小流量电镀废水毕业设计文字部分.docx

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小流量电镀废水毕业设计文字部分

摘要

电镀是当今全球三大污染工业之一。

电镀废水的成分常常是同时含有多种污染物，其中有毒有害的物质有铬、镍、氰化物、铜等。

本设计中废水进水水量水质为：

含氰废水Q=8m3/d，平均每小时排放量1.0m3，氰化物浓度为1.03-8.5mg/L，其废水中还含有OH-和少量Cu2+离子；含铬废水Q=8m3/d，平均每小时排放量1.0m3，六价铬浓度为6.08-12.1mg/L，其废水中还含有H+离子；综合废水Q=4m3/d，平均每小时排放量0.5m3，pH=6.5-7.9，其废水中含有H+、OH-和少量的Cu2+和Ni2+离子。

综合该厂的废水水质水量特点，决定按照“分类收集、分类处理”的原则，采用“化学法+一步净化器”的“间歇式”处理方法，并在固液分离后调节废水pH值，以保证达到排放标准。

本处理站的总投资为41.58万元，年运行费用为5.54万元，处理单位水量的成本为7.6元/m3。

经处理后可使电镀废水达标排放，同时具有良好的社会效益和环境效益。

关键词：

电镀废水；化学法；一步净化器；间歇式；小流量

TheprojectdesignforelectroplatingwastewateroftheGuilin5718factory

Student:

RENShi-biaoTeacher:

ZHUYi-nian

Abstract：

Electroplatingindustryisoneofthethreeseriouspollutingindustryintheworld.Therearemanykindsofpollutantsintheelectroplatingwastewater,containingthetoxicandharmfulsubstances,suchasCr6+,Ni2+,CN-,Cu2+etc.

Inthisdesign,thequantityandtheeffluent-qualityofthewastewaterareasfollows.

Wastewatercontainingcyanide:

8m3/dor1.0m3/h,[CN-]=（1.03-8.5）mg/L,withasmallnumberofCu2+andOH-init;

Wastewatercontainingchromium:

Q=8m3/dor1.0m3/h,[Cr6+]=（6.08-12.1）mg/L,withasmallnumberofH+init;

Integratedwastewater:

Q=4m3/dor0.5m3/h,pH=6.5-7.9,withsomeH+/OH-andasmallnumberofCu2+andNi2+init.

Consideringthewastewaterqualityandquantitycharacteristics,thedesignchoosestheintermittent“chemicaltreatment+steppurifier”asthetreatmentofthewastewaterinaccordancewiththeprincipleofcollecting&treatingseparately.Andafterthesolid-liquidseparationadjustthepHvalueofwastewatertoensurethatemissionstandard.

Theeffluentwillaccordwiththenationalfirstambienteffluentqualitystandardofthefirstandthesecondpolluents.Theoverallcostoftheplantis415,800yuan,andtheoperatingchargeisabout55,400yuanperyear.Thecostofthistreatmentisabout7.6yuan/m3.Theresultofthistreatmentwillaccordtotheeffluent-qualitystandard,andithasagoodsocialandenvironmentalbenefits.

Keywords：

electroplatingwastewater；chemicaltreatment；steppurifier；intermittently；smallflow

目次

1引言

1.1电镀与电镀废水

1.1.1电镀及电镀废水来源

电镀是利用化学和电化学方法在金属和非金属表面进行装饰、防护及获得某些新的性质的一种工艺过程。

电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。

电镀行业中，常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金和镀锡。

氰根（CN-）具有很好的络合性、表面活性，在某些电镀生产中被大量使用。

镀铜、镀锌、镀铜锡合金、镀金及某些活化液、退渡液等，都可采用氰化物。

铬主要用于镀铬、钝化和退镀等工艺。

铜和镍等重金属也在电镀中应用较多。

电镀车间有镀前表面处理、电镀处理和镀后处理三个工艺环节[1]。

每个环节又包括若干工序，详见表1。

表1电镀车间工艺工序

环节

镀前表面处理

电镀处理

镀后处理

工序

磨光抛光刷光滚光喷砂去油去锈浸蚀中和清洗

电镀浸镀等

抛光出光钝化着色干燥封闭去氢清洗等

作用

整平镀件并去除镀件上的污物，为电镀做准备

镀上镀层

清洗附着液，优化镀层质量

电镀废水是电镀的以上环节、工序中产生的含有大量含金属离子、金属络合离子及清洗液的液体。

电镀废水主要来源有：

前处理除油酸洗工序，镀件的清洗水，废电镀液，跑、冒、滴、漏的各种槽液和排水，冲洗水及设备冷却水。

1.1.2电镀废水的性质和危害

1.1.2.1电镀废水的性质

电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理水平与用水方式等因素有关。

电镀废水的成分非常复杂，除含氰（CN-）废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。

根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬（Cr6+）废水、含镍（Ni）废水、含镉（Cd）废水、含铜（Cu）废水、含锌（Zn）废水、含金（Au）废水、含银（Ag）废水等。

废水中含有多种高毒物质，危害性很大。

另一方面，废水中许多成分又是宝贵的工业原料[2-3]。

1.1.2.2电镀废水的危害

1）含氰废水的危害

氰化物是极毒物质，特别在酸性条件下，它变成剧毒的氢氰酸。

人体对氰化钾的中毒致死剂量为0.25g（纯净氰化钾为0.15g）。

很低浓度的氢氰酸（4~5）×10-6，0.05mg/L，会引起很短时间的头疼、心率不齐。

在高浓度（9×10-6，0.1mg/L）时能立即致人死亡。

对鱼类和其他水生物的危害为（以游离CN-计）：

浓度为0.04~0.1mg/dm3就能使鱼类致死。

此外，含氰废水作为农灌水时会使农作物减产。

2）含铬废水的危害

铬有三价（Cr3+）和六价（Cr6+）之分。

六价铬对人体的危害，因进入途径不同，中毒表现也不同。

（1）对人体皮肤的损害：

六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏作用。

六价铬经过切口和擦伤处进入皮肤，会因腐蚀作用而引起铬溃疡（又称铬疮）。

（2）对呼吸系统的损害：

六价铬对呼吸系统的损害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。

（3）对内脏的损害：

六价铬经消化道侵入，会造成味觉和嗅觉减退，以至消失。

剂量小时也会腐蚀内脏；引起肠胃功能降低，出现胃痛，甚至肠胃道溃疡，对肝脏还可能造成不良影响。

三价铬是生物所必需的微量元素。

通过动物试验发现三价铬有激活胰岛素的作用，还可以增加对葡萄糖的利用。

实验证明，六价铬的毒性比三价铬高100倍。

3）含锌废水的危害

锌是人体必需的微量元素之一，正常人每天从食物中摄取锌10~15mg。

人体缺锌会出现不少不良症状，误食可溶性锌盐对消化道黏膜有腐蚀作用。

过量的锌会引起急性肠胃炎症状，如恶心、呕吐、腹痛、腹泻，偶尔腹部绞痛，同时伴有头晕、周身乏力。

误食氯化锌会引起腹膜炎，导致休克而死亡。

4）含铜废水的危害

铜是生命所必须的微量元素之一，但过量的铜对人体和动植物都有害。

对于人来说，过量的接触铜化合物会导致皮炎和湿疹；水中铜含量过量时，会抑制水体自净；铜可以在土壤中富集，污染粮食籽粒；铜对水生生物的毒性也很大。

5）含镍废水的危害

镍的毒性主要表现在抑制酶系统，如酸性磷酸酶。

镍及镍盐对电镀工人的毒害主要是镍皮炎。

6）其他

除以上几种物质外，还有隔、铅、汞、银等重金属，酸、碱及盐类，以及电镀中使用的添加剂、光亮剂等物质。

它们在环境中过量后均会造成环境污染甚至生态毒害。

1.2我国电镀污染现状

电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技术。

由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣，已成为一个重污染行业。

电镀是当今全球三大污染工业之一。

就我国电镀废水而言，据不完全统计，2004年我国电镀厂点约有一万家，每天排放的40亿吨废水约有50%没有达到国家排放标准。

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%[4]。

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等自然界不能降解的重金属离子。

除了少部分国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有国际先进水平的工艺设施，大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备，操作方式以手工操作为主。

我国电镀行业存在的主要问题是：

（1）厂点多、规模小，专业化程度低。

（2）装备水平低。

表现在一方面缺少机械装备，以手工操作为主；另一方面是技术装备水平不高，自动化程度低、可靠性差，产品质量不稳定。

（3）管理水平较低，经济效益较差。

（4）电镀污染治理水平低，有效治理率低。

（5）经营粗放，原材料利用率低。

一大部分甚至绝大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物。

在清洁生产审计中调查的10条电镀加工线中，平均用水量为0.82t/m2，是国外的10倍[5]。

近年来，国内许多电镀企业从实际出发，积极改进和推广低浓度、低污染的电镀工艺、逆流清洗工艺，发展电镀槽（废）液的净化与回收技术，重视废水处理，开展综合防治，消除和减少污染。

1.3电镀废水处理技术综述

20世纪50年代末是我国电镀废水治理的起步阶段，60年代至70年代中期才开始引起重视，但仍处于单纯的控制排放阶段。

70年代中期至80年代初，大多数电镀废水都已有了比较有效的处理，离子交换、薄膜蒸发浓缩等工艺在全国范围内推广使用，反渗透、电渗析等工艺已进入工业化使用阶段，废水中贵重物质的回收和水的回收利用技术也有了很大进展。

80年代至90年代开始研究从根本上控制污染的技术，综合防治研究取得了可喜的成果。

上世纪90年代至今，电镀废水治理由工艺改革、回收利用和闭路循环进一步向综合防治方向发展，多元化组合处理同自动控制相结合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流[6]。

电镀废水的治理方式大体可分为如下四类：

物理方法、化学方法、物理化学方法和生物处理方法。

1.3.1物理方法

物理方法是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质，如电镀废水中的除油、蒸发浓缩回用水等。

蒸发浓缩回收，是一种对重金属电镀废水进行蒸发使之获得浓缩，并加以回收和回用的处理方法，一般用于处理含铬铜、银及镍离子废水。

蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需要化学试剂，无二次污染，可回用水或有价值的重金属，有良好的环境效益和经济效益，但因能耗大，操作费用高，杂质干扰资源回收问题还待研究，使应用受到限制。

目前，一般将其作为其它方法的辅助处理手段[7]。

1.3.2化学方法

化学方法就是向废水中投加化学药剂，通过化学反应改变废水中污染物的化学性质，使其转变成无害或易于与水分离的物质从废水中除去的处理工艺。

从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看，电镀废水有80%采用化学法处理，化学法处理电镀废水，是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理技术，技术上较为成熟。

化学法包括沉淀法，氧化还原法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类电镀金属废水处理。

但化学法的最大不足之处，是生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用场地较大。

1.3.2.1化学氧化法

该方法主要用于含氰废水的处理。

该工艺是在碱性的条件下，用氧化剂把游离氰离子以及与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳，常用的氧化剂是次氯酸钠、液氯和漂白粉，也可以用空气或者臭氧作为氧化剂。

该方法能够彻底消除氰化物的污染问题，但是其出水水质较差，且不能回用。

在处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题有待于解决。

1.3.2.2化学还原法

该方法主要用于含铬废水的处理，用还原剂把毒性很大的Cr6+还原成毒性较低的Cr3+，然后利用中和沉淀法除去废水中的Cr3+。

根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、亚硫酸盐法、铁屑法、SO2法等。

化学还原法处理电镀含铬废水有硫酸亚铁一石灰法、亚硫酸盐法、二氧化硫法、亚铁盐法、硫化碱法等。

该方法的优点是处理后水能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备操作比较简单，但铬污泥如存放不妥易引起二次污染。

应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。

1.3.2.3化学沉淀法

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法。

该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水可达标排放。

化学沉淀法按照使用沉淀剂的不同可分为：

1）氢氧化物沉淀法

铜、镉、铬、铅等氢氧化物溶度积很小的重金属，可采用此法除去废水中的重金属离子，常用的沉淀剂有石灰、碳酸钠、氢氧化钠等；该沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。

实践证明在操作中需要注意以下几点：

（1）中和沉淀后，废水中若pH值高，需要中和处理后才可排放；

（2）废水中常常有多种重金属共存，当废水中含有Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀；（3）废水中有些阴离子如：

卤素、氰根、腐植质等有可能与重金属形成络合物，因此要在中和之前需经过预处理；（4）有些颗粒小，不易沉淀，则需加入絮凝剂辅助沉淀生成[8]。

2）铬酸盐沉淀法（钡盐法）

这种方法处理的对象只限于Cr6+。

投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等，因而习惯上也称为钡盐法。

3）铁氧体沉淀法

铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法。

在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原成Cr3+，Fe2+氧化成Fe3+，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。

通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。

其典型工艺有间歇式和连续式。

该法形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行固液分离和脱水处理，能一次脱除多种金属离子，特别适用于重金属混合电镀废水的一次性处理。

我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处理后的废水能达到排放标准，在国内电镀工业中应用较多。

铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。

但在形成铁氧体过程中需要加热（约70℃），能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含汞和络合物废水的缺点。

1.3.2.4化学中和法

中和处理的目的是中和废水中过量的酸、碱及调整废水的酸碱度，使之呈中性或接近中性，以适宜下一步处理或外排的要求。

国内对电镀酸碱废水的处理，一般视其流量或单独处理，或排入电镀混合废水中一起处理。

1.3.3物理化学方法

物化法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。

主要有以下几种，即：

气浮法、离子交换法、萃取法、吸附法、电解法、离子交换法、膜分离法等。

1.3.3.1气浮法

气浮法是一种高效、快速的固液分离技术，其中的溶气气浮法，是使空气在一定压力下溶于水中并达到饱和状态再进行气浮的废水处理方法；由贾金平等人研究可知，当处理废水中的悬浮物浓度为600mg/dm3以下时可采用溶气气浮法。

1.3.3.2离子交换法

离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，含重金属废水通过交换剂时，交换器上的离子同水中的金属离子进行交换，达到去除水中金属离子的目的。

此法操作简单，便捷，残渣稳定，无二次污染，但由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制。

1.3.3.3电解法

电解法是利用金属的电化学性质，使废水中的有害物质通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化、还原反应转化成无害物质，或利用电极氧化、还原产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，然后分离除去。

它是处理含有高浓度电沉积金属废水的一种有效方法，处理效率高，便于回收利用。

但该法缺点是不适用于处理含较低浓度的金属废水，并且电耗大，成本高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。

近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。

另外，高压脉冲电凝系统为当今世界新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。

高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%-30%；电解时间缩短30%-40%；节省电能达到30%-40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%-99%。

1.3.3.4混凝法

为了提高化学法之后的微小沉淀物的沉降性能，可在废水中加入适当的混凝剂、絮凝剂或螯合剂等药剂，经过一定的搅拌加速重金属沉淀物的固液分离。

此种方法一般作为化学法的组合手段。

在实践应用中已有不少实例出现。

1.3.3.5吸附法

吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种方法。

传统吸附剂有活性炭，腐植酸、聚糖树脂、碴藻土等。

活性炭装备简单，在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理。

实践证明，使用不同吸附剂的吸附法，不同程度地存在投资大，运行费用高，污泥产生量大等问题，处理后的水难于达标排放。

1.3.3.6萃取法

利用一种不溶于水而能溶解水中某种物质的有机溶剂，使废水中的溶质充分溶解而从废水中分离出去；溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。

由于液一液接触，可连续操作，分离效果较好。

尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。

1.3.3.7膜分离法

膜分离法是利用高分子所具有的选择性进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取等。

利用膜分离技术一方面可以回收利用电镀原料，大大降低成本，另一方面可以实现电镀废水零排放或微排放，具有很好的经济和环境效益。

用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。

含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理，已有成套设备。

反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。

采用反渗透法处理电镀废水，已处理水可以回用，实现闭路循环。

液膜法治理电镀废水的研究报道很多，有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段。

膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项技术在金属萃取方面有很大进展。

1.3.4生物处理方法

生物处理技术是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的，具有成本低，环境效益好等优点。

由于传统处理方法有成本高、对大流量含低浓度重金属的废水难于处理等缺点，随着重金属毒性微生物的研究进展，生物处理技术日益受到人们的重视，采用生物技术处理电镀金属废水呈发展势头。

1.3.4.1生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。

所用的微生物絮凝剂是由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。

目前，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。

微生物絮凝法处理废水具有安全方便、易于实现工业化等特点。

具有广泛应用前景。

1.3.4.2生物吸附法

生物吸附法指利用生物体的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液分离而去除金属离子的方法。

利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。

该法具有原料易得、处理成本低等特点。

1.3.4.3生物化学法

生物化学法是通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。

例如：

有人利用脱硫肠杆菌（SRV）去除电镀废水中的铜离子，在含铜质量浓度为246.8mg/L的溶液，当PH为4.0时，去除率达99.12%。

1.3.4.4植物修复法

植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。

植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。

藻类净化重金属废水的能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。

草本植物中的凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。

此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。

木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点，也受到人们广泛关注。

综上所述，化学法、物理化学法、生物化学法等都可以治理和回收废水中的重金属，但这些方法各有利弊，诸如对含氰化物或六价铬的电镀废水采用氧化或还原的方法加以处理，虽破坏或除去了毒性，却没有对它们加以回收利用；对于其他电镀废水的处理采用沉淀法、中和法，只是对废进行了无害化处理，使之达到了排放标准，却同样未能从资源化的角度进行回收利用；生物化学法也有一定的局限性，无论是植物还是微生物，一般都具有选择性，只吸取或吸附一种或几种金属，有的在重金属浓度较高时会导致中毒，从而限制其应用。

组合法可在一定程度上弥补各种单一方法的不足，达到最好的技术经济效果。

如将化学法与气浮法结合可强化重金属离子的去除。

但相比较而言，闭路循环则是目前处理电镀废水的一种很有效的工艺，综合防治是污染解决的根本方法，从单纯的治废变成综合治理是治理电镀废水的发展方向。

1.4设计的主要内容和范围

1.4.1设计的主要内容

设计的主要内容包括工艺流程的确定、主要构筑物的设计、设备的