电镀废水处理及回用工艺设计

摘 要 ：针对某电镀车间产生的废水水质实际情况，设计一套包含六价铬还原和铜离子、锌离子与铬离子沉淀的电镀废水处理及回用工艺，并通过实践验证了这一工艺的有效性与合理性。在生产制造业，时常有电镀废水产生和排出，若未能有效处理电镀废水，将对环境造成严重污染和破坏。传统处理工艺已经无法满足现实要求，亟须进行新工艺设计，在保证处理效果的同时，实现回用。

1 工艺设计

如果将生产制造铜质散热器作为核心，实际的生产制造时，很多黄铜件都要经过化学除油与酸洗，而且还有很多钢铁件需实施电镀加工，加工时会产生一定量电镀废水，废水中，往往含有很多有毒有害物质，如铁离子、锌离子、六价铬和铜离子等。若未能有效处理这些废水而直接排放，将造成极其严重的污染，甚至危害到水域附近居民身体健康。为有效消除这一污染，减少有害物质，需要分析并制定合理可行的处理流程及参数。电镀废水处理基本流程如图1所示。

1.1 废水水质

以某电镀车间产生的废水为例，其水质情况为 ：（1）六价铬离子含量在1.0~7.0 mg/L范围内，不符合国家标准（不超过0.5 mg/L）；（2）总铬含量在2.0~14.0 mg/L范围内，不符合国家标准（不超过1.5 mg/L）；（3）铜离子含量在9.0~950.0 mg/L范围内，不符合国家标准（不超过1.0 mg/L）；（4）锌离子含量在16.0~1 800.0 mg/L范围内，不符合国家标准（不超过5.0 mg/L）；（5）pH值在2~12范围内。

1.2 六价铬还原

对于化学沉淀法，其基本原理为先在弱酸环境下将六价铬还原成三价铬，再将pH值调整至7以上，促使三价铬形成沉淀物。还原时，pH值应控制在1.5~2.5范围内，不同金属离子的沉淀pH值有所不同，具体为 ：（1）当pH值为5.5时，三价铬离子开始沉淀，当pH值在6.3~6.5范围内时，三价铬离子大量沉淀，当pH值为9.2时，三价铬离子重新溶解 ；（2）当pH值为5.8时，铜离子开始沉淀，当pH值为7.5时，铜离子大量沉淀 ；（3）当pH值为7.6时，锌离子开始沉淀，当pH值为8.3时，锌离子大量沉淀，当pH值超过11时，锌离子开始溶解 ；（4）当pH值为2.8时，三价铁离子开始沉淀，当pH值为3.5时，三价铁离子大量沉淀。

根据以上pH值范围，先添加酸将pH值调整至1.5~2.5开始对六价铬实施还原，再添加碱促使生成的三价铬开始生成沉淀。此时需要耗费大量酸、碱，提高成本，并且还会产生大量的污泥。对此，将硫酸亚铁作为还原剂，能有效解决这一问题，这是因为该还原剂基本不会受到pH值作用影响，充分利用此特点在当pH值小于或等于6.5时，无须对pH值进行调整，即可完成六价铬还原。二价铁氧化生成三价铁以后，和其他金属离子共同存在的实际情况下，沉淀产生pH值将有所降低。氢氧化铁能实现絮凝，为后续絮凝沉淀奠定良好基础。充分借助硫酸亚铁与三价铁各自优势，可将发生絮凝沉淀时的pH值调整至6~8，这即为从排水口中流出的废水pH值。

根据以上原理，对废水实施还原处理，结果为 ：

（1）1#水样：pH值为6.0，经处理后，铬含量变为0.002 mg/L；

（2）2#水样：pH值为6.5，经处理后，铬含量变为0.004 mg/L；

（3）3#水样：pH值为7.0，经处理后，铬含量变为0.016 mg/L；

（4）4#水样：pH值为7.5，经处理后，铬含量变为0.006 mg/L；

（5）5#水样：pH值为8.0，经处理后，铬含量变为0.005 mg/L；

（6）6#水样：pH值为9.0，经处理后，铬含量变为0.007 mg/L。

可见，将硫酸亚铁作为还原反应的还原剂，能克服pH值造成的影响和干扰，同时减少运行过程中的成本。

1.3 铜离子、锌离子与铬离子沉淀

如前所述，这三种金属离子开始大量产生沉淀的pH值在6~9范围内，当三价铁离子和其他金属离子一同存在时，通常6~9的pH值范围即可符合国家标准。相关试验结果为 ：

（1）1#水样，pH值为6.0，铜、锌、三价铬和总铬含量分别为0.60、0.025、0.020和0.032 mg/L；

（2）2#水样，pH值为7.0，铜、锌、三价铬和总铬含量分别为0.89、0.200、0.004和0.087mg/L；

（3）3#水样，pH值为8.0，铜、锌、三价铬和总铬含量分别为0.36、0.025、0.004和0.022 mg/L；

（4）4#水样，pH值为9.0，铜、锌、三价铬和总铬含量分别为0.30、0.025、0.002 和0.025 mg/L。

为加快沉淀速度，保证沉淀效率，需要选择适宜的絮凝剂。经对比试验可知，可采用PAM与PAC混合而成的絮凝剂。

以水质情况为依据，通过试验将PAC用量控制在0.1~0.2 g/L范围内，将PAM用量控制在0.002~0.004 g/L范围内。相比之下，PAM用量相对较小，生成沉淀的速度快，已经破坏的絮凝物可以二次絮凝，且具有良好的滤渣脱水性。其中，二次絮凝对本工程尤为重要，因为处理厂的反应池较低，而沉淀池很高，要采用泵机把废水传输到沉淀池，提升时絮凝物必定遭到破坏，若没有这一特点，则无法再次生成沉淀。为保证沉淀效率，按照浅层沉淀基本理论，随池深的不断减小，沉淀效率将越来越高，通过对蜂窝斜管的设置能缩短沉淀的用时，使出水水质达到预期。

此外，为进一步保证回用水整体质量，需要对完成沉淀的水实施二次过滤，到满足回用要求为止。

1.4 工艺流程

工艺流程如图2所示。

图2的工艺流程中 ：①隔油池主要具备三种功能，分别为调节、隔油与储水 ；②向反应池中添加的碱，均从车间生产的废碱产生，通过对这部分废碱的合理应用，除了能将车间生产时使用的水的pH值控制在6.5以内，为直接的还原反应创造良好条件，还能减少新碱的实际用量，从而真正实现以废治废根本目标。

2 处理效果

因将硫酸亚铁作为还原反应的还原剂，所以能使六价铬离子发生还原反应的pH值调整至6.5及以下，此时无需再对pH值进行调整即可完成处理，并减少了酸和碱的使用量。此外，在还原剂反应生成氢氧化铁后，还可实现絮凝，减少絮凝剂实际用量，进一步降低成本，最终取得既满足处理质量又节省处理成本费用的良好效果。处理工艺参数如表1所示。

3 结语

该处理方法主要具有下列优势 ：减少环境破坏与污染，尤其是废水当中的重金属，使其能符合国家相关标准要求 ；实现废碱回用，在保证废水为弱酸性的同时，促进还原反应不断进行；仅需新建一座处理站，大幅节省了工程建设费用。