电镀工业基地废水集中处理设计实例

刘铁梅 *，阳健，罗隽

（1.广东省环境保护职业技术学校，广东 广州 510655；2.广东粤绿环境工程中心，广东 广州 510655； 3.环境保护部华南环境科学研究所，广东 广州 510655）

随着汽车、家用电器、航空航天及相应的装饰工业的发展，我国电镀行业的发展突飞猛进。据不完全统计，我国电镀厂家约2 万家，每年排出的电镀废水约4.0 亿m3[1]。电镀废水主要来源于电镀生产过程中的镀件清洗、镀液过滤、废镀液、渗漏及地面冲洗等，其中镀件清洗水占80%以上。

目前国内普遍存在电镀厂点多而分散、布局不合理、生产技术落后等现象。电镀废水不仅会含有铬、铜、镍、锌等重金属离子，而且可能含有剧毒的氰化物，对人类危害极大。而单个电镀厂的电镀废水总量较小、成分复杂、水质变化大，因此电镀工业基地的建立非常有必要。电镀工业基地污水集中处理使得运行管理更加专业化，保证了处理效果，有利于降低能耗、药耗，符合节能政策，还便于环保部门的监督管理。

1 工程概况

广东清远某电镀基地各企业的生产废水统一排到废水处理厂集中处理。该工程根据业主的要求，电镀基地废水处理工程水量按3 000 m3/d 进行设计，每天24 h 运行，即125 m3/h。按照不同废水处理的方法进行分类，根据厂家提供的资料，结合工艺路线的要求，将废水重新分配，具体如表1。

表1 原水水质一览表Table 1 Water quality of inflow

厂区总排放口废水排放达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中表2的要求。设计出水水质的相关指标见表2。

2 废水处理工艺

2.1 废水处理工艺的选择

目前，电镀废水处理的方法主要有：离子交换法、化学法、电解还原法、生物法等[2-3]。化学法处理电镀废水具有技术成熟，设备简单，占地面积不大，投资小，费用低，对水质变化适应性强，运行管理方便，混合废水易处理，效果好，自动化程度高等诸多优点。因此本工程采用化学法。含铬废水、含氰废水和重金属废水等的处理工艺种类较多，有的将这几种废水分别处理，但工艺复杂，造价高；有的则将这几种废水先混合再进行综合处理，但控制工艺也较复杂，目前应用甚少。本工程选用先分质处理再混合处理的方法，不但工艺流程简单、操作方便，而且占地小，投资少，处理后水质好[4]。

表2 设计出水水质一览表Table 2 Water quality of outflow

2.2 废水的分流

电镀废水的治理原本是非常成熟的工艺，通常分水系统按照含氰、含铬、综合(其他)3 种废水分类收集。但对一个工业园内所有电镀企业的污水集中处理时，往往由于各工厂的生产工艺、原料、设备的不同，所排出废水的化学成分很复杂，如果分流不彻底，将会有大量的混排废水出现。这也是电镀工业园污水集中处理不同于单个电镀企业污水处理的根本原因。

最基本的废水分流系统按照含氰、含铬、综合废水进行考虑。除此之外，根据电镀污水集中处理的需要，增加3 股废水分流管道，即前处理废水、含镍废水和混排废水。不同废水根据其特性进行单独处理后再混合进行处理。

2.3 废水集中处理工艺流程

本工程废水集中处理工艺流程见图1。

3 工艺单元设计

3.1 含氰废水处理

图1 废水集中处理工艺流程Figure 1 Flow diagram of centralized wastewater treatment

含氰废水流入调节池调节水质、水量，再用泵抽至两级破氰系统，采用两级碱性氯化法预处理后流入综合调节废水池。一级破氰池主要通过投加漂水完成 由CN-到CNO-的氧化过程，进行氰化物的一级氧化；二级破氰池主要通过投加漂水完成由CNO-到CO2和N2的氧化过程，进行氰化物的二级氧化。

设计处理能力300 m3/d，即12.5 m3/h。pH 调整时间约为30 min，一级和二级破氰反应时间各40 min 左右。每级破氰过程均设有pH 在线控制仪和ORP(氧化还原电位)在线控制仪，以便控制反应条件和反应程度。一级pH 调整为10.0～11.0，一级破氰反应ORP控制为350～400 mV；二级pH 调整为7.5～8.0，二级破氰反应ORP 控制为600～650 mV。

3.2 含铬废水的处理

含铬废水流入调节池调节水质、水量，再用泵抽至反应池，先用硫酸调整pH 后自流入还原池。通过投加亚硫酸氢钠，将废水中的六价铬还原成三价铬。因六价铬属第一类污染物，需单独处理后排放，故含铬废水经过还原后单独进行混凝沉淀处理。沉淀池上清液进入中间水池暂存后经过砂滤，最终达标排放；沉淀污泥排入综合污泥池压滤。反应过程采用pH 控制仪、ORP 控制仪控制计量泵精确加药。

设计处理能力450 m3/d，即19 m3/h。pH 调整时间约为30 min，铬还原反应约40 min，沉淀池表面负荷约为1.0 m3/(m2·h)，一级pH 调整为2.5～3.5，还原铬反应ORP 控制为250～300 mV，二级pH 调整为8.5～9.5。

3.3 含镍废水的处理

镍是较贵重的金属，废水中的镍具有回收价值，且属于第一类污染物，因此对其进行单独混凝沉淀处理。含镍废水先流入调节池调节水质、水量，再用泵抽至反应池，加酸调整pH 后自流入氧化池，通过投加双氧水将配合态镍氧化后进入后续混凝沉淀反应池。沉淀上清液进入中间水池暂存，砂滤后达标排放；沉淀污泥排入含镍污泥池单独压滤，以回收Ni。

设计处理能力450 m3/d，即19 m3/h。pH 调节时间约为30 min，氧化时间60 min 左右，沉淀池表面负荷约为1.0 m3/(m2·h)。反应过程采用pH 控制仪控制计量泵精确加药。一级pH 调整为3.0～4.0，二级pH 调整为10.0～11.0。

3.4 混排废水的处理

混排废水是生产车间“跑、冒、滴、漏”产生的含氰废水、含铬废水及其他杂水的混合。采用两级碱性氯化法破氰后，排入含铬废水一起处理。

设计处理能力150 m3/d，即6.25 m3/h。其投加药剂、反应停留时间、反应控制参数与上述含氰废水处理、含铬废水处理相同。

3.5 前处理废水的处理

前处理废水主要含油、酸、碱和部分表面活性剂等物质及少量的重金属离子，经过微电解预处理提高废水可生化性后再排入生化处理系统处理。

对于电镀产生的有机废水，主要利用微电解来改变废水中大分子有机物的结构，破坏有机基团，提高废水的可生化性。酸化水解池主要是取厌氧反应的第一阶段，即水解酸化阶段，可大大提高废水的可生化性，除去部分COD，并有较好的脱色能力及耐冲击负荷，同时具有反硝化作用。经水解酸化后的废水进入好氧生化池进行处理，进一步去除COD 后达标排放。

设计处理能力150 m3/d，即6.25 m3/h。微电解反应池停留时间约为4 h，酸化水解池停留时间约为22 h，好氧池停留时间约为16 h。物化沉淀池表面负荷约为1.0 m3/(m2·h)，生化沉淀池表面负荷约为0.7 m3/(m2·h)。

3.6 综合废水的处理

不同镀种废水中重金属的化学性质相似，其氢氧化物的溶度积都可以满足排放标准的要求，因此合并一起处理。不同镀种的废水合并处理，同时利用共沉淀原理还可以降低用碱量。加碱沉淀法需要注意考虑pH 控制条件和金属离子共存时相互作用的影响，一般控制pH 为8.5～9.5。

设计处理能力1 800 m3/d(包括含氰废水300 m3/d)，即75 m3/h。pH 调整时间约为30 min，沉淀池表面负荷约为1.0 m3/(m2·h)。综合废水加入混凝剂PAC(聚合氯化铝)、PAM(聚丙烯酰胺)后形成矾花，在沉淀池泥水分流后，上清液排入中间水池，经过砂滤后达标排放，污泥则进入污泥处理系统。

3.7 电镀污泥的处理

废水中的重金属最后以金属氢氧化物沉淀的形式从废水中去除，形成的污泥含水率在98%以上，需要采用污泥脱水机进行脱水处理，以便运输。电镀废水处理产生的污泥含有大量重金属，属于危险废弃物，因此不能随便处置。

本工程产生的污泥中重金属含量高，具有较高的回收价值，可由有危险废弃物处理资质的专业回收公司进行回收，或运送至当地环保部门指定的地点处置。

4 运行费用及运行效果

4.1 运行费用

本设计运行费用包括人工费、水电费、药剂费等直接生产所需费用，是直接运行费。人工费用折算为0.197 元/m3废水，水电费用折算为0.525 元/m3废水，药剂费5.605 元/m3废水，微电解填料消耗费用为0.613 元/m3废水。废水处理总运行费用为上述费用之和，即6.94 元/m3废水。

4.2 运行效果

该工程自竣工以来，出水效果良好。出水水质监测数据如下：pH 6.9～8.2，COD 55～65 mg/L，CN-0.12～0.25 mg/L，Cr(VI) 0.12～0.16 mg/L，总镍0.25～0.39 mg/L，SS 30～42 mg/L，Cu2+0.36～0.45 mg/L，均达到GB 21900-2008 标准中表2的要求。

5 结论

(1) 对电镀企业实施源头控制，废水分质、分流进行输送，分类处理和分质处理相结合，形成了电镀工业基地废水集中处理的先进模式。

(2) 本工程充分考虑了电镀工业基地各生产企业生产的复杂性，将原水分成综合废水、含氰废水、含铬废水、含镍废水、前处理废水和混排废水6 类进行分类、分质处理，保证了排水达到现行电镀行业排放标准。

[1]唐兆民,张景书.电镀废水的处理现状与发展趋势[J].国土与自然资源研究,2004 (2):69-71.

[2]孟祥和,胡国飞.重金属废水处理[M].北京:化学工业出版社,2000.

[3]张自杰.环境工程手册:水污染防治卷[M].北京:高等教育出版社,1996.

[4]涂锦葆.电镀废水治理手册[M].北京:机械工业出版社,1989:78-127.