如何生化法处理电镀废水

生化法处理电镀废水工程改造实践

郑钊1，方承启2，张钰靓3，裘建平1

(1.金华职业技术学院制药与材料工程学院，浙江金华321007;2.兰溪市卓越电子有限公司，浙江兰溪321100;3.杭州市市区河道整治建设中心，浙江杭州310009)

摘要：根据电镀废水特点，采用分质混凝沉淀-氧化-还原+AAO+沸石吸附工艺进行处理。通过手自动加药控制系统、混合沉淀池前加设破氰沉淀处理以及终沉池污泥回流至混合沉淀池的改造。实际运行结果表明，经改造后系统运行稳定，出水COD和Cu2+、Ni2+、总Cr、Cr6+、CN-的质量浓度分别为58mg/L和0.12、0.09、0.699、0.175、0.052mg/L，均达到GB21900-2008排放标准。

关键词：电镀废水;生化;改造

中图分类号：X781.1文献标识码：B文章编号：1000-3770(2015)02-0131-004

近年来，电镀工业已成为我国的重要加工行业，在创造巨大经济效益的同时，每年排出的电镀废水约400×106m3[1]。电镀废水中所含高毒物质的种类多，其中含有镍、镉、铬、铜等重金属离子和氰化物等剧毒物质[2]。此外，电镀废水中有机物主要来源于非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、矿物油、蜡和间硝基苯磺酸钠等有机混合物，若不处理直接排放，势必超标排放[3]。

目前国内外对电镀废水的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜处理法、Fenton氧化法、生化法及组合技术等[4-8]。化学沉淀法具有工艺简单、沉淀剂来源广泛、成本低等特点而广泛应用;生化法则不但可去除水中有机物，而且可对金属离子吸附络合成团，且具有吸附容量大、设备简单、无二次污染、处理费用低等优点[9]。采用化学沉淀法与生化法联合处理技术，将大大降低处理成本，同时保证达标出水水质[10]。

某公司主要从事电镀件加工，日产生电镀废水500t。项目根据各股废水水质，对废水进行分类收集处理。废水经化学氧化、还原，再经中和絮凝沉淀处理后，送入A2/O生化处理工艺，部分出水经沸石吸附床吸附后回用。然而在废水处理设施运行过程中，当沉淀效果不佳、破氰不完全时，容易造成微生物死亡，从而影响出水水质。因此本研究对部分构筑物进行改造，以期出水水质能稳定达到GB21900-2008中的排放要求[11]。

1·原废水处理工艺及存在的问题

原电镀处理工艺将废水分为含铜废水、含镍废水、含铬废水、含氰废水和综合废水，总质量流量500t/d。其中氰化废水经次氯酸钠2步破氰处理后排入混合池，含铬废水经焦亚硫酸钠还原后再加碱沉淀，后排入混合池。原水质见表1(其中综合废水的COD为300mg/L)。

从表1可以看出，其废水水质主要有以下特点：1)电镀废水中具有一定的COD;2)综合废水中含有多种重金属离子;3)含氰废水中CN-的质量浓度达到40mg/L，对微生物毒性较大;4)电镀车间水质分流存在问题，导致各重金属废水中的CN-的质量浓度达到3mg/L，直接排入生化池对微生物存在冲击。

含铜废水、含镍废水和综合废水分别加碱调节至合适pH，加聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)进行絮凝沉淀，最后汇入混合池，完成预处理，之后将混合池废水经提升泵送至混合沉淀池进一步中和沉淀处理，最终进入A2/O生化系统，部分出水经沸石吸附深度处理后回用，其余达标排放。

出水：pH为6～9;COD为80mg/L;Cu2+、Ni2+、Cr6+、总Cr的质量浓度分别为0.5、0.5、0.2、1.0mg/L。然而原工艺存在以下问题：1)采用手动加药控制，各反应沉淀池沉淀效率较低;2)废水分质不清，导致混合池中氰化物含量较高;3)终沉池污泥上浮。因此需对原工艺进行改造。

2·工程改造

2.1改造方案

2.1.1手动加碱改为手自动相结合

原手动加碱系统经一段时间的运行发现出水pH不稳定，且化学沉淀池的去除率只有85%～90%，出水效果不佳，现增加1套自动加药系统提高化学沉淀池的去除率。经过调试，在如表2中控制点时，化学沉淀池的去除率效果最佳。

2.1.2卧螺式离心机改为板框式压滤机

原设计对于污泥产生量估算不够细致深入，导致污泥实际产生量大于卧螺式离心机的脱泥量，且泥饼含水率过大(质量分数80%～85%)，因此将卧螺式离心机以2台型号为Xm130/1250Uk的板框式压滤机替代，该压滤机过滤面积达到130m2，泥饼含水率低，大大节省污泥处置成本。

2.1.3混合沉淀池的改造

因电镀工艺本身的特点，无法彻底达到分质分流，因此在各股废水中CN-的质量浓度约为3mg/L。小试结果表明，混合沉淀池加入小剂量NaClO能有效去除水中低含量的CN-(控制氧化还原电位ORP为350～400mV)，从而释放出与之络合的Cu2+、Ni2+等重金属离子，加NaS溶液产生沉淀，控制pH为9.50～10.00，加入PAM、PAC强化絮凝沉淀，经沉淀后，以H2SO4回调pH至8.00～8.50。削弱CN-、Cu2+、Ni2+等重金属对微生物的冲击，经检测，CN-、Cu2+、Ni2+的质量浓度分别≤0.09、≤0.60、≤0.55mg/L。

2.1.4终沉池污泥的回流至混合沉淀池

运行发现，终沉池污泥中含有大量的菌种，经常出现污泥上浮的现象，考虑到菌种可对重金属发生吸附现象，改善污泥的沉降性能。因此将终沉池污泥通过排泥管旁通加装管道排污泵，控制体积流速为5m3/h，24h不间断回流至混合沉淀反应区。经改造后，终沉池污泥上浮现象消失，出水水质明显好转，且回流的污泥进一步提高了混合反应区的絮凝沉降效果，使混合沉淀池铜、镍的去除率提高5%～10%。

2.2改造后废水工艺流程

改造后，在原工艺的基础上，于混合沉淀池进口处投加NaClO、NaS、PAC和PAM，进一步去除氰化物和重金属离子，并在出口处用H2SO4将pH回调。此外将终沉池污泥通过污泥泵送至混合沉淀池反应区，达到改善沉淀效果的目的。改造后工艺流程见图1。

2.3主要结构单元

2.3.1调节池

电镀废水种类较多，分别设置综合调节池、铜、镍、铬和氰调节池，达到分质收集的要求，具体尺寸见表3。

2.3.2反应沉淀池

1)反应沉淀池。净尺寸6m×6m×4.5m。综合废水经提升泵送至综合反应沉淀池，在Ca(OH)2的作用下与金属离子发生反应，之后投加PAC和PAM提高沉淀效果，最后通过斜管沉淀池进行泥水分离。

2)铜反应沉淀池。净尺寸6m×4.25m×4.5m。含铜废水经提升泵送至铜反应沉淀池，投加Ca(OH)2控制pH在10～11，使Cu2+达到最佳沉淀效果，之后加入PAC和PAM强化沉淀，最后在斜管沉淀池中发生泥水分离。

3)镍反应沉淀池。净尺寸6m×3.25m×4.5m。含镍废水经提升泵送至镍反应沉淀池，投加Ca(OH)2控制适宜pH为9～10，之后加入PAC和PAM强化沉淀，最后在斜管沉淀池中发生泥水分离。

4)铬反应沉淀池。净尺寸6m×3.25m×4.5m。含铬废水送至铬反应池沉淀，在pH为2.3，控制ORP为200～250mV，以焦亚硫酸钠(Na2S2O5)还原Cr6+，再利用Ca(OH)2，使pH保持在9～10对Cr3+进行沉淀，之后加入PAC和PAM强化沉淀，最后在斜管沉淀池中发生泥水分离。整个过程要严格控制ORP和pH，OPR过高表明Cr6+还原不彻底，影响后续生化处理;pH偏低或偏高都会使铬析出，出水水质浑浊。

5)氰反应池。净尺寸3m×3.25m×4.5m。含氰废水由提升泵送至2个2级破氰池，分别在碱性条件(pH=10～11，ORP为300～350mV)和弱碱条件下(pH=8～8.5，ORP为600～650mV)下利用NaClO将CN-氧化成N2。破氰过程要严格控制pH和ORP，保证加药量准确合适，特别是NaClO需投加过量，防止络合其他重金属，从而影响后续生化反应。

2.3.3生化反应池

净尺寸20m×8m×4.7m，由厌氧池、缺氧池和好氧池组成，经预处理后的混合废水经混合沉淀池进一步沉淀后，流至生化反应池，在厌氧池中利用微生物水解菌和产酸菌将废水中大分子物质有效地降解为小分子，在缺氧池中进行反硝化，有效去除氨氮，池内均挂置组合填料。好氧池内设穿孔曝气装置，利用好氧生物，进一步降低水中COD。

3·处理工艺运行效果

废水站出水排入附近水体，执行GB21900-2008中的排放标准。项目2012年6月调试成功，于2013年6月通过当地环保部门验收。系统运行过程中的出水水质如表4所示。

4·效益分析

工程占地面积2736m2，总投资492万元。运行费用主要包括人工费、电费、药剂费、蒸汽费。项目自2012年6月稳定运行以来，按每吨废水计，人工费0.85元(操作工6名，工资1800元/人;化验员1名，工资2000元/人;兼职机修工2名);电费1.54元(装机总功率72.55kW，使用功率52.9kW);药剂费1.97元(其中硅藻土0.17元，H2SO40.38元，NaHCO30.17元，H2O20.22元，KOH0.26元，石灰0.30元，PAM0.11元，PAC0.26元，沸石0.10元);蒸汽费：4.57元。合计直接运行费用8.93元。

5·结论

电镀废水分质收集、分类处理，通过化学沉淀+生化处理及沸石吸附，实现回用及达标排放的目的。采用手自相结合的加药控制系统，实现pH的稳定控制，保证沉淀效率。

在综合沉淀池加设氧化、沉淀工序，能进一步降低水中氰化物和重金属离子对菌种的冲击;将终沉池污泥的回流至混合沉淀池，可改善污泥的沉降性能，并可吸附部分重金属离子，减轻生化负荷。经过1a的运行，能稳定保证出水水质达到GB21900-2008的排放标准。本改造工程对生化法处理电镀废水具有实际指导意义。

参考文献：

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[11]GB21900-2008电镀污染物排放标准[S].