生物制劑技術(shù)對電鍍廢水的處理

林藝釗 徐建華 閆虎祥 林建清

（1九牧廚衛(wèi)股份有限公司 福建泉州 362200 2賽恩斯環(huán)保股份有限公司 湖南長沙 410006）

引言

電鍍是利用電化學(xué)方法在材料表面鍍上各種金屬[1]，它廣泛應(yīng)用于機(jī)器制造、輕工、電子等行業(yè)[2,3]，工藝過程中產(chǎn)生的電鍍廢水主要含有各種重金屬元素及有機(jī)污染物等。近幾十年來，電鍍廢水處理技術(shù)得到了廣泛的研究和應(yīng)用[4-8]。由于該類廢水中金屬離子濃度高、毒性大，導(dǎo)致廢水可生化性差，生物法難于處理，目前的主要處理技術(shù)有化學(xué)沉淀法[9-11]、離子交換法[11-13]及電化學(xué)處理技術(shù)[14-15]等。本研究擬采用在有色行業(yè)成熟應(yīng)用的生物制劑方法對電鍍廢水進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)廢水中重金屬和COD的脫除，為電鍍廢水的處理提供新的思路。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水取自九牧集團(tuán)生產(chǎn)車間，主要包括前處理含油廢水、含鎳廢水和含鉻廢水等，其水質(zhì)情況如下表1.1所示。

表1 原水水質(zhì)情況(單位：mg/L，pH值無量綱)

由表1.1可知，三種廢水的水質(zhì)波動較大，其整體情況介紹如下：

含鎳電鍍廢水主要來自于鍍鎳生產(chǎn)過程中鍍件漂洗水和鍍槽廢液，含鎳濃度高，顯酸性。

含鉻廢水主要來源于電鍍生產(chǎn)過程中的鍍件清洗、鍍液過濾和廢棄電鍍液等，廢水中主要含三價鉻、六價鉻以及各種金屬離子、酸、堿和各種助劑。

含油廢水中含有較低的重金屬離子、鹽分、游離酸、有機(jī)化合物等。

1.2 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)藥劑主要包括生物制劑、氧化劑、氫氧化鈉、PAM，其中：

生物制劑：賽恩斯環(huán)保股份有限公司專利藥劑，液體，主要作用是藥劑中有效功能基團(tuán)和廢水中重金屬配位結(jié)合形成配位體，實(shí)現(xiàn)重金屬離子深度脫除；

氧化劑：賽恩斯環(huán)保股份有限公司專利藥劑，液體，主要作用是在生物制劑催化下發(fā)生強(qiáng)效高級氧化反應(yīng)，降解脫除廢水中的COD；

氫氧化鈉：工業(yè)級片狀氫氧化鈉；

PAM（聚丙烯酰胺）：工業(yè)級聚丙烯酰胺，分子量大于800萬；

1.3 試驗(yàn)方法

采用兩種不同的處理工藝對三類廢水進(jìn)行了處理研究：處理含鎳、鉻廢水采用的生物制劑深度處理工藝，其工藝流程如圖1.1所示；處理含油廢水采用生物制劑協(xié)同氧化工藝，其工藝流程如圖1.2所示。

圖1 生物制劑深度處理工藝流程圖

工藝說明：試驗(yàn)過程中，用自吸泵將含油廢水泵入集裝箱中的一級反應(yīng)槽，先在一級反應(yīng)槽中投加一定量的生物制劑反應(yīng)20min，進(jìn)入二級反應(yīng)槽繼續(xù)反應(yīng)；然后進(jìn)入三級反應(yīng)槽，添加液堿將pH調(diào)至10-11，反應(yīng)20min；在絮凝反應(yīng)槽再加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)，最后廢水進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行固液分離，實(shí)現(xiàn)鎳、鉻的深度脫除，最后取上清液進(jìn)行分析檢測。

圖2 生物制劑協(xié)同氧化工藝流程圖

工藝說明：用自吸泵將含油廢水泵入一級反應(yīng)槽，先投加一定量的生物制劑和氧化劑，反應(yīng)20min，之后進(jìn)入二級反應(yīng)槽繼續(xù)反應(yīng)；然后進(jìn)入三級反應(yīng)槽，添加液堿將pH調(diào)至9～11，反應(yīng)20min；在絮凝反應(yīng)槽再加入少量絮凝劑進(jìn)行絮凝反應(yīng)；最后廢水進(jìn)入斜板沉淀池進(jìn)行固液分離，實(shí)現(xiàn)COD、鎳、鉻和銅的深度脫除，最后取上清液進(jìn)行分析檢測。

1.4 分析方法

COD：重鉻酸鉀法（GB11914-89）；

pH：酸度計(jì)（WTWpH330i）；

重金屬Ni：TAS-990火焰原子吸收分光光度法；

重金屬Cr：二苯碳酰二肼分光光度法。

2 結(jié)果與討論

2.1 含鎳廢水處理

2.1.1 生物制劑用量對廢水中鎳去除的影響

采用條件試驗(yàn)考察生物制劑投加量對工藝處理效果的影響。由于試驗(yàn)所取廢水中的鎳濃度較高，故采用二段處理的方式，即生物制劑一段處理后經(jīng)澄清的出水，采用生物制劑繼續(xù)進(jìn)行第二段處理。藥劑參數(shù)和結(jié)果如表2.1所示。

表2 含鎳廢水條件試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2.1可知：（1）在原水鎳濃度為5555mg/L的條件下，隨著生物制劑投加量的增加，一段處理出水鎳濃度從210.58mg/L降低至5.33mg/L，二段出水鎳濃度從18.1mg/L降低至0.1mg/L以下。（2）一段生物制劑投加量為3g/L時，其鎳濃度的去除率達(dá)到99.9%，當(dāng)二段生物制劑投加量為2g/L時，鎳的去除率相較于一段處理后液為99.3%，出水鎳濃度低于0.1mg/L，為0.056mg/L。

從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，在該原水鎳濃度條件下，采用兩段工藝處理，優(yōu)化條件下可將出水鎳濃度控制在0.1mg/L以下，達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3的要求。

2.1 .2連續(xù)試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)的結(jié)果，選擇采用二段生物制劑處理工藝，將一段生物制劑投加量控制為3g/L，二段生物制劑投加量控制在2g/L，對兩段出水進(jìn)行連續(xù)取樣分析，考察處理效果。連續(xù)運(yùn)行過程中進(jìn)出水鎳濃度變化趨勢見圖2.1所示。

圖2 連續(xù)運(yùn)行進(jìn)出水鎳濃度變化趨勢圖

由圖2.1可知，連續(xù)運(yùn)行過程中原水鎳濃度在1784mg/L～8339mg/L之間波動，一段處理過程保持生物制劑投加量為3g/L，二段處理保持生物制劑投加量為2g/L，處理后液鎳含量均低于0.1mg/L，大部分低于0.05g/L，穩(wěn)定達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3的要求。

2.2 含鉻廢水處理

2.2.1 生物制劑用量對廢水中鉻去除的影響

采用條件試驗(yàn)考察生物制劑投加量對工藝處理效果的影響。由于試驗(yàn)所取廢水中的鉻濃度較高，故采用二段處理的方式進(jìn)行試驗(yàn)。藥劑參數(shù)和結(jié)果如表2.2所示。

表2 含鉻廢水條件試驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2.2可知：（1）在原水總鉻濃度為1490mg/L的條件下，隨著生物制劑投加量的增加，一段處理出水鉻濃度從44.94mg/L降低至3.29mg/L；二段處理出水鉻濃度從3.27mg/L降低至0.19mg/L。（2）一段生物制劑投加量為3.5g/L時，其總鉻濃度的去除率達(dá)到99.6%，含量從1497mg/L降低至5.22mg/L；當(dāng)二段生物制劑投加量為2.5g/L時，其總鉻的去除率相較于一段處理后液為92.7%，殘余總鉻濃度低于0.5mg/L，為0.38mg/L。

從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，在該原水總鉻濃度條件下，采用兩段工藝處理，優(yōu)化工藝條件下可將出水總鉻濃度控制在0.5mg/L以下，達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3的要求。2.2.2連續(xù)試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)的結(jié)果，將一段生物制劑投加量控制為3.5g/L，二段生物制劑投加量控制在2.5g/L，對兩端出水進(jìn)行連續(xù)取樣分析，考察處理效果。連續(xù)運(yùn)行過程中進(jìn)出水鉻濃度變化趨勢見圖2.2所示。

圖2 連續(xù)運(yùn)行進(jìn)出水總鉻濃度變化趨勢圖

由圖2.2可知，連續(xù)運(yùn)行過程中原水總鉻濃度在629mg/L～2217mg/L之間波動，一段處理過程保持生物制劑投加量為3.5g/L，二段處理保持生物制劑投加量為2.5g/L，處理后液總鉻含量均低于0.5mg/L，達(dá)到了《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3的要求。

2.3 含油廢水處理

2.3.1 生物制劑、氧化劑用量對廢水中COD去除的影響

為考察在同一COD條件下、不同生物制劑和氧化劑投加量對處理效果的影響，進(jìn)行如下條件試驗(yàn)研究，藥劑參數(shù)和結(jié)果如表3、表4所示。

表3 含油廢水藥劑量條件試驗(yàn)數(shù)據(jù)（一）

表4 含油廢水藥劑量條件試驗(yàn)數(shù)據(jù)（二）

由表2.3、表2.4可知：

在含油廢水原水COD濃度在1741～5594mg/L范圍的條件下，通過調(diào)整生物制劑和氧化劑的用量，優(yōu)化工藝條件下COD脫除率可以達(dá)到90%以上，此時生物制劑投加量應(yīng)保持在0.8-1.2g/L，氧化劑投加量保持在1-1.6g/L。

2.3.2 連續(xù)試驗(yàn)

根據(jù)上述條件試驗(yàn)的結(jié)果，以及含油廢水COD波動很大的現(xiàn)實(shí)情況，綜合考慮選擇在連續(xù)試驗(yàn)運(yùn)行過程中，將生物制劑投加量控制為1.2g/L廢水，氧化劑投加量控制為1.6g/L，其相關(guān)數(shù)據(jù)見圖2.3所示。

圖3 含油廢水連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)變化圖

根據(jù)圖3的結(jié)果可知，連續(xù)運(yùn)行過程中原水COD波動很大，在202～6263mg/L之間，在整個運(yùn)行過程中，保持生物制劑投加量和氧化劑投加量不變。對出水進(jìn)行連續(xù)檢測，結(jié)果顯示：出水COD根據(jù)原水的波動而在41～597mg/L之間波動。

根據(jù)上述連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果亦可發(fā)現(xiàn)，采用生物制劑協(xié)同氧化工藝處理該含油廢水，保持生物制劑和氧化劑投加量為試驗(yàn)用量，在原水COD不高于350mg/L時，可以將COD降低至50mg/L以下。因此生物制劑協(xié)同氧化工藝處理該含油廢水中的COD具有明顯的效果。

結(jié)語

中試試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）生物制劑深度處理技術(shù)對九牧公司含鉻廢水、含鎳廢水等重金屬處理效果優(yōu)越，優(yōu)化工藝條件下，廢水中的重金屬濃度可以穩(wěn)定控制在《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3規(guī)定的限值以下，處理每噸試驗(yàn)所用濃度范圍的重金屬廢水藥劑成本大約8～10元。

（2）生物制劑協(xié)同氧化技術(shù)對含油廢水中的COD具有良好的降解脫除效果，優(yōu)化工藝條件下COD去除率可以達(dá)到90%以上，對于COD濃度較低的前處理廢水（COD＜400mg/L時），COD可直接達(dá)到《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21900-2008)中表3規(guī)定的限值標(biāo)準(zhǔn)，處理每噸試驗(yàn)所用濃度范圍含油廢水的藥劑成本大約為6～8元。

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