物理化學(xué)方法深度處理電鍍廢水
中國(guó)污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2013-2-27 10:08:20
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電鍍廢水的排放量約占廢水總排放量的10%,占工業(yè)廢水排放量的20%。電鍍廢水不僅量大,而且對(duì)環(huán)境造成的污染也嚴(yán)重,因?yàn)殡婂儚U水中不僅含有氰化物等劇毒成分,而且含有Cr、Zn、Cu、Ni等金屬離子;瘜W(xué)法處理電鍍廢水有逐漸增加的趨勢(shì),90年代中期國(guó)內(nèi)達(dá)80.1%;而國(guó)外采用化學(xué)法的比例高達(dá)80%-90%。在化學(xué)法處理電鍍廢水過(guò)程中,為了使氧化還原反應(yīng)完全和沉淀完全,往往要向廢水中投加過(guò)量的氧化劑(如次氯酸鈉)和還原劑(如硫化鈉或硫酸亞鐵),這不僅造成藥劑上的浪費(fèi),而且還會(huì)增加污泥量以及出水的含鹽量。如果將化學(xué)法和電滲析聯(lián)合使用,則不但能夠節(jié)約藥劑、減少污泥量,而且化學(xué)法處理后的上清液經(jīng)電滲析處理后,淡水可以達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的閉路循環(huán),既不污染環(huán)境,又充分利用了水資源。為此進(jìn)行了氧化還原和電滲析聯(lián)合處理電鍍廢水的研究,取得了較理想的效果。
1、實(shí)驗(yàn)原理
含氰含鉻電鍍廢水化學(xué)處理的反應(yīng)順序?yàn)橄妊趸瑁磻?yīng)如下u1,CN-+OCI‘+H20-*CNCI(劇毒)+20H‘一CNO'(低毒)+C1。+H202CNO一(低毒)+30C1"+H20--'2C02+3C1一時(shí)叱+20H-。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加入次氯酸或次氯酸鈉可實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。除氰后,采用還原方法使六價(jià)鉻變?yōu)槿齼r(jià)鉻,如用硫酸亞鐵還原反應(yīng)如下口:
Cr2072.i.6Fe2+.i.141-I+一2CrZ++6Fe3++7H20
實(shí)驗(yàn)條件為pH<=3。
本實(shí)驗(yàn)電滲析過(guò)程是在直流電場(chǎng)的作用下,淡室中的Na+和C,陽(yáng)離子趨向陰極,在通過(guò)陽(yáng)膜之后,被濃室中的陰膜所阻擋,留在濃室中;而淡室中的S02-.C1-、P043一陰離子趨向陽(yáng)極,在通過(guò)陰膜后,被濃室中的陽(yáng)膜阻擋,也被留在濃室中;于是流過(guò)淡室的水溶液因水中電解質(zhì)濃度逐漸下降而淡化,而流過(guò)濃室的水溶液因水中電解質(zhì)濃度的逐漸上升而濃縮。具體參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程
化學(xué)沉淀法處理混合電鍍廢水,其工藝流程如圖1。電鍍排放的廢水,因生產(chǎn)實(shí)際情況出水水質(zhì)經(jīng)常波動(dòng),因此在該處理工藝中,首先利用調(diào)節(jié)池對(duì)進(jìn)水進(jìn)行混勻調(diào)節(jié),以減少水質(zhì)波動(dòng)對(duì)后續(xù)處理工藝的影響;進(jìn)水經(jīng)調(diào)節(jié)池混勻后,先后用泵送至除氰罐1和除氰罐2進(jìn)行氧化除氰,經(jīng)上述兩步除氰后,CN完全分解為C02和N2;因?yàn)槌枋窃趬A性條件下進(jìn)行的,因此在除氰的同時(shí),也會(huì)有一部分金屬離子生成氫氧化物沉淀,故除氰后的廢水由沉淀池1和沉淀池2進(jìn)行沉淀處理:經(jīng)沉淀處理后的上清液由污水泵3送至還原罐,在還原罐中六價(jià)鉻被亞鐵還原為三價(jià)鉻;三價(jià)鉻以及銅、鋅、鎳等其他重金屬離子,在堿性條件下,分別和氫氧根離子及負(fù)二價(jià)硫離子反應(yīng)生成氫氧化物或硫化物沉淀;再經(jīng)水力澄清,上清液達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定最佳加藥量為NaOCI:CN=7:1,F(xiàn)eS04:Cr6+=12:l,Na2S:Cr6+=5:1。加料的順序?yàn)榧覰aOCl,再加Na2S,最后加FeS04。
化學(xué)法和電滲析聯(lián)合使用,組成如圖2的工藝流程,不但節(jié)約藥劑、減少污泥量,而且化學(xué)法處理后的上清液經(jīng)電滲析處理后,淡水可以達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)電鍍廢水的閉路循環(huán),既不污染環(huán)境,又充分利用了水資源。
對(duì)CP/ED聯(lián)合處理電鍍廢水工藝流程不同階段的水樣S1,S2,S3和S4的水質(zhì)進(jìn)行了分析和測(cè)試。采用等離子發(fā)射光譜對(duì)水中Cr、Na、Mn、Zn、Ca、Mg、Cu、Cd、S、P等元素的含量進(jìn)行分析;采用色譜儀測(cè)定了水中8042’、CI"、P043’等陰離子的濃度;電導(dǎo)率、電流、電壓和流量的測(cè)定采用常規(guī)儀器和分析方法。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、表2,25℃條件下離子的電導(dǎo)率見(jiàn)表3;瘜W(xué)法處理電鍍廢水雖然具有技術(shù)成熟、投資小、處理費(fèi)用低、適應(yīng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)也是明顯的:首先化學(xué)法會(huì)產(chǎn)生大量的污泥難以處理;其次,在化學(xué)法處理電鍍廢水過(guò)程中,為了使氧化還原反應(yīng)完全或沉淀完全,往往要向廢水中投加過(guò)量的氧化劑(如次氯酸鈉)和還原劑(如硫酸亞鐵),這不僅造成藥劑上的浪費(fèi),而且還會(huì)增加污泥量以及出水的含鹽量,致使出水難以回用,出水外排不僅有可能造成二次污染,還浪費(fèi)了水資源。膜法處理含油廢水比較成功b’‘1,該法應(yīng)用到電鍍廢水處理很有前途。在化學(xué)一電滲析處理電鍍廢水中,由表2中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律。
經(jīng)普通化學(xué)沉淀法處理后,雖然鉻濃度從原來(lái)的19.029mg/L降至3.617mg/L,重金屬離子錳,鋅,銅等因原本水中的含量就很低,經(jīng)處理后己基本沉淀完全;但水中其它離子的濃度如:8042。、Mg“、Ca2+、Cd2+只有很少降低,甚至未有降低;更為重要的是,由于在化學(xué)沉淀過(guò)程中加入Na。S和FeCl。等化學(xué)藥劑,從而導(dǎo)致處理后水中Na+和Cl。的大量增加,Na+由處理前的7.807mg/L上升至44.413mg/L,而Cl一更是由處理前的15.7mg/L驟升至處理后的11lmg/L;正是由于Na+和C1。的大量增加使上清液電導(dǎo)率由處理前的464pS/era急增至720uS/cm,結(jié)合表1和表3數(shù)據(jù),可以對(duì)S042-,Na+,C1。,Mg孫,Ca寸,Cu“等離子在化學(xué)法處理前后的濃度變化而引起電導(dǎo)率的變化進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算的電導(dǎo)率變化為231pS/em,這與實(shí)際的電導(dǎo)率變化值256uS/cm非常接近,由此也說(shuō)明處理后電導(dǎo)率的升高是由加入的化學(xué)藥劑引起的。
這里鉻濃度僅降至3.617mg/L,若要是降至0.5mg/L的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),則需要加入更多的Na2S和FeCl2,因此不難想像,處理后出水的電導(dǎo)率將增加更高。
實(shí)驗(yàn)條件對(duì)處理電鍍廢水效率的影響。溫度對(duì)氧化、還原反應(yīng)影響很大,提高溫度有利于加快反應(yīng)速度?紤]到大部分電鍍廢水處理一般在常溫下進(jìn)行,實(shí)驗(yàn)溫度控制在16℃~20℃范圍。
本實(shí)驗(yàn)中,氧化除氰過(guò)程pH=11時(shí),反應(yīng)時(shí)間在14rain內(nèi)完成,還原去除六價(jià)鉻控制條件是pH=3時(shí),反應(yīng)時(shí)間在25-'--30rain。電滲析過(guò)程pH值控制在6~8。
4、結(jié)論
1、在堿性條件下研究了化學(xué)法處理混合電鍍廢水新工藝,先氧化除氰,然后還原六價(jià)鉻,電鍍混合廢水不用分開(kāi)可直接連續(xù)處理,特別適合于那些無(wú)法將含氰和含鉻廢水分流的電鍍企業(yè)。
2、CP/ED聯(lián)合處理工藝,可以顯著降低化學(xué)則再經(jīng)電滲析處理后,出水中鉻濃度在O.2mg/L以下,遠(yuǎn)小于0.5ml乒的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。這就大大降低了化學(xué)法處理混合電鍍廢水的藥劑量和污泥量,降低污泥后續(xù)處理的費(fèi)用,電滲析處理后的水可以回用。