電子工業重金屬廢水處理工藝設計實例

馬少華，張 斐

（北京航天試驗技術研究所，北京 100176）

1 設計依據

1.1 廢水的來源與特性

重金屬廢水是對環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水之一。重金屬廢水常見于電鍍、電子工業和冶金工業，尤其是電鍍、電子工業廢水，它的成分非常復雜，除含氰(CN-)廢水和酸堿廢水外，根據重金屬廢水中所含重金屬元素進行分類，一般可以分為含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水、含鎘(Cd)廢水、含銅(Cu)廢水、含鋅(Zn)廢水、含金(Au)廢水、含銀(Ag)廢水等[1]。

廢水中的重金屬不能被生物降解為無害物，而只能通過物理、化學方法轉移它們的存在位置和轉變它們的物化形態[2-4]。經化學沉淀處理后，廢水中的重金屬從溶解的離子狀態轉變成難溶性化合物而沉淀下來，從水中轉移到污泥中。總之，重金屬廢水經處理后形成兩種產物，一是基本上脫除了重金屬的處理水，一是重金屬的濃縮產物。重金屬濃度低于排放標準的處理水可以排放,重金屬濃縮物需要進一步專門處理。

1.2 廢水的進、出口水質及水量

項目進、出水污染物指標見表1，排放標準執行《電鍍污染排放標準》（GB21900—2008）。

表1 廢水進水水質及水量

注：“L”表示該項指標為最低檢出限值，“/”表示無相關數據。

2 工藝流程

①酸堿廢水：pH調整+絮凝沉淀+砂濾過濾+pH調整；②含鉻廢水：還原+pH調整+沉淀+砂濾過濾+pH調整；③化學鎳廢水：pH調整+氧化+加高效除鎳劑、絮凝劑沉淀+砂濾過濾+pH調整；④電鍍鎳廢水：電解+pH調整+絮凝沉淀+砂濾過濾+pH調整。

3 工藝設計

3.1 酸堿廢水處理工藝

酸堿廢水由廠區管網重力流入收集池中，通過自吸泵提升至酸堿廢水酸堿廢水處理池進行處理，酸堿廢水處理池分為三部分：pH調整池、絮凝池、沉淀池。其中pH調整池投加堿液，對酸堿廢水中的進行pH調整（pH調整池停留時間18min）。在絮凝池投加PAM，使酸堿廢水中的鐵等金屬離子進行絮凝反應（絮凝池停留時間18min）。水中的金屬離子鐵等同氫氧化物形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過污泥壓濾機處理后，暫存于危廢暫存間，定期委托有資質的危廢處理公司處置。酸堿廢水處理設施出水進入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達標外排。

其反應原理如下：

酸堿廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 酸堿廢水處理工藝流程圖

3.2 含鉻廢水處理工藝

含鉻廢水由廠區管網重力流入調節池中，通過自吸泵提升至含鉻廢水處理池進行處理，含鉻廢水處理池分為三部分：還原池、pH調整池、沉淀池。其中還原池投加還原藥劑亞硫酸氫鈉，含鉻廢水經過還原池（其還原池停留時間32min），六價鉻被還原為三價鉻，在pH調整池（停留時間32min）同氫氧根離子形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過板框壓濾機處理后，暫存于危廢在暫存間。含鉻廢水處理設施處理出水進入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達標外排。

其反應原理如下：

其處理工藝流程見圖2。

圖2 含鉻廢水處理工藝流程圖

3.3 化學鍍鎳廢水處理工藝

化學鎳廢水由廠區管網重力流入調節池中，通過自吸泵提升至化學鎳廢水處理池進行處理，化學鎳廢水處理池分為三部分：pH調整池、絮凝池、沉淀池。其中pH調整池投加氧化劑次氯酸鈉（pH調整池停留時間45min），對化學鎳廢水中的絡合物進行處理，實現破絡。在絮凝池投加絮凝劑及高效除鎳劑，使化學鎳廢水進行絮凝反應（絮凝池停留時間45min）。二價鎳同氫氧化物形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過板框壓濾機處理后，暫存于危廢在暫存間。化學鎳廢水處理設施出水進入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達標外排。

其反應原理如下：

其處理工藝流程見圖3。

圖3 化學鎳廢水處理工藝流程圖

3.4 電鍍鎳廢水處理工藝

電鍍鎳廢水首先經車間內電解裝置預處理后，初步去除鎳離子，然后由廠區管網重力流入調節池中，通過自吸泵提升至電鍍鎳廢水處理池進行處理，電鍍鎳廢水處理池分為三部分：pH調整池、絮凝池、沉淀池。其中pH調整池投加堿液，對電鍍鎳廢水中的進行pH調整（pH調整池停留時間30min）。在絮凝池投加絮凝劑及高效除鎳劑，使電鍍鎳廢水進行絮凝反應（絮凝池停留時間30min）。二價鎳同氫氧化物形成沉淀，通過沉淀池排至污泥濃縮池，通過板框壓濾機處理后，暫存于危廢在暫存間。電鍍鎳廢水處理出水進入綜合水池，同其他廢水一起通過淺層砂過濾器處理，達標外排。

經上述處理后的酸堿廢水、含鉻廢水、含鎳廢水進入綜合處理池（采取砂濾+調pH工藝）進一步去除重金屬等沉淀物，出水在總排口處與生活污水混合后達標排入橋西污水處理廠。

其電解原理如下：

陽極發生OH-還原反應：

2OH-=H2O+O+2e-；O原子生成O2，即O+O=O2；

陰極發生Ni2+氧化反應：

生成鎳原子：Ni2++2e=Ni；

H+還原反應：H++e=H；

H原子生成H2：H+H=H2

其處理工藝流程見圖4。

圖4 電鍍鎳廢水處理工藝流程圖

3.5 污泥處理工藝

項目中污泥含水率為80%左右，采用污泥濃縮機+板框壓濾機對污泥進行脫水，脫水后含水率可到60%以下。脫水后的污泥屬于含重金屬的危廢，暫存于危廢暫存間，委托有資質的危廢處理公司處置。

4 結論

本污水處理系統處理對象為重金屬廢水，重金屬廢水若不經處理直接排放，對生態環境和人畜健康將造成很大危害。本設計在分質處理原則下，采用化學法工藝處理含酸堿廢水、含鉻(Cr)廢水、含鎳(Ni)廢水，工藝可靠穩定，處理后的排放水能夠達到《電鍍污染排放標準》（GB21900—2008）。