电解-离子交换法处理电镀废水

摘要：本文以杭州某轴瓦有限公司电镀废水为工程实例，在原来传统工艺基础上采用电解-离子交换组合改造工艺，结果表明出水中铅、铜等重金属离子浓度大大降低，去除率均在95%以上，达到电镀废水综合排放特别标准限值，改造工艺成本为0.38元/m3 ，处于中低水平，实践证明该处理工艺具有良好的处理效果，在电镀废水中具有较高利用价值。

关键词：电镀废水 离子交换法 电解法

中图分类号： V261.93+1 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

电镀因污染严重，1994年被我国政府列为25种限制发展的行业之一。因此电镀界在不断开拓新工艺的同时，都在致力于电镀废水治理技术的应用研究[1]。电镀废水种类繁多，单独采用一种治理方法往往达不到理想的处理效果或经济效益。所以多元组合处理技术应运而生[2]。

2 废水水量与水质及《电镀污染物排放标准》

表1废水水量与水质

表2 《电镀污染物排放标准》（GB21900－2008）控制指标限值

该电镀厂临近重要河流流域京杭大运河，大运河是杭城水网的大动脉，它的开通使太湖流域众多的自然河港、湖泊串联成网，水源生态保护尤为重要，因此本项目工业废水执行特别排放限值的出水标准，从表中显示，是所有标准中要求最高的标准。

3方法介绍及处理工艺

3.1方法介绍

离子交换法的原理是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，常用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换剂是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力[3]。

离子交换法除铅彻底，工业含铅废水可实现达标排放；对环境污染危害小、污泥少；离子交换树脂的使用寿命达5年以上，可经再生反复使用。

电解法处理含铅废水，在直流电作用下，溶液中的阳离子产生离子迁移和电极反应，即废水中的阳离子向阴极迁移并在阴极上产生还原反应，使得重金属离子被还原为金属而沉淀，同时重金属离子也会与电解产生的OH结合产生氢氧化物沉淀而被去除。

3.2工艺流程

含铅废水含铅调节池反应池1沉淀池1

污泥浓缩池

板框压滤机

电解池

含铜、镍废水含铜调节池反应池2沉淀池2机械过滤器2离子交换达标排放

污泥浓缩池

板框压滤机

在金属元素活性排列中，铅的金属还原性要比铜强，因此铅离子的氧化性要比铜离子弱，较难被还原，因此本工艺中把电解池放在如图流程中，先用电解法去除部分铅重金属离子，再用离子交换法去除，能达到更好的去除效果。

3.3主要构筑物及设计参数

3.3.1调节池

功能：收集含铅、含铜、镍废水，调节水量，均匀水质

数量：2座

设计参数：Q=200m3/d,设计HRT=12h,Q=8.33m3/h

基本尺寸：5×5×4.5m，有效容积V=100m3

结构形式：地下式钢砼结构

配置设备：耐腐污水泵2台，1用1备，Q=10m3/d，H=10m,N=1.5kw 罗茨风机2台，Q=16m3/min，P=49.0KPa,N=22kw

3.3.2反应池

功能：加药使废水中的铅、铜转化为沉淀物质

数量：2座

设计参数：Q=8.33m3/h，HRT=2.0h

基本尺寸：6.0×2.0×3.0m

结构形式：地上钢结构

配置设备：搅拌机3台，N=2.2kw

pH自控系统：CM-PH-01一套

加药系统：CM-CDS-01一套

盐酸计量泵：Q=10L/h,P=100m,N=0.37kw,1台

还原计量泵：Q=30L/h,P=100m,N=0.37kw,1台

NaOH计量泵：Q=50L/h,P=100m,N=0.37kw,1台

PAM计量泵：Q=75L/h,P=100m,N=0.37kw,1台

PAM自动溶药装置，产药量1m3/h,各加药点共用，1只

3.3.2沉淀池

功能：泥水分离、沉淀污泥

数量：2座

设计参数：Q=8.33m3/h，斜管沉淀池，q=0.5m3/(m2.h)

基本尺寸：4.0×4.0×6.0m

结构形式：地上钢结构

配置设备：污泥泵2台，1用1备，Q=5m3/d，H=8m,N=1.1kw 斜管填料16m3

3.3.3电解池

功能：把重金属离子还原为金属

数量：2座

设计参数：Q=6m3/h,电流密度0.2-0.58A/dm2，电压输出0-450V

基本尺寸：2.36m×1.54m×1.1m

结构形式：地上PVC材质

配置设备：可控硅整流电源2台、管路及阀门一套、电器及控制一套

3.3.4离子交换混床

功能：利用离子交换剂分离废水中有害物质

数量：2座

设计参数：Q=6m3/h

基本尺寸：Φ750×1800

结构形式：地上钢结构

配置设备：离子交换混床2台、中间水池及泵1台、管路及阀门1套、电器及控制1套、离子树脂1吨、盐酸泵1台、反冲洗泵1台、盐酸加药槽1台

3.3.5机械过滤器

功能：拦截和去除较大颗粒

数量：1座

设计参数：Q=12m3/h ，设计流速 8m3/h

基本尺寸：Φ1200×2000

结构形式：地上钢结构

配置设备：滤料、反冲洗泵、进水泵

3.3.6污泥脱水机房

功能：放置板框压滤机，进行污泥脱水处理

数量：1座

基本尺寸：10×8m

结构形式：砖混结构

配置设备：污泥气动隔膜泵4台，Q=10m3/h,P=0.8Mpa,板框压滤机4台，XMY1000-30UK,过滤面积100m2,N=10kw 泥斗4套，钢制非标设计

4处理效果

离子交换处理技术在电镀废水处理方面有较好的应用，根据废水中所含重金属离子的不同，帅选出合理的树脂是技术的关键，同时用所选树脂对特定废水需进行大量试验，确定出最佳去除效率时溶液的PH值、溶液浓度、树脂用量、接触时间和运行条件等[4]。

使用低压直流电源，不必大量耗费化学剂；在常温常压下操作，管理简便；如废水中污染物浓度发生变化，可以通过调整电压和电流的方法，保证出水水质稳定；处理装置占地面积不大。但在处理大量废水时电耗和电极金属的消耗量较大，分离出的沉淀物质不易处理利用。从结果显示，本工程经过7个月的调试运行，处理效果稳定，出水水质良好，采用两种方法组织技术大大降低了铅和铜的离子浓度。详见表3

表3各污染物出水水及去除率

注：以上数据来自2012年9月24日杭州市环境监测中心站抽样测定

5工程投资及运行成本

本项目为工程改造项目，离子交换设备及安装费19.27万元，电絮凝器设备及安装费21.45万元，设计费2.03万元，调试费1.24万元，税金1.76万元。总投资费用为45.75万元。平均运行费用在原来基础上增加了0.38元/m3。

6结论

电解法处理废水一般无需加入很多化学药品，处理简单、占地面积小、管理方便、污泥量小，所以被称为清洁处理法。考虑金属元素活性强弱情况，用电解池方法先处理含铅废水，再混合含铜、镍废水采用离子交换法处理，两种工艺结合的方法处理更彻底，根据出水数据显示能达到限值标准，实际运行效果良好，对于去除水中的铅、铜等重金属离子是合适的，工程投资居于中下标准，在原有的基础上增加的费用在估算范围内，可见该公司电镀废水处理采用该种组合工艺是可取的。

参考文献：

[1]李健，石凤林，尔丽珠，张惠源.离子交换法治理重金属电镀废水及发展动态[J].电镀与环保，2003，25（6）：28-34.

[2]陈惠国，论电镀废水治理技术发展动态[J].电镀与环保，2001，21（3）：32-35.

[3]张少峰，胡熙恩.含铅废水处理技术及其展望[j].环境污染与治理技术与设备，2003，4（11）：68-71.

[4]李红艳，李亚新，李尚明.离子交换技术在重金属工业废水处理中的应用[J].水处理技术，2008，34（2）：12-20.