黃河機械廠微米泥炭處理電鍍廢水應用
1引言
電鍍工業廢水的處理在世界范圍內倍受重視，為了減少環境污染，研制出多種降低和減少排放物的工業廢水的處理技術。電鍍生產過程中產生的廢水量雖然不是很大，但其毒性較大，若廢水處理達不到排放標準，不僅造成環境污染，且危害人體健康。由于電鍍工業廢水中含有一定量的酸、堿、重金屬離子及其它有毒物質等，特別是鉻、重金屬離子不僅水處理難度較大，不易達標排放，且運行成本較高。因此，電鍍廢水的有效處理是電鍍行業的棘手問題，筆者對黃河機械廠電鍍車間工業廢水采用微米泥炭處理工藝，進行了試驗研究，取得了良好的效果，微米泥炭處理廢水，環境的二次污染極小，泥炭價廉且來源廣泛。
2電鍍車間工業廢水
黃河機械廠電鍍車間電鍍生產線總面積3612m2，其中生產面積2448m2，輔助面積1146m2。該廠現有三個電鍍生產線：一個氧化全自動生產線，一個銅、鎳、鉻全自動生產線，一個金、銀、鈀手動生產線。電鍍生產線可加工的品種有：鍍金、銀、鈀、銅、鋅、錫、暗鎳、裝飾鉻、硬鉻、仿金鍍、塑料電鍍、鉻酸陽極化等工藝等。
電鍍廢水的來源是電鍍生產過程的清洗，鍍液過濾，鍍液廢棄，鍍液帶出以及跑、冒、漏、滴等。廢水中包括鉻、氰、重金屬(Cr6＋、Pb2＋、Cd2＋、Cu2＋等)及酸堿廢水。電鍍車間日廢水排放總量740m3，其中含氰廢水16m3／h，含鉻廢水16m3／h，其余廢水35m3／h。
該廠廢水采用化學法處理，但處理過程中消耗大量化學藥劑，產生大量含重金屬污泥，且含水率高，難于處理。所以有必要探討更經濟、環保的廢水處理工藝。
3微米泥炭處理電鍍工業廢水試驗及結果
黃河機械廠電鍍車間，電鍍廢水成分復雜，按電鍍工序，將原廢水分為含鉻廢水，含氰廢水，混合廢水三個系列成分。廢水治理工藝主要取決于廢水的性質，如果各類廢水混排，造成脫除CN物質的困難。電鍍廢水處理，廢水首先進行破氰處理，只有將廢水中的氰化物處理后，再與含鉻廢水、混合廢水混合排入廢水調節池，進行重金屬離子及其他組分的脫除。
3.1微米泥炭處理電鍍廢水工藝
(1)微米泥炭的特性
微米泥炭具有良好的顆粒松散度，易于吸附，且具有離子交換性能，且經曝氣澄清時，顆粒能迅速分離，具有良好的的混凝性和沉降性。在廢水水處理過程中，主要通過微米泥炭沉降比和微米泥炭體積指數等項指標控制，分析泥炭的吸附性、離子交換性，以獲取最佳脫除鉻、重金屬離子等組分的效果。
泥炭通過干燥、研磨、分級，采用不同粒級分級處理電鍍廢水。微米泥炭粒級分為：100～500.0μm，500～1000μm，1000～5000μm。泥炭沉降體積和微米泥炭體積指數：不同粒級沉降體積分別為SV30：90、96、105；體積指數SVI：115、120、135。
(2)微米泥炭處理電鍍廢水工藝
微米泥炭處理電鍍廢水工藝：電鍍廢水分為含鉻廢水，含氰廢水，混合廢水三個系列成分，需分別處理，然后再混合處理。含氰廢水，首先采用具有強氧化性次氯酸鈉(NaOCl)進行破氰處理；一級局部氧化反應完成后，只需調節pH為7.1～7.5，進行含氰廢水的二級氧化處理，然后排入混合池。含氰廢水進行破氰處理后，與含鉻廢水、混合廢水混合，經沉淀、除去懸浮物后，經三級微米泥炭處理，廢水達到了排放標準，個別指標超過國家標準。
3.2處理電鍍廢水試驗數據
通過不同微米級泥炭處理試驗，采集不同階段的廢水進行微米泥炭處理廢水試驗，取得一系列數據，對試驗數據進行處理。廢水中有害組分采用分光光度法、原子吸收法、等離子法不同方法。通過試驗數據分析，微米泥炭處理廢水效果良好。
該廠廢水屬工業廢水，經管道排放，截面積比較小，不需設置斷面，直接確定采樣點位。在車間排放口設置采樣點監測一類污染物。采集時間：廢水的水質和流量變化不大，確定每天上下午各取樣一次，時間間隔為4h。
廢水水質監測數據：濁度為9-62；電導率643～1771uS／cm；色度3～7倍；DO＝2.2～5.5mg／L；CODCR＝85～930mg／L；Cr6＋：0.02～3.2mg／L；Cu2＋：1.55～9.87mg／L；Pb：0.006～0.007mg／L；Cd2＋：0.0023mg／L；Fe3＋：0.01～0.66mg／L；pH：2.4～9.8；
廢水處理水質分析數據：濁度為4～10；電導率160～210uS／cm；色度3～5倍；DO＝5.1～5.8mg／L；CODCR＝70～505mg／L；Cr6＋：0.03～1.22mg／L；Cu2＋：0.04～0.63mg／L；Pb：0.003～0.007mg／L；Cd2＋：0.0008mg／L；Fe3＋：0.01～0.66mg／L；pH：7.8～9.5。
4微米泥炭處理電鍍廢水試驗分析
4.1微米泥炭處理電鍍廢水機理
泥炭含有大量水、有機物質及礦物質的大分析化合物。泥炭中富含有大量的腐植酸，腐植酸是泥炭中的主要有機組分，它是由一組相似的，分子大小不同的，結構不一致的羥基芳香酸所構成的復雜化合物。腐殖酸中含有芳香核、羥基、醇羥基、羧基、羰基、醌基、胺基、甲氧基、-SO3H基等活性基團，并含有碳，氫，氧，氮等元素，這些活性基團決定了泥炭具有弱酸性，親水性，離子交換性，絡合性，吸附性，氧化還原性及生理活性等特征。
泥炭具有多種活性基團的特征，決定了其具有陽離子吸附性能、離子交換性能。在廢水處理中，特別在處理中有害金屬元素和重金屬元素方面，具有良好吸附性能。
(1)電鍍廢水處理試驗與分析
該廠電鍍車間，電鍍廢水成分復雜，按電鍍工序，將原廢水分為含鉻廢水，含氰廢水，混合廢水三個系列成分。廢水治理工藝主要取決于廢水的性質，經采集水樣分析，根據該廠化學法廢水處理工藝，試驗如果各類廢水混合，很難脫除CN-類物質，造成除CN-困難，所以首先須破氰處理，然后進入三級微米粒級泥炭水處理池。
(2)含氰廢水破氰化物處理
首先處理含氰廢水，然后進入下一級處理。含氰廢水主要來源于氰化鍍鋅、鍍鉛、鍍銅、鍍金、鍍銀電鍍工藝。含氰廢水若混入鎳、鐵離子，將會給后續處理帶來困難，所以，試驗中單獨設立了一個前期處理系統，不與其它電鍍廢水混合處理，脫除氰化物后，與含鉻廢水和混合廢水混合處理。
氰化物脫除通常使用堿性氯化法和電解法。本次試驗，對含氰廢水采用次氯酸鈉(NaOCl)，次氯酸鈉具有強氧化性、有效氯不易流失、具有操作簡便、處理效果好和污泥量少等優點。比較其他氧化劑，次氯酸鈉是最合適的氧化劑，并考慮了其化學性質活潑和腐蝕性較強的問題。破氰試驗，采用次氯酸鈉堿性氯化法，以氯為氧化劑使氰氧化為氰酸鹽，為一級氧化，而后調節pH為6.5～7.1，繼續投加次氯酸鈉，使氰酸鹽氧化為無毒的CO2和N2直接排放。試驗采用兩級氧化，堿性氯化法處理含氰廢水的一級不完全氧化反應：
CN-＋CLO-＋H2O＝CNCL＋2OH；
CNCL＋2OH-＝CNO-＋CL-＋H2O
含氰廢水經局部氧化法破氰反應生成的氰酸根(CNO-)毒性僅為CN-的千分之一，雖然含氰廢水濃度較低，但是CNO-畢竟是有毒物質，在酸性條件下及易水解生成氨(NH3)，即：
CNO-＋2H2O＝CO2＋NH3＋OH-
氨不僅污染水體，而且容易與氯化合，生成毒性次于氯的氯胺。二級完全氧化處理，進一步將CNO予以處理，完全破壞其C-N鍵，使之分解生成CO22、N2逸出。這樣才能保證達到排放標準。其第二級氧化反應式為：
2CNO-＋3CLO-＋H2O＝2CO2↑＋N2↑＋3CL-＋2OH。
一級局部氧化反應完成后，只需調節pH為6.5～7.1，便可實現含氰廢水的完全氧化處理。達到二級完全氧化投藥比CN--NaOCl＝1：7.8～8.0。由于廢水中往往存在其它還原性物質H2S、Fe2＋、有機物類等物質，因此次氯酸鈉的實際用量高于理論值5%～10%。
投藥量是既涉及處理成本，又關系到處理效果的重要因素。投藥量不夠，則破氰反應不徹底；投藥量過多，不僅造成浪費，而且使處理水中的余氯量超過允許濃度，對環境不利，因此不可忽視投藥量的控制。根據中小型電鍍廠、車間破氰投藥量試驗計算，按計算的千分之一的藥量進行破氰試驗研究，廢水流量15L／h設計。
G＝K1×Ｋ2×Ｑ×ＣCN-／1000×α＝K×Ｑ×ＣCN-／1000×α(mg／h)
式中：Q-含氰廢水量(L／h)。CCN--廢水的含氰濃度(2.5～3.0mg／L)。K1-破壞一份氰所需的活性氯理論值。K2-安全系數(1.2～1.5)。α-藥劑中含活性氯的百分比(95.4%)。
K-投藥比，K＝K1×Ｋ2。廢水中氰化物存在各種形式化合物，K值一般取8～11，本次試驗確定K值為10，并控制排水中余氯量小于5.0mg／L。
4.2電鍍廢水處理分析討論
含鉻廢水，調節pH偏酸性時，有利于Cr6＋的脫除，在與含氰廢水、混和廢水混合時，需單獨處理含鉻廢水，以降低鉻濃度后，通過監測分析，含鉻廢水比直接進入三級泥炭處理池脫鉻的效率高，鉻在低濃度狀態下，含鉻廢水與含重金屬離子的廢水混合后，綜合脫除重金屬離子效率高。
含氰廢水經破氰處理后，與含鉻廢水、混合廢水混合進入混合池，經過三級泥炭處理池后，Cr6＋、氰化物、Cu2＋、CODcr、Cd2＋、Pb2＋、Fe3＋、色度、濁度達到污染物排放標準。
微米泥炭的再生利用，可用5%的硫酸對泥炭再生，將洗液回收；對含鉻廢水經脫鉻后的泥炭廢水，單獨用5%的硫酸對泥炭再生，可回收鉻酸用于鈍化工藝。
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