的方式，即生物制劑一段處理后經澄清的出水，采用生物制劑繼續進行第二段處理。藥劑參數和結果如表2.1所示。

表2 含鎳廢水條件試驗數據

由表2.1可知：（1）在原水鎳濃度為5555mg/L的條件下，隨著生物制劑投加量的增加，一段處理出水鎳濃度從210.58mg/L降低至5.33mg/L，二段出水鎳濃度從18.1mg/L降低至0.1mg/L以下。（2）一段生物制劑投加量為3g/L時，其鎳濃度的去除率達到99.9%，當二段生物制劑投加量為2g/L時，鎳的去除率相較于一段處理后液為99.3%，出水鎳濃度低于0.1mg/L，為0.056mg/L。

從上述試驗結果可知，在該原水鎳濃度條件下，采用兩段工藝處理，優化條件下可將出水鎳濃度控制在0.1mg/L以下，達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3的要求。

2.1 .2連續試驗

根據上述條件試驗的結果，選擇采用二段生物制劑處理工藝，將一段生物制劑投加量控制為3g/L，二段生物制劑投加量控制在2g/L，對兩段出水進行連續取樣分析，考察處理效果。連續運行過程中進出水鎳濃度變化趨勢見圖2.1所示。

圖2 連續運行進出水鎳濃度變化趨勢圖

由圖2.1可知，連續運行過程中原水鎳濃度在1784mg/L～8339mg/L之間波動，一段處理過程保持生物制劑投加量為3g/L，二段處理保持生物制劑投加量為2g/L，處理后液鎳含量均低于0.1mg/L，大部分低于0.05g/L，穩定達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3的要求。

2.2 含鉻廢水處理

2.2.1 生物制劑用量對廢水中鉻去除的影響

采用條件試驗考察生物制劑投加量對工藝處理效果的影響。由于試驗所取廢水中的鉻濃度較高，故采用二段處理的方式進行試驗。藥劑參數和結果如表2.2所示。

表2 含鉻廢水條件試驗數據

由表2.2可知：（1）在原水總鉻濃度為1490mg/L的條件下，隨著生物制劑投加量的增加，一段處理出水鉻濃度從44.94mg/L降低至3.29mg/L；二段處理出水鉻濃度從3.27mg/L降低至0.19mg/L。（2）一段生物制劑投加量為3.5g/L時，其總鉻濃度的去除率達到99.6%，含量從1497mg/L降低至5.22mg/L；當二段生物制劑投加量為2.5g/L時，其總鉻的去除率相較于一段處理后液為92.7%，殘余總鉻濃度低于0.5mg/L，為0.38mg/L。

從上述試驗結果可知，在該原水總鉻濃度條件下，采用兩段工藝處理，優化工藝條件下可將出水總鉻濃度控制在0.5mg/L以下，達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3的要求。2.2.2連續試驗

根據上述條件試驗的結果，將一段生物制劑投加量控制為3.5g/L，二段生物制劑投加量控制在2.5g/L，對兩端出水進行連續取樣分析，考察處理效果。連續運行過程中進出水鉻濃度變化趨勢見圖2.2所示。

圖2 連續運行進出水總鉻濃度變化趨勢圖

由圖2.2可知，連續運行過程中原水總鉻濃度在629mg/L～2217mg/L之間波動，一段處理過程保持生物制劑投加量為3.5g/L，二段處理保持生物制劑投加量為2.5g/L，處理后液總鉻含量均低于0.5mg/L，達到了《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3的要求。

2.3 含油廢水處理

2.3.1 生物制劑、氧化劑用量對廢水中COD去除的影響

為考察在同一COD條件下、不同生物制劑和氧化劑投加量對處理效果的影響，進行如下條件試驗研究，藥劑參數和結果如表3、表4所示。

表3 含油廢水藥劑量條件試驗數據（一）

表4 含油廢水藥劑量條件試驗數據（二）

由表2.3、表2.4可知：

在含油廢水原水COD濃度在1741～5594mg/L范圍的條件下，通過調整生物制劑和氧化劑的用量，優化工藝條件下COD脫除率可以達到90%以上，此時生物制劑投加量應保持在0.8-1.2g/L，氧化劑投加量保持在1-1.6g/L。

2.3.2 連續試驗

根據上述條件試驗的結果，以及含油廢水COD波動很大的現實情況，綜合考慮選擇在連續試驗運行過程中，將生物制劑投加量控制為1.2g/L廢水，氧化劑投加量控制為1.6g/L，其相關數據見圖2.3所示。

圖3 含油廢水連續運行數據變化圖

根據圖3的結果可知，連續運行過程中原水COD波動很大，在202～6263mg/L之間，在整個運行過程中，保持生物制劑投加量和氧化劑投加量不變。對出水進行連續檢測，結果顯示：出水COD根據原水的波動而在41～597mg/L之間波動。

根據上述連續試驗結果亦可發現，采用生物制劑協同氧化工藝處理該含油廢水，保持生物制劑和氧化劑投加量為試驗用量，在原水COD不高于350mg/L時，可以將COD降低至50mg/L以下。因此生物制劑協同氧化工藝處理該含油廢水中的COD具有明顯的效果。

結語

中試試驗結果表明：

（1）生物制劑深度處理技術對九牧公司含鉻廢水、含鎳廢水等重金屬處理效果優越，優化工藝條件下，廢水中的重金屬濃度可以穩定控制在《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3規定的限值以下，處理每噸試驗所用濃度范圍的重金屬廢水藥劑成本大約8～10元。

（2）生物制劑協同氧化技術對含油廢水中的COD具有良好的降解脫除效果，優化工藝條件下COD去除率可以達到90%以上，對于COD濃度較低的前處理廢水（COD＜400mg/L時），COD可直接達到《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)中表3規定的限值標準，處理每噸試驗所用濃度范圍含油廢水的藥劑成本大約為6～8元。

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