电镀废水处理技术 11页

《工业废水处理技术》论文——金属类工业废水处理题目：电镀废水处理技术系部：材料与环保学院班级：环境监测与治理技术131班学号：20130403211048姓名：赵晓倩n成都纺织高等专科学校n电镀废水处理技术摘要电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技术。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣，已成为一个重污染行业。鉴于铬污染的严重危害性，污水综合处理排放标准规定总铬与Cr（VI）的最高允许排放溶度分别为1.5mg/L和0.5mg/L。在控制排放溶度与总量的同时，发展高效、经济的水处理工艺成为研究的热点。前言据了解，我国的电镀工厂大约有一万多家，每年排放的电镀废水约40亿m2.含Cr（VI）废水是电镀行业的主要废水来源之一。Cr（VI）具有强毒性，是国际抗癌眼睛中心和美国毒理学组织公布的致癌物，具有明显的致癌作用，Cr（VI）化合物在自然界不能被微生物分解，具渗透前移性较强，对人体有强烈的致敏作用。因此，对含Cr（VI）电镀废水的妥善处理，是电镀行业中一个必须解决的环境问题。除了少部分国有大型企业、三资企业及新建的正规专门电镀厂拥有国际先进水平的工艺设施，大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备，操作方式以手工操作为主。我国电镀行业存在的主要问题有： （1）厂点多、规模小，专业化程度低。（2）装备水平低。表现在一方面缺少机械装备，以手工操作为主；另一方面是技术装备水平不高，自动化程度低，可靠性差，产品质量部稳定。（3）管理水平较低，经济效益较差。（4）电镀污染治理水平低，有效治理率低。（5）经营粗放，原材料利用率低。一大部分甚至绝大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物。在清洁生产审计中调查的10条电镀加工线中，平均用水量为0.82t/m2，是国外的10倍。In目录摘要I前言I1、废水来源12、废水特性及分类12.1废水特性12.1.1前处理12.1.2镀层漂洗12.1.3镀层后22.1.4电镀废液22.2废水分类23、废水排放及排放标准33.1废水排放33.1.1电镀行业实行清洁生产33.1.2镀件预处理机械抛光（磨光或滚光）33.1.3除油33.1.4浸蚀33.1.5电镀生产过程及各镀种的水质43.1.6烘干入库43.1.7退镀43.2排放标准44、电镀废水的一些处理方法54.1气浮法54.2离子交换法54.3电解法64.4萃取法65、含铬废水处理工艺6参考文献7In1、废水来源(1)镀件清洗水；(2)废电镀液；(3)其他废水，包括冲刷车间地面，刷洗极板洗水，通风设备冷凝水，以及由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的“跑、冒、滴、漏”的各种槽液和排水；(4)设备冷却水，冷却水在使用过程中除温度升高以外，未受到污染。(5)金属表面处理：金属表面处理包括表面处理前的清理、电镀、钝化膜保护、机械加工及涂料覆盖等，主要以电镀为主。2、废水特性及分类2.1废水特性2.1.1前处理对于金属基体材料，其电镀的可分为：1）（包括磨光、抛光、喷砂、滚光、刷光等）2）（包括除油、除锈和侵蚀等）3）电化学处理（包括电化学除油和电化学侵蚀等）除油过程中常用碱性化合物如NaOH、Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3等，对于油污特别严重的零件有时还用煤油、汽油、丙酮、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等有机溶剂除油，再进行化学碱性除油。为去除某些矿物油，通常在除油液中加一定量的乳化剂，如OP乳化剂、AE乳化剂、三乙醇胺油酸皂等。因此除油过程中产生的清洗废水以及更新废液都是碱性废水，常含有油类及其它有机化合物。酸洗除锈常用的有盐酸、硫酸，为防止镀件基体的腐蚀，常加入某些缓蚀剂如硫脲、磺化煤焦油、乌洛托品联苯胺等。酸洗除锈过程产生的清洗水一般酸度都较高，含有重金属离子及少量有机添加剂。前处理废水是电镀废水处理中的重要组成部分，约占电镀废水总量的50%，废水中含有一定的盐份、游离酸、有机化合物等，组分变化很大，随镀种、前处理工艺以及工厂管理水平等而变。2.1.2镀层漂洗镀层漂洗水是电镀作业中重金属污染的主要来源。电镀液的主要成分是金属盐和络合剂，包括各种金属的硫酸盐、氯化物、氟硼酸盐等以及氰化物、氯化铵、6n氨三乙酸、焦磷酸盐、有机膦酸等。除此之外，为改善镀层性质，往往还在镀液中添加某些有机化合物，如作为整平剂的香豆素、丁炔二醇、硫脲，作为光亮剂的有糖精、香草醛、苄叉丙酮、对甲苯磺酰胺、苯磺酸等。因此镀件漂洗废水中除含有重金属离子外，还含有少量的有机物。漂洗废水的排放量以及重金属离子的种类与浓度随镀件的物理形状、电镀液的配方、漂洗方法以及电镀操作管理水平等诸多因素而变。特别是漂洗工艺对废水中重金属的浓度影响很大，直接影响到资源的回收和废水的处理效果。2.1.3镀层后镀层后处理主要包括漂洗之后的钝化、不良镀层的退镀以及其他特殊的表面处理。后处理过程中同样产生大量的重金属废水。一般来说，常含有Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等重金属；H2SO4、HCl、H3BO3、H3PO4、NaOH、Na2CO3等酸碱物质；甘油、氨三乙酸、六次甲基四胺、防染盐、醋酸等有机物质。总的来说，这类镀层后处理废水复杂多变，水量也不稳定，一般都与混合废水或酸碱废水合并处理。2.1.4电镀废液电镀、钝化、退镀等电镀作业中常用的槽液经长期使用后或积累了许多其他的金属离子，或由于某些添加剂的破坏，或某些有效成分比例失调等原因而影响镀层或钝化层的质量。因此许多工厂为控制这些槽液中的杂质在工艺许可的范围内，将槽液废弃一部分，补充新溶液，也有的工厂将这些失效的槽液全部弃去。这些废弃的各种浓度液一般重金属离子浓度都很高，积累的杂质也很多，不仅污染物的种类不同，而且主要污染物的浓度、其他金属杂质离子的浓度以及溶液介质也都往往有较大的差异。这些差异决定了这些废水的处理技术上的多样性和工艺上的特殊性。2.2废水分类当前国内处理电镀废水主要是先将其分成3类，一.含铬废水主要用还原来处理六价铬。二.含氰废水主要用破氰来处理。6n三.其他废水包括铜，镍，锌等。3、废水排放及排放标准3.1废水排放大多数电镀厂系综合性多镀种作业，涉及铬、镍、锌、铜等多镀种，从被镀件种类可分为金属镀件和塑料镀件，含氰电镀工艺落后虽然大部分淘汰，但亦有不少电镀厂仍在沿用。一般电镀厂的生产工艺如下：电镀生产工艺主要为机械抛光（磨光或滚光）→除油→酸浸蚀→电镀→烘干→合格产品入库不合格产品退镀3.1.1电镀行业实行清洁生产清洁生产是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。3.1.2镀件预处理机械抛光（磨光或滚光）主要是借助于特制机械利用机械中的磨光轮或带（或是磨料去除某些镀件采用滚筒加磨料去锈）去掉被镀件上的毛刺、划痕、焊瘤、砂眼等，以提高被镀件的平整度提高镀件质量。此段工序无废水排放。3.1.3除油金属制品的镀件，由于经过各种加工和处理，不可避免的会粘附一层油污，为保证镀层与基体的牢固结合，必须清除被镀件表面上的油污。除油工艺有很多种，主要采用有机溶剂除油，其工艺如下：抛光后零件→清水洗→有机溶剂除油槽→清水槽→清水冲洗该段工序中废水主要来源于清水冲洗过程，水质PH值在8.5—10之间。3.1.4浸蚀除油后的零件，表面上往往有很多的锈和比较厚的氧化膜，为了获得光亮的镀层，使镀层与基体更好的结合，就必须将零件上的锈和氧化膜去除掉，经过酸浸泡后还可以活化零件表面。其工艺如下：6n除油后零件→酸水槽→回收槽→清水槽→清水冲洗该工段废水主要来源于清水冲洗过程，废水中含有大量的铁离子，PH值在2~5之间。3.1.5电镀生产过程及各镀种的水质其生产工艺一般为：浸蚀处理后零件→电镀槽→回收槽→清水槽→清水冲洗。该工段废水主要来源于清水冲洗过程，废水中含有相应的金属离子或氰化物，在氰化镀铜冲洗水中含有氰化物和铜离子；镀铬冲洗水中含有六价铬；镀镍冲洗水中含有镍离子等。冲洗水中根据镀种的不同出水进行分流处理，如含氰废水分流后经过二级破氰、调PH值，固液分离后可达标排放；含铬废水分流后经过还原反应，再经过中和、固液分离后可达标排放。3.1.6烘干入库该工序主要是借助于机械和自然能、热能将电镀冲洗后的零件表面的水分烘干，以免生锈和氧化膜的破坏。该段工序无废水排放。3.1.7退镀退镀工艺有化学浸渍和阳极电解两种方法，其工艺为：不合格镀件→退镀槽→回收槽→清水槽→清水冲洗。该工段废水PH为2~6之间，废水主要来源于退镀后的漂洗水。退镀漂洗水可以进入各自废水池进行处理，但不可直接进入废水混合处理池，应先单独预处理后排入到相应的废水处理支流。3.2排放标准规定了电镀企业水和大气污染物排放限值、监测和监控要求。为促进区域经济与发展，推动经济结构的调整和经济增长方式的转变，引导电镀生产工艺和污染治理技术的发展方向，本标准规定了水污染物特别排放限值。电镀企业排放恶臭污染物、环境噪声适用相应的国家污染物排放标准，产生固体废物的鉴别、处理和处置适用国家固体废物污染控制标准。自本标准实施之日起，电镀企业水和大气污染物排放控制按本标准的规定执行，不再执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中的相关规定。4、电镀废水的一些处理方法6n当前一般采用物化法处理。处理方法较多，有效的也不少，但可以做到整体达标的并不多。但做的好的也是有的，如，陕西福天宝公司的DTCR—重金属离子捕集剂，它通过DTCR与废水中重金属离子形成一种大分子的螯合物，然后经过絮凝，可以很好的去除电镀废水中的重金属离子，并达到国家标准。电镀和金属加工业废水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。污染物经金属漂洗过程又转移到漂洗水中。酸洗工序包括将金属（锌或铜）先浸在强酸中以去除表面的氧化物，随后再浸入含强铬酸的光亮剂中进行增光处理。该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等，毒性较大，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。因此，对电镀废水必须认真进行回收处理，做到消除或减少其对环境的污染。电镀废水处理设备由调节池、加药箱、还原池、中和反应池、pH调节池、絮凝池、斜管沉淀池、厢式压滤机、清水池、气浮反应，活性炭过滤器等组成。主要有以下几种方法。4.1气浮法气浮法是向水中通入空气，产生微小气泡，由于气泡与细小悬浮物之间黏附，形成浮选体，利用气泡的浮升作用，上浮到水面，形成泡沫或浮渣，从而使水中的悬浮物质得以分离。按照气泡产生方式的不同，可分为充气气浮、溶气气浮和电解气浮三类。气浮法是代替沉淀法的新型固液分离手段，1978年上海同济大学首次应用气浮法处理电镀重金属废水处理获得成功。随后，因处理过程连续化，设备紧凑，占地少，便于自动化而得到了广泛的应用。气浮法固液分离技术适应性强，可处理镀铬废水、含铬钝化废水以及混合废水。不仅可去除重金属氢氧化物，而且可以去除其他悬浮物、乳化油、表面活性剂等。气浮法用于处理镀铬废水的原理是：在酸性的条件下硫酸亚铁和六价铬进行氧化还原反应，然后在碱性条件下产生絮凝体，在无数微细气泡作用下使絮凝体浮出水面，使水质变清。4.2离子交换法离子交换法主要是利用离子交换树脂中的交换离子同电镀废水中的某些离子进行交换而将其除去，使废水得到净化的方法。6n国内用离子交换技术处理电镀废水是从20世纪60年代开始进行试验研究的，到70年代末，因为迫切需要解决环境污染问题，这一技术得到了很大发展，当前已成为处理电镀废水和回收某些金属的有效手段之一，也是使某些镀种的电镀废水达到闭路循环的一个重要环节。但是采用离子交换法的投资费用很高，系统设计和操作管理较为复杂，一般的中小型企业难以适应，往往由于维修、管理等不善而达不到预期的效果，因此，在推广应用上受到了一定的限制。当前，国内对含铬、含镍等电镀废水采用离子交换法处理较为普遍，在设计、运行和管理上已有较为成熟的经验。经处理后水能达到排放标准，且出水水质较好，一般能循环使用。树脂交换吸附饱和后的再生洗脱液经电镀工艺成分调整和净化后能回用于镀槽，基本实现闭路循环。另外，离子交换法也可用于处理含铜、含锌、含金等废水。4.3电解法电解法主要是使废水中的有害物质通过电解过程在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应，转化成无害物质；或利用电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，然后分离除去或通过电解反应回收金属。国内在20世纪60年代开始用电解法处理电镀含铬废水，70年代末对含银、铜等废水进行实验研究，回收银、铜等金属，取得了很好的效果。电解法处理电镀废水一般用于中、小型厂，其主要特点是不需投加处理药剂，流程简单，操作方便，占生产场地少，同时由于回收的金属纯度高，用于回收贵重金属有很好的经济效益。但当处理水量较大时，电解法的耗电较大，消耗的铁极板量也较大，同时分离出来的污泥与化学处理法一样不易处置，所以已较少采用。4.4萃取法萃取法是利用一种不溶于水而能溶解水中某种物质(称溶质或萃取物)的溶剂投加入废水中，使溶质充分溶解在溶剂内，从而从废水中分离除去或回收某种物质的方法。萃取操作过程包括混合、分离和回收三个主要工序。5、含铬废水处理工艺6n含铬废水： 在酸性条件下，六价铬主要以Cr2O7形式存在。 在还原槽中，调整PH值为2～3，投加亚硫酸盐将六价铬还原成三价铬，在反应槽中，调整PH值为8～10.5，使之生成氢氧化物沉淀。 反应方程式如下： 2H2Cr2O7+3H2SO4+6NaHSO3=2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+8H2O Cr2(SO4)3+6NaOH=2Cr(OH)3↓+3Na2SO4参考文献[1]冯立明.电镀工艺与设备[M].北京：化学工业出版社，2005 [2]孟祥国，胡国飞. 重金属废水处理.[3]唐受印，戴友芝等. 废水处理工程.北京：化学工业出版社，1998 [4]张允诚. 电镀手册（上册）[5]张林生.电镀废水处理及回用技术手册[6]贾金平，谢少艾，陈红锦.电镀废水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，20036