摘要：本文介紹電凝聚—錳秒過濾法處理電鍍混合廢水技術的原理、工藝流程和中試結果，并該對技術進行了經(jīng)濟分析與技術比較。采用該技術可使處理后出水不僅能達到排放標準，而且能不降級重復循環(huán)回用于原崗位；回用水處理成本大大低于目前常用的化學沉淀法的處理成本；水的回用率達80%以上。

目前，對于電鍍廢水的處理不僅要求能滿足無害化排放、且做到處理后的水能夠回用于生產(chǎn)。這就要求水中各種重金屬離子的含量和鹽的積累都能滿足回用要求。國內(nèi)外已有這方面的研究報道，這些研究多數(shù)采用化學沉淀法。本文所提出的電凝聚—錳砂過濾的處理流程是作者在北京科委“八五”重點項目“電鍍混合廢水的再生和回用”示范工程中首次研究采用的。于1994年10月通過了由北京市科委組織的專家鑒定。專家們一致認為，電凝聚加錳砂過濾處理電鍍混合廢水技術在國內(nèi)屬首創(chuàng)，處理后水的平均回用率在80%以上；處理工藝先進可靠，節(jié)水明顯，具有顯著的經(jīng)濟效益。本文著重介紹該項研究中處理量為4.5m³/h的生產(chǎn)性試驗。

1 原理

電凝聚法是利用鐵陽極在電場作用下溶出的Fe²⁺被溶液中Cr⁶⁺或O₂氧化成Fe³⁺。Fe²⁺和Fe³⁺在水中發(fā)生水解和縮聚反應，形成不同形態(tài)的羥基產(chǎn)物來強烈吸附水中金屬離子并共同沉淀。水中增加的OH^-也可與重金屬離子形成氫氧化物沉淀而被除去。由于在處理過程中，水中只增加了Fe²⁺，而其又大部分以沉淀形式被除去，所以可有效地控制水中含鹽量，不僅不增加反而可能降低，滿足水回用的要求。

2 試驗水質(zhì)及工藝流程

2.1 混合廢水水質(zhì)及來源

電鍍混合度水主要來自電鍍生產(chǎn)過程中鍍件清洗。鍍液過濾、廢棄、更新以及跑冒滴漏和地面沖洗等混合而成的廢水。其成分復雜，各種重金屬離子濃度較低，偏酸性，而且隨電鍍工藝、鍍種及單一鍍種廢水回收處理方法的不同而異，各廠甚至同一廠不同時間排放的電鍍混合廢水的成分也有很大差異。本試驗研究所采用的廢水來自北京某生產(chǎn)電子元件的專業(yè)工廠。廢水水質(zhì)見附表。

附表 電鍍混合廢水成分

pH	Cr6+(mg/L)	Ni2-(mg/L)	Cu2+(mg/L)	Fe2+(mg/L)
3-8	3-20	2-10	5-30	1-5

2.2 試驗工藝流程

試驗工藝流程見附圖。

3 試驗內(nèi)容及結果

3.1 處理效果工藝試驗

a.全流程處理效果試驗。

從試驗數(shù)據(jù)看，經(jīng)全流程處理的廢水鉻平均去除率在98.3%，出水均小于1.0mg/L，而且穩(wěn)定；其次是銅，平均去除率為92.7%，效果也基本穩(wěn)定，在較高進水濃度下仍能達到很高的去除率，基本保證出水小于1.0mg/L；鎳的去除則不太穩(wěn)定，高為94.4%，低為44.4%，與進水濃度有關，平均去除率為75.6%。為了增強效果，又將極板面積增加30%進行試驗。結果幾種金屬離子的去除率普遍提高，出水全部小于1.0mg/L。鎳的去除率也得到顯著提高，平均為93.4%。

b.電凝聚加斜管沉淀處理效果試驗。

從沉淀池出水處取樣分析，采用電凝聚加斜管沉淀的部分處理流程水中鉻的去除率可達95.6%，鎳平均去除率為71.5%，銅的平均去除率為92.1%，多數(shù)情況下都可達到排放標準。因此，當進水污染物濃度較低時，除回用部分外其余可直接從這里排放，從而省略過濾工藝，降低處理成本。

c.錳砂濾罐過濾效果試驗。

取濾罐進出水水樣分析，從結果看，沉淀出水含有的殘留的鉻、鎳、銅及大量的鐵經(jīng)錳砂過濾后平均有45.5%的鉻，55.7%的鎳， 60.1%的銅和85%的鐵被除去。

3.2 循環(huán)回用工藝試驗

廢水經(jīng)全流程處理后送入電鍍車間，回用于酸洗、堿洗及各鍍種鍍后漂洗等工序，攜帶污染物后再流回中和池進入下一個處理過程。保持廢水總量25m³，運行7h完成一次循環(huán)。每次循環(huán)排放總量的20%，再以自來水補充至原水量。取每一次循環(huán)進出水水樣化驗，同時收集回用水清洗的鍍件樣品進行檢驗，考察回用效果。

a.鍍件清洗試驗結果。

數(shù)次鍍銀和鍍錫件清洗試驗證明，由回用水清洗過的鍍件組裝出的成品，經(jīng)檢驗全部合格。這說明處理后水可回用于原崗位，即鍍件清洗。

b.鹽積累情況。

本試驗過程中水的回用率為80%，自來水的TDS經(jīng)檢測為0.315g/L。根據(jù)小試得出的公式，計算出理論，上以這樣的方式循環(huán)回用水中總固體應為0.558g/L。本試驗經(jīng)8次循環(huán)后實測總固體為0.555g/L，與理論計算基本相符。

4 分析討論

4.1 經(jīng)濟分析

本文方法與化學沉淀法進行可比部分的成本分析計算。電凝聚工作電流100~160A，電價按0.51元/kW.h計，極板價格為 4000元/t，PAM按2g/m³水投量計算，價格為16元/kg，自來水為0.80元/m³，則全部費用為：每m³水極板費用0.21元；電費0.62元；PAM費用0.032元；自來水費0.04元。總計費用為0.90元/m³。若水回用率按80%計，則回用后噸水處理費用可降為0.26元/m³。而化學沉淀法處理成本一般為0.9~1.2元/m³。

4.2 技術比較

化學沉淀法存在下述問題：

①每種金屬離子形成沉淀所要求的pH值不同，在水質(zhì)復雜的情況下很難保證均能去除完全；

②電鍍工藝中的各種絡合劑特別是多種絡合劑共存時使金屬離子的去除達不到滿意的效果；

③投藥量大，不僅產(chǎn)泥量大，操作復雜，處理成本高，而且使水中含鹽量大大增加，所以水的回用率最多只有50%左右，且需降級使用。而本文方法可較好克服上述缺點，在較低處理成本下使用混合廢水的原崗回用率達80%以上。

5 結論

a.用電凝聚加錳砂過濾處理電鍍混合廢水，在進水、重金屬離子濃度20~30mg/L的條件下，出水全部滿足總鉻≤1.5mg/L；鎳≤1.0 mg/L；銅≤1.0mg/L的要求，可以達到排放標準。且水回用后處理成本可降至0.26元/m³，小于目前化學法的處理成本。

b.將處理后的水以80%的回用率多次循環(huán)回用后，水中總固體累積小于0.6 g/L，用于清洗鍍件能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。這表明處理后水回用到原崗位是可行的。

c.極板面積對重金屬離子的去除效果有較大影響。錳砂濾罐的作用對回用處理很重要，不僅可以去除大量的鐵和一定量的其它重金屬離子，而且可減少水中的TDS。