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氧化还原和电渗析联合处理电镀废水工艺
时间：2022-11-21 点击：(412)
电镀废水的排放量约占废水总排放量的10％，占工业废水排放量的20%。电镀废水不仅量大，而且对环境造成的污染也严重，因为电镀废水中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有Cr、Zn、Cu、Ni等金属离子。化学法处理电镀废水有逐渐增加的趋势，90年代中期国内达80．1％；而国外采用化学法的比例高达80％-90％。在化学法处理电镀废水过程中，为了使氧化还原反应完全和沉淀完全，往往要向废水中投加过量的氧化剂(如次氯酸钠)和还原剂(如硫化钠或硫酸亚铁)，这不仅造成药剂上的浪费，而且还会增加污泥量以及出水的含盐量。如果将化学法和电渗析联合使用，则不但能够节约药剂、减少污泥量，而且化学法处理后的上清液经电渗析处理后，淡水可以达到回用标准，实现电镀废水的闭路循环，既不污染环境，又充分利用了水资源。为此进行了氧化还原和电渗析联合处理电镀废水的研究，取得了较理想的效果。
1、实验原理
含氰含铬电镀废水化学处理的反应顺序为先氧化除氰，反应如下u1，CN-+OCI‘+H20-*CNCI(剧毒)+20H‘一CNO'(低毒)+C1。+H202CNO一(低毒)+30C1"+H20--'2C02+3C1一时叱+20H-。
实验过程中加入次氯酸或次氯酸钠可实现该反应。除氰后，采用还原方法使六价铬变为三价铬，如用硫酸亚铁还原反应如下口：
Cr2072．i．6Fe2+．i．141-I+一2CrZ++6Fe3++7H20
实验条件为pH<=3。
本实验电渗析过程是在直流电场的作用下，淡室中的Na+和C，阳离子趋向阴极，在通过阳膜之后，被浓室中的阴膜所阻挡，留在浓室中；而淡室中的S02-．C1-、P043一阴离子趋向阳极，在通过阴膜后，被浓室中的阳膜阻挡，也被留在浓室中；于是流过淡室的水溶液因水中电解质浓度逐渐下降而淡化，而流过浓室的水溶液因水中电解质浓度的逐渐上升而浓缩。
2、实验过程
化学沉淀法处理混合电镀废水，其工艺流程如图1。电镀排放的废水，因生产实际情况出水水质经常波动，因此在该处理工艺中，首先利用调节池对进水进行混匀调节，以减少水质波动对后续处理工艺的影响；进水经调节池混匀后，先后用泵送至除氰罐1和除氰罐2进行氧化除氰，经上述两步除氰后，CN完全分解为C02和N2；因为除氰是在碱性条件下进行的，因此在除氰的同时，也会有一部分金属离子生成氢氧化物沉淀，故除氰后的废水由沉淀池1和沉淀池2进行沉淀处理：经沉淀处理后的上清液由污水泵3送至还原罐，在还原罐中六价铬被亚铁还原为三价铬；三价铬以及铜、锌、镍等其他重金属离子，在碱性条件下，分别和氢氧根离子及负二价硫离子反应生成氢氧化物或硫化物沉淀；再经水力澄清，上清液达标排放。经实验确定加药量为NaOCI：CN=7：1，FeS04：Cr6+=12：l，Na2S：Cr6+=5：1。加料的顺序为加NaOCl，再加Na2S，然后加FeS04。
化学法和电渗析联合使用，组成如图2的工艺流程，不但节约药剂、减少污泥量，而且化学法处理后的上清液经电渗析处理后，淡水可以达到回用标准，实现电镀废水的闭路循环，既不污染环境，又充分利用了水资源。
对CP／ED联合处理电镀废水工艺流程不同阶段的水样S1，S2，S3和S4的水质进行了分析和测试。采用等离子发射光谱对水中Cr、Na、Mn、Zn、Ca、Mg、Cu、Cd、S、P等元素的含量进行分析；采用色谱仪测定了水中8042’、CI"、P043’等阴离子的浓度；电导率、电流、电压和流量的测定采用常规仪器和分析方法。
3、实验结果和讨论
实验结果如表1、表2，25℃条件下离子的电导率见表3。化学法处理电镀废水虽然具有技术成熟、投资小、处理费用低、适应性强、自动化程度高等诸多优点，但其缺点也是明显的：首先化学法会产生大量的污泥难以处理；其次，在化学法处理电镀废水过程中，为了使氧化还原反应完全或沉淀完全，往往要向废水中投加过量的氧化剂(如次氯酸钠)和还原剂(如硫酸亚铁)，这不仅造成药剂上的浪费，而且还会增加污泥量以及出水的含盐量，致使出水难以回用，出水外排不仅有可能造成二次污染，还浪费了水资源。膜法处理含油废水比较成功b’‘1，该法应用到电镀废水处理很有前途。在化学一电渗析处理电镀废水中，由表2中数据发现如下规律。
经普通化学沉淀法处理后，虽然铬浓度从原来的19．029mg／L降至3．617mg／L，重金属离子锰，锌，铜等因原本水中的含量就很低，经处理后己基本沉淀完全；但水中其它离子的浓度如：8042。、Mg“、Ca2+、Cd2+只有很少降低，甚至未有降低；更为重要的是，由于在化学沉淀过程中加入Na。S和FeCl。等化学药剂，从而导致处理后水中Na+和Cl。的大量增加，Na+由处理前的7．807mg／L上升至44．413mg／L，而Cl一更是由处理前的15．7mg／L骤升至处理后的11lmg／L；正是由于Na+和C1。的大量增加使上清液电导率由处理前的464pS／era急增至720uS／cm，结合表1和表3数据，可以对S042-，Na+，C1。，Mg孙，Ca寸，Cu“等离子在化学法处理前后的浓度变化而引起电导率的变化进行计算，计算的电导率变化为231pS／em，这与实际的电导率变化值256uS／cm非常接近，由此也说明处理后电导率的升高是由加入的化学药剂引起的。
这里铬浓度仅降至3．617mg／L，若要是降至0．5mg／L的国家标准，则需要加入更多的Na2S和FeCl2，因此不难想像，处理后出水的电导率将增加更高。
实验条件对处理电镀废水效率的影响。温度对氧化、还原反应影响很大，提高温度有利于加快反应速度。考虑到大部分电镀废水处理一般在常温下进行，实验温度控制在16℃～20℃范围。
本实验中，氧化除氰过程pH=11时，反应时间在14rain内完成，还原去除六价铬控制条件是pH=3时，反应时间在25-'--30rain。电渗析过程pH值控制在6～8。
4、结论
1、在碱性条件下研究了化学法处理混合电镀废水新工艺，先氧化除氰，然后还原六价铬，电镀混合废水不用分开可直接连续处理，特别适合于那些无法将含氰和含铬废水分流的电镀企业。
2、CP／ED联合处理工艺，可以显著降低化学则再经电渗析处理后，出水中铬浓度在O．2mg／L以下，远小于0．5ml乒的污水排放标准。这就大大降低了化学法处理混合电镀废水的药剂量和污泥量，降低污泥后续处理的费用，电渗析处理后的水可以回用。
