電鍍廢水成分復雜，其主要污染物為重金屬離子以及電鍍過程中的各種添加劑，是典型的復合污染。電鍍廢水中重金屬與有機污染物通過一系列的物理化學作用改變了其在水溶液中的存在形態(tài)，也給常規(guī)水處理工藝提出了更大的挑戰(zhàn);復合污染物使重金屬在環(huán)境中的存在形態(tài)更加復雜，增加了治理難度，給人體健康和生態(tài)安全帶來了極大風險。
GB 21900- 2008 對敏感地區(qū)的排放標準要求更高，如環(huán)太湖流域?qū)︽�、銅、鋅的質(zhì)量濃度和 COD 的排放標準分別為 0.1、0.3、1.0 mg/L 和 50 mg/L。美國EPA833-B- 94-002 全廢水毒性控制推薦限值要求，慢性毒性小于 1 TUc，急性毒性小于 0.3 TUa。面對日益嚴格的環(huán)境標準，江蘇、浙江、廣東等逐漸提高環(huán)保要求并開始采用 GB 21900-2008 的表 3 標準。
開發(fā)高效、低成本的深度處理技術(shù)不僅是環(huán)境工程領域面臨的新難題，同時也是解決電鍍廢水污染問題重要的國家需求。膜分離、生物技術(shù)、吸附和離子交換等處理技術(shù)被廣泛應用于電鍍廢水深度處理的研究。其中，離子交換技術(shù)出水水質(zhì)穩(wěn)定，尤其適合于低含量廢水的處理。
1 廢水來源及處理工藝
江蘇某電鍍企業(yè)主要進行鍍金、鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鉻白和涂裝等加工，日平均廢水總量約為 300t/d。電鍍廢水主要是含氰、含鉻以及酸堿綜合廢水，分別對這三股進行預處理后，進入調(diào)節(jié)池進行混勻，混凝沉淀后排放，工藝流程如圖 1 所示。
原處理設施經(jīng)過破氰、除鉻、混凝沉淀等常規(guī)處理后很難實現(xiàn)毒害污染物的有效削減，電鍍實際廢水中各種絡合劑、穩(wěn)定劑與光亮劑等與重金屬形成穩(wěn)定的絡合物，造成了常規(guī)處理重出水中金屬極不穩(wěn)定，經(jīng)測定出水各項指標遠不能達到 GB 21900-2008 中的表 3 標準。該企業(yè)處于該市比較敏感的區(qū)域，根據(jù)環(huán)境保護工作的要求，為確保不對周邊水環(huán)境造成嚴重影響，此項目電鍍廢水必須同時達到GB 21900-2008 的表 3 標準以及 GB 3838-2002的Ⅲ類水標準。原處理設施以及需要執(zhí)行的標準如表 1 所示。
基于該企業(yè)電鍍廢水特性，研究以全混式的磁性離子交換技術(shù)、新型螯合樹脂分離技術(shù)等為核心的集成工藝，形成污泥產(chǎn)生量低、經(jīng)濟技術(shù)可行性高的集成工藝，開發(fā)了基于樹脂吸附為核心的“生物接觸氧化 + 磁性樹脂 + 螯合樹脂”電鍍廢水毒害污染物深度控制技術(shù)，以實現(xiàn)綜合毒性深度削減，其工藝流程見圖 2。
2 主要構(gòu)筑物
2.1 生物接觸氧化槽
生物接觸氧化技術(shù)，通過在槽內(nèi)填充填料，用曝氣的方式補充水體中的溶解氧，使微生物能穩(wěn)定的附著在填料上，是活性污泥與生物濾池結(jié)合的一種方法。設計處理能力為 300 m³/d，停留時間為 7.2 h，運行時控制進水體積流量保持在 12 m³/h，調(diào)節(jié)氣量使曝氣效果均勻。
通過 2 個月的培養(yǎng)后活性污泥的生長情況較好，掛膜情況良好。目前仍穩(wěn)定運行，出水 COD 基本維持在 50～60 mg/L，去除率維持在 40%～50%。
2.2 磁性樹脂吸附槽
磁性樹脂是在合成過程添加了一系列的鐵氧化物如 Fe2O3 或者 Fe3O4，由于磁體的投加增大了樹脂的密度，易于與水分離，同時其粒徑為普通樹脂的1/4～1/6，因而其動力學性能遠遠優(yōu)于常規(guī)的樹脂。
樹脂吸附槽設計為 36 m³，保證磁性樹脂的質(zhì)量分數(shù)為 5%，水力停留時間為 3 h，采用機械攪拌，通過回流閥門調(diào)節(jié)體積流量為 12 m³/h。樹脂采用間歇式再生，當樹脂沉淀槽中累積到一定量的樹脂時，啟動樹脂回流泵，采用質(zhì)量分數(shù) 10%的 NaCl 對樹脂進行再生，其余樹脂回流至樹脂吸附槽。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術(shù)文檔。
經(jīng)過磁性樹脂吸附槽的出水，COD 控制在 25mg/L 左右，去除率維持在 40%～50%。
2.3 螯合樹脂吸附柱
螯合樹脂相較普通的離子交換樹脂對目標重金屬離子具有更高的選擇性。吸附形式采用雙柱串聯(lián)，吸附體積流量控制在 12 m³/h，停留時間約 30min。運行時兩柱串聯(lián)，一柱備用。脫附采用質(zhì)量分數(shù)4%～5%的 HCl 溶液，用 1%～2%的 NaOH 轉(zhuǎn)型。
經(jīng)過螯合樹脂吸附出水 COD < 20 mg/L，Ni2+、Cu2+、總 Cr 的質(zhì)量濃度分別 <0.02、<0.1、<0.1 mg/L。 3 處理效果 3.1 常規(guī)指標以及生物毒性指標發(fā)光菌生物毒性測試作為一種工業(yè)廢水急性毒性評價方法，由于便捷、靈敏等特點而備受青睞。
慢性毒性也是全廢水毒性測試(WET)的另一重要指標，可以反映廢水對生態(tài)系統(tǒng)長期的毒性效應，斑馬魚作為國際標準模式魚，可以應用于 WET 的慢性毒性評價。
選取綜合廢水、混凝沉淀、生物接觸氧化、螯合樹脂吸附等 4 個階段的水樣進行常規(guī)指標分析和急性毒性以及慢性毒性測試實驗，結(jié)果如表 2 所示。
由表 2 可知，出水總 Cu、總 Ni 的質(zhì)量濃度小于0.1 mg/L 的標準，出水 COD 小于 19.6 mg/L，均遠低于 GB 21900-2008 的 表 3 標準，基本達到 GB3838-2002 地表Ⅲ類水質(zhì)標準。
由表 2 還可知，經(jīng)過樹脂吸附后廢水的急性、慢性毒性基本消除，分析可能的原因是：造成急性毒性的有酸度、重金屬、有機物 3 個因素，綜合廢水處于強酸性環(huán)境，經(jīng)過預處理后 pH 為 7.6，廢水仍然具有極高的毒性，這可能是部分的有機物和殘余的重金屬造成的毒性;經(jīng)過生物接觸氧化后毒性減弱，再經(jīng)過螯合樹脂吸附后廢水基本無毒。
3.2 三維熒光光譜分析
圖 3 為電鍍原水、混凝沉淀、生物接觸氧化以及磁性樹脂吸附后出水的三維熒光圖譜。
由圖 3 可知，電鍍原水在 λ(Em)/λ(Ex) = 280～330 nm/200～250 nm 出強烈的熒光峰，這可能是電鍍過程中加入有苯環(huán)的含 C=C 雙鍵和 C=O 雙鍵的芳香族化合物]。經(jīng)過混凝沉淀后 λ(Em)/λ(Ex)=280～330 nm/200～250 nm 該區(qū)域的熒光強度減弱，表明該區(qū)域有熒光強度的有機物得到了削減。生物接觸氧化后，有機物在微生物的作用下得到了降解和轉(zhuǎn)化，λ(Em)/λ(Ex)= 350～450 nm/250～350 nm處顯示的為溶解性有機質(zhì)腐殖酸類物質(zhì)。經(jīng)過磁性樹脂吸附后腐殖酸類物質(zhì)進一步去除。
3.3 連續(xù)運行效果
電鍍廢水經(jīng)深度處理后出水包括總 Cu、總 Ni、 總 Cr 含量以及 COD 等主要指標的變化情況如圖 4和圖 5 所示。
由圖 4 可以看出，生物接觸氧化槽出水中總 Cu和總 Ni 的質(zhì)量濃度均在 0.2～0.4 mg/L，經(jīng)螯合樹脂吸附后出水總 Cu 和總 Ni 的質(zhì)量濃度在 0.05～0.1mg/L 浮動，且去除率在 60%～83.3%，滿足出水水質(zhì)總 Cu、總 Ni 的質(zhì)量濃度小于 0.1 mg/L 的要求。接觸氧化出水總 Cr 的質(zhì)量濃度為 0.07～0.15 mg/L，經(jīng)螯合樹脂吸附后為 0.02～0.05 mg/L，遠低于 GB21900-2008 的表 3 總 Cr 的質(zhì)量濃度 0.5 mg/L 的標準，達到 GB3838-2002 地表Ⅲ類水質(zhì)標準。
由圖 5 可以看出，生物接觸氧化槽出水 COD 在39.0～56.2 mg/L，經(jīng)樹脂吸附后出水 COD 在 18.7～27.9 mg/L，遠低于 GB 21900-2008 的表 3 COD 低 于 50 mg/L 標準，基本達到 GB 3838-2002 地表Ⅲ類水質(zhì)標準。
3.4 成本分析
電鍍廢水深度處理系統(tǒng)工程(100 t/d)總造價100 萬元，其中生物接觸氧化系統(tǒng)、磁性樹脂吸附系統(tǒng)、螯合樹脂系統(tǒng)造價分別為 20.6、26.2、21.1 萬元，其他設備、材料和安裝調(diào)試工程等造價 32.1 萬元。
整個深度處理系統(tǒng)直接運行成本為 4.36 元 /t(未含設備折舊費)，其中動力費 1.65 元 /t，藥劑費 1.21元 / t，人工費 1.5 元 /t。
4 結(jié) 論
以江蘇某企業(yè)電鍍廢水為例開發(fā)了基于樹脂吸附為核心的“生物接觸氧化 + 磁性樹脂 + 螯合樹脂”的電鍍廢水毒害污染物深度控制技術(shù)，實現(xiàn)了綜合毒性的深度削減，出水水質(zhì)各項指標均能達到 GB21900-2008 表 3 標準，且基本達到 GB3838-2002地表Ⅲ類水質(zhì)標準，其中重金屬如總 Cu 和總 Ni 的質(zhì)量濃度均小于 0.1 mg/L，COD 維持在 20 mg/L。
電鍍綜合原水經(jīng)預處理毒性仍然很大，經(jīng)過集成技術(shù)處理后廢水基本無毒，可以說明生化系統(tǒng)具有“解毒”功效，說明有機物在生化系統(tǒng)里進行降解轉(zhuǎn)化，經(jīng)過磁性樹脂和螯合樹脂吸附后的水樣急性毒性 TUa 小于 0.3，慢性毒性 TUc 降至 1，廢水的綜合毒性達到美國 EPA833-B-94-002 標準。工程運行效果表明，“生物接觸氧化 + 磁性樹脂+螯合樹脂” 集成工藝可以作為電鍍廢水深度處理技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)化推廣。(來源：《水處理技術(shù)》 作者:符麗純 戴建軍等)
