化学法处理混合电镀废水的工艺流程及药剂选择_彭昌盛

收稿日期:2002-0-31化学法处理混合电镀废水的工艺流程及药剂选择彭昌盛1,孟洪1,谷庆宝2,徐玉琴1,宋存义1(1.北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083;2.中国环境科学研究院,北京100012)摘要:通过热动力学分析、理论计算和试验,确定在碱性条件下用NaClO作氧化剂,Na2S和FeS-O4作还原剂处理混合电镀废水的工艺流程,并通过计算和试验确定了Na2S和FeSO4的最佳药剂比为:Na2S80%～90%,FeSO410%～20%。Na2S+FeSO4比单独使用FeSO4少产生60%～70%的污泥。该工艺在实际工程运行过程中效果良好。关键词:混合电镀废水;化学法;碱性中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1000-3770(2003)06-0363-04一般来说,含氰废水、含铬废水及重金属废水应分别进行处理,处理后的出水再混合后达到标排放。然而目前我国电镀企业,特别是一些中小电镀企业电镀废水大多混合排放,废水中既含有CN-、Cr6+,又含有Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子,因此对于这种成分复杂的混合电镀废水,分别处理工艺已无法适应,寻找一种经济有效的治理工艺就显得尤为重要。1工艺流程的选择在混合电镀废水的各种有害成分中,CN-和Cr6+的去除最为关键,因为Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等重金属离子能够生成溶度积很小的氢氧化物或硫化物沉淀,在除氰和除铬过程中就可以被附带去除。因此在工艺流程的选择上需要重点考虑CN-和Cr6+的去除。这样就有先破氰后除铬,或先除铬后破氰的两种选择。废水中的CN-在酸性条件下有生成HCN气体的危险,所以无论是先破氰后除铬,还是先除铬后破氰,整个处理过程都必须在碱性介质中进行。另外废水中CN-能与Cr6+及其他重金属离子产生络合作用,从而影响Cr6+的还原和去除。在其他条件相同条件下,试验比较了废水中CN-对Cr6+去除效果的影响,见表1。表1废水中CN-对Cr6+去除效果的影响原水pH原水氰含量(mg/L)原水铬含量(mg/L)加药量Fe2+∶Cr6+出水铬含量(mg/L)≈7.030.718.81∶41.736≈7.00.018.81∶40.414从表1的试验结果看,若采用先除铬后破氰工艺流程,则因废水中CN-对Cr6+去除效果的影响,出水很难达标,因此应采用先破氰后除铬的工艺流程,如图1所示。图1混合电镀废水工艺流程2药剂选择药剂的选择主要依据以下原则,即药剂消耗少,来源广泛,处理过程中产生的污泥少,处理后出水外排不会对环境造成二次污染。2.1氧化破氰药剂氧化破氰所用的药剂主要有NaClO、Ca(ClO)2、液氯、臭氧等,其中使用最多的是NaClO和Ca(ClO)2。但Ca(ClO)2在氧化破氰过程中会生成大量Ca(OH)2和CaSO4沉淀,给后续的污泥处第29卷第6期2003年12月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.29No.6Dec.,2003DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2003.06.016理造成压力,故选用NaClO作为氧化破氰药剂。2.2Cr6+还原剂常用的Cr6+还原剂有FeSO4、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠、SO2、Na2S等。为了避免在处理过程中造成废水的附加污染以及从经济上考虑,常用铁作为基本金属,未作用的可溶性二价铁可被空气氧化为三价铁离子沉淀。虽然这些还原剂都能使出水合格,但氧化还原机理却不相同,而且它们所产生的污泥量相差很大。总体来说,这些还原剂可以分为三大类:一类是Fe2+盐类还原剂,另一类是S2-类还原剂,第三类是SO2-3类还原剂。2.2.1SO2-3类还原剂与Cr6+的反应机理这类还原剂主要靠反应中生成SO2-3来进行还原,因为废水中通常都含有溶解氧,所以用SO2还原Cr6+时,必须加入过量SO2以补充H2SO3被氧化为H2SO4时的消耗。溶液中pH值的变化将会直接影响处理效果。(1)pH<4.0时,废水中六价铬主要以Cr2O2-7形式存在,有如下反应:Cr2O2-7+3SO2-3+8H+=2Cr3++3SO2-4+4H2O(1)因为该反应的标准电势E0=+1.13V,故该反应在瞬时即能自发完成。(2)pH在4.0～7.0时,废水中六价铬以Cr2O2-7和CrO2-4形式存在,有如下反应:Cr2O2-7+3SO2-3+8H+=2Cr3++3SO2-4+4H2O(2)2CrO2-4+3SO2-3+4H++H2O=2Cr(OH)3+3SO2-4(3)前一个反应能瞬间完成,而后一个反应由于其标准电热E0=-1.05V,故该反应不能自发进行,因而废水中有一部分六价铬得不到还原。(3)pH>7.0时,废水中六价铬主要以Cr2O2-4形式存在,Cr6+还原不能