电镀厂废水处理毕业设计.docx

1、电镀厂废水处理毕业设计摘 要电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污染问题日趋严重。本文首先阐述了我国电镀废水的污染现状以及对人类产生的危害，在对化学处理、离子交换、电解法、生物处理等电镀废水处理方法的分析和比较后，结合乡镇电镀企业要求工艺简单、成本低等特点，决定采用NaHSO3化学还原沉淀法处理该企业的含铬、锌废水。本工艺是在pH=2.5时用NaHSO3溶液将Cr6+还原为Cr3+，在用NaOH溶液调节pH=8后生成Cr(OH)3和Zn(OH)2沉淀，在添加絮凝剂PAM后生成的絮体在斜板沉淀池中沉淀，出水经过滤器过滤后可回用于过滤器反冲洗水及各种溶液的配制，或

2、者达标排放，而污泥则统一交于专业的环保公司处理。在设计中采用了较为先进的ORP测定仪、在线pH计和液位计实现反应过程的自动控制。通过设计计算确定了各构筑物的尺寸以及设备的选型，并对设计和操作管理中的要求进行了说明，最后对电镀废水治理的前景进行了展望。关键词：电镀废水；Cr；ZnABSTRACTWith the speedy development of the electroplating enterprise in towns in our country, electroplating industry，as one of the biggest pollutions in the wor

3、ld,causes the pollution more and more severely。In this paper, describes the present situation of the electroplating effluent water pollution and the great harm it makes to the human kind has been described. After the analyses and the comparison of different ways for treatment of electroplating efflu

4、ent such as chemical treatment process、ion exchange process、electrolytic method and biological process, I decide to adopt the NaHSO3 reduction-precipitation to treat the waste water containing Cr and Zn for the corporations, considering the features of the town electroplating corporationsdemands of

5、simple techniques, low costs, etc.This technology is to deoxidize Cr6+into Cr3+ by NaHSO3 solution at the pH=2.5,then adjust the pH to 8 with NaOH solution to make Cr(OH)3 and Zn(OH)2 sediment.The flocculating constituent,formed after adding the flocculating agent PAM, can be deposited in the slopin

6、g plank settling tank. The water left after filtrating through a sank filter can be recycled as the backwash of sank filter and be used in confecting various solutions or be discharged an emission standard.And, the sludge can be solved by the professional environmental protecting companies.It adopts

7、 some relatively advanced equipment such as measuring element of ORP、pH meter and content gauge realize the automata of the reaction process.Through elaborate designation and calculation,the size of each construct and the type election of the equipment have been ascertained.Besides,with explanations

8、 about the designation and the demands in the operating management,it finally comes to the prospect of solving the problem of the waste water from plating.Keyword: electroplating effluent;chromium ;zinc 第一章 电镀行业环境保护现状1.1 中国电镀行业概况电镀（Electroplating）就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附

9、着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。同时电镀也是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污染问题日趋严重。小型电镀厂往往是区属的乡镇企业，这些电镀厂废水水量都较少，一般日排放量只有几十吨，其污染因子也较少，多数为含铬、锌酸性废水，但其危害很大，治理势在必行。这些企业多数位于市郊，其技术和经济力量薄弱。对于废水的治理要求是工艺简单，便于掌握和正常运行，而且投资和运行费用当然也要较低。本设计就是根据上述特点，选择有效的处理方法和流程，处理后的水完全达到国家的排放标准。电镀可以赋予容易锈蚀的黑色金属以耐腐蚀外衣，节约大量金属材料；可

10、以使贱金属具有贵金属表面特性。机械制造业、电子、石油化工、汽车、武器、航空航天系统和日用品行业的生产都需要电镀技术，已经形成了多镀种、跨行业、分布于国民经济各个部门的不可缺少的重要组成部分，是工业产业链中的一个不可缺少的环节。据六年前的统计，我国约有电镀厂点15000个，职工总人数约50万人，其中工程技术人员比例为67，具有一定规模的生产线约5000条，年产量约3.54.0亿平方米，年产值120130亿元左右。电镀企业30分布在机械制造业，20分布在轻工业、20分布在电子工业，其他分布在航天、航空及仪器仪表等行业。从地域分布情况来看，电镀企业主要集中在全国各大中工业城市及其周围农村地区。经济越

11、发达，制造业越兴旺的地区，电镀企业越多。从镀种所占比例来看，镀锌占45-50，镀铜、镀镍、镀铬占30，转化膜占15，电子产品镀铅、锡、金约占5。全国电镀工业生产每年消耗铜、锌、镍等金属在7万吨以上，年消耗氰化钠2万吨以上，消耗铬酸酐3.5万吨以上，消耗酸、碱等化工原料40万吨以上。综上所述，电镀行业受到工业生产大量需求的推动，已形成了一个庞大的产业，这个产业包括属于大生产的专业电镀厂或公司，而更多的是附属于大生产的电镀车间和工段。目前，电镀已成为不可缺少的生产工艺和表面工程科学的一个重要分支。电镀行业在国民经济中占有重要的经济地位。 1.2 电镀污染现状镀件进入工艺溶液进行表面处理或电镀，这些

12、溶液附着在镀件表面随镀件带入清洗水中；工艺溶液还有可能洒落到地面；或被电极反应产生的气体形成“气雾”带出，进入排风系统；或在镀液过滤时遗留在滤芯上；或由于镀槽、管道破损泄漏镀液；镀液失效废弃；这些清洗水、洒落液和气雾中的酸、碱、氰化物、重金属物质都会对环境造成污染。 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。我国电镀行业每年排放大量的污染物，包括4亿吨含重金属的废水、5万吨固体废物、3000亿立方米酸性废气。仅以北京市为例，每年排放450万吨含重金属的废水，近千吨固体

13、废物和危险废物5亿m3以上的酸性气体。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。 二十世纪七十年代我国开始对工业污染进行治理，电镀行业的污染治理是其中的一部分。到八十年代初，政府要求所有电镀厂对电镀废水、废气、废渣进行无害化处理，关闭了一些没有安装末端处理设备的土法电镀厂点。二十世纪八十年代以后，我国政府和地方政府陆续出台了有关环境保护的法律法规和标准：如中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国固体废物污染环境防治法和大气排放标准、污水排放标准等，使得污染治理工作

14、有法可依，有据可查。各地政府也加强了对电镀企业的污染监控工作。 目前为止，国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有比较先进的末端处理设施，一般电镀厂也安装了简单的处理设备，基本有效控制了电镀行业对环境的严重污染。但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。于此同时，由于环保部门对电镀企业的环保监管，对排放超标企业的经济处罚，许多电镀厂点有“上山下乡”的趋势，成为电镀“黑点”，肆无忌惮的直排污染物，成为电镀行业污染治理的一个漏洞。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。特别是乡镇电镀企业的迅速发展，使电镀厂（点）向市郊和农村扩散，给污染

15、控制与环境管理带来了很多的困难，电镀污染问题日趋严重。 （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。虽然企业都建立了污水处理设施，但仍有少部分企业的设施未能正常运转。生产废气一般都有排风装置，但大部分企业未对废气进行净化处理。固体废物和危险废物的管理尚未走入正规轨道。电镀生产过程中排放大量的有毒有害物质，对环境造成的污染及危害越来越为人们所认识。 （5）经营粗放，原材料利用率低。经对运行较正常的汽车、摩托车行业电镀线调查表明，镀硬铬的铬

16、酐利用率为38，而装饰性铬的铬酐利用率仅为10（国外平均为24）。由此可见，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。（6）中小企业应对国际环境保护压力的水平偏低例如：中小企业应对欧盟RoHS指令的能力差。 近年来，国内许多电镀企业从实际出发，积极开发和推广低浓度、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，消除和减少污染。不少企业还根据国家和地方的规定要求，结合企业自身条件和发展规划，制定电镀污染物的排放指标、镀件漂洗用水定额、漂洗水水质标准等规定和相应的技术措施，并纳入

17、企业的生产计划管理，建立污染治理档案，定期检查与考核，以控制电镀“三废”对环境的污染。 1.3 电镀废水的危害性 电镀废水就其总量来说，比造纸、印染、化工、农药等的水量小，污染面窄。但由于电镀厂点分布广，废水中所含高毒物质的种类多，其危害性是很大的。未经处理达标的电镀废水排入河道、池塘，渗入地下，不但会危害环境，而且会污染饮用水和工业用水1。1.3.1 酸碱废水的危害（1）排入江河湖塘中的酸、碱废水会危害水中微生物的生活，而许多微生物对水质起着重要的净化作用。 （2）排入农田中的酸、碱废水，会破坏土壤的团粒结构，影响土壤的肥力及透气、蓄水性，影响农作物的生长。酸、碱废水还可能使施于农田的化肥失

18、效或影响其溶解性能。 （3）鱼类、牲畜等食用了酸、碱废水，对其肉质、乳汁将产生不良的影响，人若食用这些肉、乳将影响健康。（4）若生活用水中混入了酸、碱废水，特别是长期饮用者，其不良后果难以设想。 （5）渗入地下的酸、碱废水，若被抽出用作工业用水，就会危害工业生产。特别是酸、碱废水还会加快设备的腐蚀。 实际上，电镀所产生的酸、碱废水中往往还含有其他有毒物质，其危害性还要更大些。 1.3.2 含氰废水的危害 氰化物的毒性主要取决于氰化物生成氰离子的数量，简单的氰化物（氰化氢、氰化纳、氰化钾等）属于高毒类，可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入体内。氰离子能够对机体内的很多种酶有抑制作用，造成中枢神经系统

19、缺氧，产生中枢性呼吸衰竭而死亡。 在非致死剂量范围内，氰化物在体内能逐渐被解毒。不过，这种体内解毒能力是很有限的，如摄入的氰化物超过了解毒的负荷，达到中毒的浓度，便会引起中毒甚至死亡。含氰化物的废水进入河流会引起鱼类、家畜乃至人群急性中毒。1.3.3 重金属离子Cd2+、Pb2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+的危害（1）和镉化合物 镉对人体的主要危害是伤害肾。镉在肾脏中积蓄是引起高血压的重要原因，一般认为镉所致的肾损伤是不可逆的，目前尚无治疗方法。镉可以引起肺、前列腺和睾丸的肿瘤。镉还可以取代骨骼中的钙，从而引起极痛苦的骨痛病，镉引起骨质疏松、软骨症和骨折不仅发生于日本“骨痛病”地区，在长期接

20、触镉的职业人群中也有发生。急性或长期吸入镉化合物可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。（2）铅及铅化合物 被人体吸收的铅主要通过与蛋白质中的巯基结合，抑制多种酶的活性而发挥其毒性，引起代谢紊乱是铅中毒机制中重要和较早的变化之一。铅主要通过抑制抗氧化酶活力，产生过多的自由基造成组织损伤。铅中毒可影响人体免疫功能，对中枢和外周神经系统皆有影响。（3）六价鉻离子的危害 a、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。在接触铬酸盐、 铬酸雾的部位，如手、腕、前臂、颈部等处可能出现皮炎。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）。 b、对呼吸系统的损害

21、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。 c、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。 三价铬对人体的肺有一定的伤害。试验证明三价铬的毒性是六价铬的1。（4）镍离子的危害镍进入人体后主要存在于脊髓、脑、五脏和肺中，以肺为主，造成器官的慢性病变。皮肤长期接触镍盐容易导致皮炎，误服大量镍盐会产生胃肠道刺激现象，发生呕吐、腹泻，严重时会引起酶系统中毒，甚至危及生命。 （5）铜离子的危害皮肤接触铜化合物可发生皮炎和湿疹，抛光工人吸入氧化铜粉末，可发生急性中毒，长期接触

22、大量铜尘的人常见呼吸系统症状。（6）氟离子的危害氟化物对人体的危害，主要是骨骼受损害，临床表现为上下肢长骨疼痛，严重者发生骨质疏松、骨质增殖或变形，并发生原发性骨折，其次，氟化物能损害皮肤，使皮肤发痒、疼痛，引发湿疹及各种皮炎。 1.4 电镀废水处理方法1.4.1 化学处理法电镀废水的化学处理法是添加化学试剂后，通过化学反应改变废水中污染物的物理和化学性质，使其能从废水中取出并达到国家排放标准的处理方法。在电镀废水处理中常用的化学处理法有氧化（还原）处理法，中和处理法，凝聚沉淀法等，以及把几种方法组合在一起使用的方法。化学法处理电镀废水在国内外均已得到广泛的应用，并有较长的使用历史。国内对化学

23、处理法有较为成熟的设计和运行经验。它具有操作方便，试剂来源广，适用范围广，能承受大水量和高浓度负荷冲击，效果稳定可靠等优点。缺点是对处理后产生大量污泥的综合利用还存在一定的问题，因此化学处理法的发展受到了一定的限制，此外，如何提高处理后水的重复利用率和向闭路循环方向的发展，有待进一步开发和研究。1.4.2 含铬废水的处理 （1）亚硫酸盐还原法 亚硫酸盐还原处理法也是国内常用的处理含铬废水的方法之一，它主要优点是处理后能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备和操作也较简单，沉渣量少且易于回收，因而应用较广；但亚硫酸盐货源缺乏，国内有些地区不易取得，当铬污泥找不到综合利用出路而存放不妥时，会引起

24、二次污染。用亚硫酸盐处理电镀废水，主要是在酸性条件下，使废水中的六价铬还原成三价铬，然后调整pH值，使其形成氢氧化铬沉淀而除去，废水得到净化。常用的亚硫酸盐有亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠。 技术条件与参数： a、废水的酸化 亚硫酸盐还原六价铬必须在酸性条件下进行。当pH值2.0时，反应可在5min左右进行完毕；当pH值在2.53.0时，反应时间在30min左右；当pH值3.0时，反应速度很慢。在实际生产中，一般控制废水pH值在2.53.0，反应时间控制在20-30min为宜。 b、亚硫酸盐投加量 表1.1为亚硫酸盐与六价铬的理论投药比与实际投加量的情况。 c、废水经酸化、还原反应后，加碱调

25、整废水的pH值，使氢氧化铬沉淀，一般控制pH值为78，其反应时间为20min。 表1.1 亚硫酸盐与六价铬的投量比序 号亚硫酸盐种类投量比（质量比）理论值实际使用量1Cr（）NaHSO3131452Cr（）Na2SO313.61453Cr（）Na2S2O512.7413.54d、沉淀剂的选择 常用氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等均可使三价铬成为氢氧化铬沉淀。采用石灰，价格便宜，但反应慢，且生成泥渣多，泥渣难以回收。采用碳酸钠，投料容易，但反应时会产生二氧化碳。氢氧化钠成本高，但用量少，泥渣纯度高，容易回收。因此一般采用氢氧化钠作沉淀剂，浓度取20。 （2）铁氧体法 铁氧体沉淀法是在硫酸亚铁处理法的

26、基础上发展起来的一种新型处理方法。它就是使废水中的各种金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析出，从而使废水得到净化。铁氧体处理法主要的优点是硫酸亚铁货源广，价格低，处理设备简单，处理后水能达到排放标准，污泥不会引起二次污染；缺点是试剂投量大，相应产生的污泥量也大，污泥制作铁氧体时的技术条件难控制，需加热耗能较多，处理成本也较高。铁氧体法处理含铬废水是向废水中投加硫酸亚铁，使废水中的六价铬还原成三价铬，然后投碱调整废水pH值，使废水中的三价铬以及其他重金属离子发生共沉淀现象。在共沉淀时，溶解于水中的重金属离子进入铁氧体晶体中，生成复合的铁氧体。 采用铁氧体法一般侧重于处理六价铬、镍、铜、锌等重金属离子

27、废水。（3）硫酸亚铁石灰法 硫酸亚铁是一种强酸弱碱盐，水解后呈酸性。硫酸亚铁与六价铬发生氧化还原反应，生成三价铬，当用石灰提高pH值至7.58.5时，即生成氢氧化铬沉淀。当pH值3时，Fe3+即生成大量沉淀，生成的氢氧化铁有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。 硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件见表1.2。反应时间为，连续处理时不小于30 min；间歇处理时为24 h。 硫酸亚铁石灰法处理含铬废水的特点是：除铬效果好，当使用酸洗废液的硫酸亚铁时，成本较低，处理工艺成熟，但产生的污泥量大，占地面积大，出水色度偏高。（4）钡盐法 钡盐法处理含铬废水是利用固相碳酸钡与废水中的铬酸接触反应，形成溶度积比碳酸

28、钡小的铬酸钡，以此除去废水中的六价铬。经碳酸钡处理后的废水中含有一定量的残余钡离子，可用石膏（CaSO42H2O）进行除钡，生成溶度积更小的硫酸钡。 表1.2 硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件序号Cr6+/mg/l加药前调pH值投药量（质量比）Cr6+:FeSO47H2O反应后 调节pH值通气时间min备 注125414015078搅拌混匀即可所需压缩空气量为0.2m3/min.m3（废水），压力80120kPa225501351401020350100125135153041001161301530技术条件和运行参数： a、采用钡盐及其投加量：一般采用碳酸钡，也可采用氯化钡。碳酸钡不易溶于水，

29、可一次性向反应池中投加较多的碳酸钡，其后陆续补加直至不能使用时全部更新。其理论投量比为Cr6+:BaCO3为1:3.8（质量比），实际采用为1:（1015）。氯化钡易溶于水，反应速度比碳酸钡快，为液相反应，其理论投量比为Cr6+:BaCl2为1:4.7（质量比），实际采用为1:（79）。 b、搅拌和反应：空气或机械搅拌，反应时间采用碳酸钡时为1020min，采用氯化钡时为10min左右。 c、废水的pH值；用碳酸钡为试剂时，反应时废水的pH值一般控制在45。用氯化钡时，反应时废水的pH值一般控制在6.57。 钡盐法处理含铬废水的特点为：方法简单，出水水质好，但货源、沉淀分离以及污泥二次污染问题

30、较大，污泥清除周期较长。同时，由于钡盐有毒，因此，如采用这种方法时，对调节池、反应沉淀池等地下构筑物应做好防渗漏、防腐蚀等措施，并加强管理，防止由钡引起的污染。1.4.3 含锌废水的处理 （1）碱性锌酸盐镀锌废水的处理 锌为两性金属，在碱性条件下，根据pH值的不同存在ZnO22和Zn（OH）2，当pH值调整到810时，主要以Zn（OH）2形式存在。对含锌废水的处理主要是通过对废水pH的控制，使废水中的Zn2与OH反应生成氢氧化锌沉淀，以沉淀、气浮、过滤等固液分离方式，或投加适量的混凝剂，结合凝聚、共沉等原理，达到去除污染净化废水之目的。 一般挂镀锌清洗废水的含锌浓度为1030mg/l，pH值为

31、1012。镀锌前，酸洗废水中往往由于挂具清洗不干净等原因也会带入锌，其浓度一般为520mg/l，含铁量为58mg/l，pH值为23。所以处理含锌废水应包括以上两部分清洗废水。这两种废水的混合处理，不但可处理锌，而且还利用了酸洗废水，中和了含锌废水中的碱，同时其中铁所形成的氢氧化铁，还起到凝聚作用，是十分有利的。 技术条件和参数 ：a、废水进水浓度一般废水含锌浓度不大于50mg/l。 b、反应时的pH值废水进水的pH值为912，反应后最佳pH值为3.59.0，可利用酸洗槽的废盐酸来调整pH值。 c、凝聚剂投加量和混合反应时间，凝聚剂可采用碱式氯化铝，投加量为1015mg/l。混合反应时间宜采用510min。 d、运行过程中，循环水中的含盐量会不断增加，含锌、氯离子会不断积累，为了改善循环水水质，每天应排放累计处理水量的1015的循环水，补入纯水。 （2）铵盐镀锌废水的处理 a、石灰法处理铵盐镀锌废水 当废水pH=10时，氨三乙酸与锌离子配位的稳定性比钙离子大，而pH=12时则相反，氨三乙酸与钙离子络合的稳定性比锌离子大，因此，利用这个机理来提高废水pH值，增大钙离子浓度，有利于配位剂与钙离子配位，使锌离子释放出来，然后形成氢氧化锌沉淀。据试验最佳pH值为10.9511.2，钙盐用CaO，投加量为Ca2+:Zn2+=（34）:1，废水起始含锌浓度在150mg/l以下时，处