苏启元 涂火燕

(南昌青山湖污水处理有限公司，江西 南昌 330096)

深圳市宝安区某镀膜有限公司，主要进行钟表、首饰、电子、五金产品等金属配件的表面处理、电镀、喷涂、抛光、镀膜等加工服务。近年来，随着公司规模的扩大，生产废水量相应增大，废水中有毒、有害污染物未经处理直接排放严重污染了环境。应厂方要求对该公司的电镀废水处理进行设计。

1 工程概况

该公司废水主要是电镀废水，日排放总量为100m3/d，主要污染物为酸碱、重金属铜离子、络合铜离子、镍离子、铬离子、氰化物、有机物以及悬浮物等，水质复杂，成分不易控制[1]，在设计时考虑将电镀废水分成四类进行处理，分别是：酸碱综合废水、含氰废水、含铬废水、焦铜废水，废水水量见表1。按照环保主管部门的要求，出水执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级排放标准。相关指标分别见表2、表3。

表1 电镀废水水量

注：根据厂家要求1 d按5 h运转。

表2 含氰、含铬废水设计进水、出水水质

表3 酸碱综合废水、焦铜废水设计进水、出水水质

2 设计方案及工艺流程

2.1 工艺流程的确定

目前，国内外电镀废水处理的方法主要有：离子交换法，化学法，铁氧体法，生物法等[1-4]，而国内多采用化学法，该法技术成熟，效果稳定可靠，较适合小型电镀厂的废水处理，本工程也采用化学法。

电镀车间、各类金属(或塑料)零件表面处理及印制板车间排放的废水依据其污染物不同需采用不同的处理方法。

氰化电镀过程中产生的废水称为含氰废水，由于氰根离子毒性大，且形成的络合物较稳定，所以含氰废水分质单独设计一个预处理系统先进行破氰处理，将氰根离子氧化去除，破氰后的含氰废水与其他电镀废水混合处理；含铬废水来源于镀铬、钝化、铝阳极氧化等镀件的清洗水，主要污染物为六价铬离子，六价铬离子在酸性条件下以Cr2O72-的形式存在，在碱性条件下经CrO42-的形式存在，所以须分质单独设计一个预处理系统将含铬废水中六价铬离子还原成三价铬离子，在碱性条件下直接生成氢氧化物沉淀，然后再与其他电镀废水混合处理；焦铜废水中主要含有络合铜离子，通过采用先在碱性条件下用硫化亚铁进行破络处理，最后与其他电镀废水以及酸碱综合废水一起进行化学混凝沉淀处理。具体工艺流程见图1。

2.2 工艺流程说明

2.2.1 酸碱综合废水的处理

根据设计的工艺流程，从车间排出的酸碱废水、镀铜、镍废水混和在一起排入综合废水调节池，混和均衡后由泵打入混凝反应池。在混凝反应池通过内设的pH自动控制系统和磁力泵自动控制碱的加入，调节废水的pH至9.5-10，同时加入混凝剂和助凝剂。经混凝反应后的废水排入沉淀池进行固液分离。上清液排入过滤池进行过滤，滤后直接流入pH回调池，通过pH自动控制系统和磁力泵自动控制酸的加入，调节废水的pH至6-9，最后废水排入标准排放口，经检查和计量后排放。而沉降于沉淀池污泥斗中的污泥则定期排入污泥浓缩池，经自然浓缩后由泵打入板框压滤机进行脱水处理，浓缩后的上清液以及压滤出的滤液排回废水调节池进行再处理。

图1 电镀废水处理工艺流程图

2.2.2 含氰废水的处理

车间排出的含氰废水先排入含氰废水调节池，经混和均衡后由泵打入氧化池进行破氰反应。具体分两步：在第一氧化池内，通过pH控制系统控制碱的加入，调节废水的pH大于10，同时，通过ORP自动控制系统控制氧化剂的加入，调节废水的ORP值大于350 mV，将CN-氧化成CNO-；在第二氧化池内，通过pH控制系统自动控制酸的加入，调节废水的pH为7-8，同时，通过ORP自动控制系统控制氧化剂的加入，使废水的ORP值大于650 mV，将CNO-进一步氰化成N2和CO2扩散到空气中，消除氰化盐对环境的污染。经上述两步破氰反应后的含氰废水排入综合废水调节池，与酸碱混和废水一起进行后续工序的处理。

反应机理：

第一阶段为不完全氧化，将氰氧转化成氰酸盐，反应式如下：

CN-+OCl-+H2O→CNCl+2H-

(1)

CNCl+2OH-→CNO-+Cl-H2

(2)

其反应速度取决于 pH 值 、温度和有效氯浓度 。

第二阶段为完全氧化阶段——将氰酸盐进一步氧化分解成二氧化碳和氮气，反应式如下：

CNO-+ClO-+H2O→CO2↑+N2↑+3Cl-+2OH-

(3)

2.2.3 含铬废水的处理

车间排出的含铬废水首先排入含铬废水调节池，经混和均衡后由泵打入还原池进行还原反应。在还原池内，通过pH控制系统自动控制酸的加入，调节废水的pH小于3，同时，通过ORP自动控制系统控制还原剂的加入，使废水的ORP值达到250-300 mV，将六价铬离子还原成三价铬离子。经还原后的含铬废水则排入综合废水调节池，与酸碱综合废水一起进行后续工序的处理。

2.2.4 焦铜废水的处理

车间排出的焦铜废水首先排入焦铜废水调节池，通过pH控制系统和ORP自动控制系统调节pH为10-11，ORP为-70至-100 mV，混合均衡后进入破络反应池，通过投加药物搅拌使Cu2+离子沉淀，破络后的废水与酸碱混和废水一起进行后续工序的处理。

3 工艺设计

3.1 废水调节池

收集电镀车间的废水。本工艺设调节池四座，为综合废水调节池、含氰废水调节池、含铬废水调节池及焦铜废水调节池各一座，分别收集不同污染物产生的废水。调节池均为地下式矩形钢筋混泥土池，因废水具有腐蚀性，故池内做相应防腐处理，除焦铜废水的调节时间为5 h外，其余均为6h。设计综合废水调节池有效体积为60.0m3，尺寸为L×B×H=6.0 m×4.0 m×2.5 m；含氰废水调节池流量为3.0 m3/h，有效体积为12.0 m3，尺寸为L×B×H=4.0 m×1.2 m×2.5 m；含铬废水调节池流量为4.0 m3/d，有效体积为24.0 m3，尺寸为L×B×H=4.0 m×2.4 m×2.5 m；焦铜废水调节池流量为3.0 m3/d，有效体积为10.0 m3，尺寸为L×B×H=4.0 m×1.0 m×2.5 m，每座调节池底部设空气搅拌装置。

3.2 混凝反应池

该池分成三座小池，分别为pH调节池、快混池和慢混池，不同镀种和不同污染物产生的废水与所投加的药剂发生化学反应，生成易于后续处理的氢氧化物絮体；混凝反应池为地上式矩形钢筋混泥土池，池内进行防腐处理。设计停留时间为20 Min，流量为10.0 m3/h，有效体积为3.3 m3，内部尺寸为L×B×H= 3.5 m×1.0 m×1.0 m，pH调节池内设机械搅拌装置和pH控制系统各一套，快混池和慢混池内安装机械搅拌装置各一套。

3.3 破氰氧化池

分两级破氰，投药混合后的含氰废水在一级破氰池内，CN-被氧化成CNO-；在二级破氰池内CNO-进一步被氰化成N2和CO2扩散到空气中，消除了氰化盐对环境的污染。

破氰池为矩形混泥土池，设计停留时间为40 h，有效体积为1.33 m3，内部尺寸为L×B×H=2.0 m×2.0 m×1.0 m，每级破氰池内均装有机械搅拌装置、pH自动控制系统以及ORP控制系统各一套，以控制反应条件和反应程度。

3.4 还原池

分两格，先调节含铬废水的pH值，为铬离子的去除创造必要的条件，然后六价铬离子被还原成三价铬离子。还原池为矩形矩形砖混土池。设计停留时间为40 min，有效体积为2.7 m3，内部尺寸为L×B×H=3.0 m×1.0 m×1.0 m，池内安装机械搅拌装置、pH和ORP自动控制系统各一套，以控制pH和反应程度。

3.5 焦铜破络反应池

分两格，先调节焦铜废水的pH值，为Cu2+离子的去除创造必要的条件，然后投加药物搅拌使Cu2+离子沉淀。该池为矩形砖混泥土池，设计停留时间为40 min，有效体积为1.33 m3，内部尺寸为L×B×H=2.0 m×1.0 m×1.0 m，池内安装机械搅拌装置、p(和ORP自动控制系统一套，以控制pH和反应程度。

3.6 综合沉淀池

含氰、含铬、焦铜废水和酸碱综合废水经过反应后，进入沉淀池，反应阶段形成矾花，依靠重力作用沉淀下来，实现泥水分离。斜管式沉淀池一座，钢筋混泥土结构，地上式，池内防腐，设计表面负荷q=0.50 m3/m2·h，沉淀池平面尺寸为L×B=6.2 m×3.5 m，直统高(直统=2.5 m，斜板部分容积Ve=18.3 m3，澄清部分总容积Vc=31.0 m3，该池进水方向均为逆向流，池内放置斜管，管孔径为60 mm，倾角为60度。

3.7 过滤池

废水经沉淀池分离后水中仍含有没沉降的悬浮胶体物质，通过过滤池，废水中的悬浮物质被截留而去除。该池为砖混泥土结构，设计过滤面积为S=4 m2，滤速为U=2.5 m/h，内部尺寸为L×B×H=2.8 m×1.9 m×2.8 m。

3.8 污泥浓缩池

污泥浓缩池做污泥浓缩调储用，为矩形钢筋混泥土池，地下式，下部设污泥斗，储泥时间为12h，内部尺寸为：L×B×H= 4.0 m×1.5 m×2.5 m。

3.9 pH回调池

pH回调池做回调处理后废水的pH值用，该池为地上式砖混泥土池，设计停留时间为15min，有效体积为：V=2.5 m3，内部尺寸为L×B×H=1.45 m×1.35 m×1.4 m，池内装有pH自动控制系统一套，并设机械搅拌装置一套。

3.10 清水池

1座，地上式砖混泥土结构，内防腐，设计停留时间为15min，有效体积为V=2.5m3，内部尺寸为L×B×H=1.45 m×1.35 m×1.4 m，贮存处理后废水。

3.11 标准排放口

做处理后废水排放用，砖彻结构，地上式，内部尺寸为L×B×H=3.5 m×0.8 m×0.8 m。

4 工程特点

(1)该工艺设计综合考虑了含氰、含铬废水、焦铜废水的性质，简化了处理工艺，整个处理过程所用设备较少、造价低。

(2)在设计过程中，将破氰氧化反应池和还原池建在一起。将碱化反应器、絮凝反应器和沉淀反应器合建在一起。使整个处理工艺更加紧凑。施工及操作管理方便，占地面积小。

(3)应用pH/ORP自动控制仪表通过传感器对各个处理环节实现自动控制，确保废水治理能稳定地进行。

(4)工艺采用的是传统的化学法，技术成熟、操作简单、效果稳定可靠，能承受大水量和高浓度负荷的冲击。

5 运行效果

根据现场调试，处理后出水pH为6.5-8.5，SS、CODcr分别为45 mg/L、60 mg/L，Cr6+、Ni+浓度分别为0.41 mg/L和0.60 mg/L，CN-，Cu2+，Zn2+浓度分别为0.29 mg/L、0.44 mg/L和1.00 mg/L，达到了广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级排放标准和国家《综合污水排放标准》(GB8978-1996)中第一类和第二类污染物的排放要求。

6 结论

本工程实例显示，采用先分质处理再混合处理的方法处理含氰及多种重金属的电镀废水是可行的，出水水质指标均低于国家污水排放标准。 该方法处理的废水不但出水水质好，具有良好的环境效益，而且占地小，投资少，也具有较好的经济效益，同时运行效果稳定可靠，操作简单，有很高的推广价值。