電鍍工業(yè)園電鍍廢水生物納米材料處理的研究

電鍍工業(yè)園電鍍廢水生物納米材料處理的研究

李  昕，丁西明，黃智歡，李福德

（成都科泰技術(shù)有限公司，四川成都  610065）

摘要：本文介紹電鍍工業(yè)園電鍍廢水生物納米材料（BN）處理的原理、工藝流程和工程實例及有關(guān)問題。電鍍行業(yè)的發(fā)展,產(chǎn)生了大量有毒有害的污染物,對環(huán)境造成極大的危害。采用生物納米材料（BN）處理電鍍廢水, 既可降低運行成本、又可使出水穩(wěn)定達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的一級標準,水可回用，金屬可回收。

關(guān)鍵詞：生物納米材料  電鍍廢水  處理工程

1  前  言

     隨著我國工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展,帶動了電鍍行業(yè)的迅猛發(fā)展。而電鍍生產(chǎn)中, 化工原料利用率低，產(chǎn)生污染物種類多、毒性大、排放量大，危害重。電鍍廢水來源于電鍍生產(chǎn)過程中的鍍件清洗、鍍液過濾、廢鍍液以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”，另外還有地面沖洗，通風冷凝等[1]。電鍍廢水中含有Cr6+、Ni2+、Cu2+ 、Zn2＋和CN—等污染物，這些污染物排放到外環(huán)境，將對環(huán)境，尤其是水源環(huán)境造成很大危害。

     國內(nèi)外科技人員對電鍍廢水治理技術(shù)進行了大量的研究和探索，研究了20余種治理電鍍廢水的方法，這些方法可分為四大基本類型，即物理法、化學法、物理化學法和生物法。物理法主要有蒸發(fā)法、活性炭吸附法、膜過濾法等；化學法主要有硫化物沉淀法、氫氧化物沉淀法、焦亞硫酸鈉還原沉淀法等；物理化學法主要有離子交換法、TBP萃取法、反滲透法、電解法等。這些方法在不同程度上具有費用較高、易產(chǎn)生二次污染等缺點。利用微生物處理重金屬工業(yè)廢水的研究源于20世紀80年代，目前已經(jīng)取得較好的進展。張建民等采用生物技術(shù)從電鍍淤泥中分離出還原桿菌（脫硫孤菌）,并實驗了菌量、鉻離子濃度、反應溫度和時間等因素對還原桿菌去除溶液中鉻離子效率的影響。結(jié)果表明:在菌廢比l:1.4，20℃～30℃，pH5～6，作用16～20 h,對Cr6+ 75 mg/L的去除率可達99.9%[2]。劉瑞軒等用生物膜法處理含鉻的電鍍廢水表明：該法對水質(zhì)水量波動適應性強，對含Cr3+ 濃度為5～80mg/L的電鍍廢水均可得到高效治理，出水濃度為1.0 mg/L左右，低于工業(yè)廢水排放標準[3]。我公司拓展的生物納米材料（BN）處理電鍍廢水具有物理、化學和物化法的氧化、還原、吸附、絮凝共沉淀等特點，特別適應高中低金屬離子濃度廢水的處理。能保障出水的穩(wěn)定達標。本法無大量污泥產(chǎn)生，水可回用，金屬可回收，操作管理簡便，投資和運行費低。

2  BN處理電鍍廢水的機理

     工藝所用的BN，在BN產(chǎn)生池(器)的不同層次繁殖，具有專性的幾種納米菌株，它們之間互生、共生并產(chǎn)生化學物質(zhì)的氧化還原反應生成專一的納米材料（BN），該BN在廢水中能迅速還原Cr6＋為Cr3＋，對Ni2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cr3＋離子幾乎同時有靜電吸附作用、混凝作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和對廢水pH值的緩沖作用，使得金屬離子迅速被沉集而廢水被凈化。

3  處理工藝流程

     電鍍廢水的組成成分復雜，若將各種廢水混合在一起處理，由于水量較大，污染物復雜，而含重金屬和氰化物廢水處理工藝的反應條件不同，會造成投資及運行費用大大增高。因此,本BN法將電鍍廢水分成三條線來處理,其具體的工藝流程如下:

     含鉻廢水經(jīng)隔油池1除油，進入調(diào)節(jié)池1調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，泵入反應池1與BN反應，溢流入反應池2與BN反應，再溢流入混凝池1調(diào)pH，再經(jīng)絮凝池1，斜沉池、過濾后排放。
     綜合廢水（含銅、鎳、鋅）經(jīng)隔油池2除去油類物質(zhì)，進入調(diào)節(jié)池2調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，泵入反應池3，與BN反應30 min后，溢流入反應池4與BN反應，經(jīng)混凝池2調(diào)節(jié)pH，其出水溢流進絮凝池2，加PAM絮凝，然后進入斜沉池固液分離和過濾器過濾后，出水排放或回用。
     含氰廢水經(jīng)隔油池3除油，進入調(diào)節(jié)池3調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后，泵入破氰池1，在pH10～11、ORP 300mV下，加NaClO進行不完全破氰，溢流入破氰池2，在pH8～9下加NaClO在ORP 650 mV下進行完全破氰后，自流經(jīng)反應池5和6與BN反應除Ni2+、Cu2+，經(jīng)混凝池3、絮凝池3，再經(jīng)過斜沉池固液分離、過濾器過濾后排放或回用。
     斜沉池和過濾器排出的污泥進污泥池，經(jīng)污泥脫水機脫水后，泥餅作金屬回收的原料，脫水回調(diào)節(jié)池。回水池水用泵打入BN產(chǎn)生池，并加入營養(yǎng)物,在35℃～39℃，48 h生產(chǎn)BN備用。
     調(diào)節(jié)池、反應池、BN池等的大小由鍍種、金屬離子、氰離子濃度和日處理廢水量確定，BN與廢水的最佳比例由處理實際廢水調(diào)試得出。
     本工藝不會出現(xiàn)對BN的累積毒性。每日加入的營養(yǎng)物中有足夠的C、N、P和S源，BN能按需要增長，足以供應工程運行的用量，使工程穩(wěn)定運行、處理出水達標排放。

4  工程實例及調(diào)試運行結(jié)果

某電鍍工業(yè)園（股份制公司）由24家中小電鍍廠組成，每天排放電鍍廢水500m3，其中：含氰廢水100 m3，含鉻廢水100 m3，綜合廢水300 m3。要求經(jīng)處理之后，其排放出水達到國家《污水綜合排放標準》GB8978－1996的一級排放標準。廢水水質(zhì)各項指標：Cr6+≤800 mg/L；Cu2+≤150mg/L；Ni2+≤150 mg/L；CN—≤70mg/L；pH≥3。處理出水水質(zhì)指標：Cr6+<0.5mg/L；TCr<1.5mg/L；TCN<0.5mg/L；Cu2+<0.5mg/L；Ni2+<1mg/L；pH=6～9。

該電鍍廢水采用上述工藝流程處理的運行結(jié)果見表1:

(時間是2006年6月16日～25日，廢水濃度單位除pH外均是mg/L)

由上表可以看出: 電鍍廢水經(jīng)過BN處理后處理出水的各項廢水指標均達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)pH:6～9，Cr6+≤0.5 mg/L，總鉻≤1.5 mg/L，TCN≤0.5 mg/L，Ni2+≤1.0mg/L，Cu2+≤0.5mg/L,并且能長期穩(wěn)定達標。該工程自投入運行6月個以來，出水各項指標均穩(wěn)定達標，水回用，金屬回收。工程操作管理方便，設(shè)備安全可靠，BN的培養(yǎng)和使用方便，處理效果好,工程投資省、能耗小，運行費低。

5  運行成本

      1.含鉻廢水，pH3，Cr6+95.5 mg/L，BN處理的成本為4.5元/m3·廢水；化學法為6.5 元/m3·廢水。
     2.綜合廢水，pH3，Ni2+117.2 mg/L，Cu2+13.3 mg/L，BN處理的成本為4.8元/m3·廢水；化學法為8.3元/m3·廢水。
     3.含氰廢水，pH9，CN—51mg/L，用次氯酸鈉＋BN處理的成本為9.6元/m3·廢水。化學法處理的成本為11.8元/m3·廢水；

     說明：BN法處理含鉻廢水和綜合廢水及含氰廢水的成本比化學法低。若將廢水中鎳、銅和鉻回收，可使運行成本大幅度降低。

6  混排會引起運行成本增高

     調(diào)試中發(fā)現(xiàn)若將含鉻廢水、含氰廢水和綜合廢水混排必然造成處理出水水質(zhì)不清澈，并且不能穩(wěn)定達標，其運行成本高達13～21元/m3·廢水。因此，必須加強管理，杜絕混排的發(fā)生。

7  結(jié)  語

      電鍍廢水所含有的污染成分比較多,并且危害極大，采用BN法處理, 提高管理水平，既可降低運行成本、又可使出水長期穩(wěn)定達標排放，并且有利于鎳、銅、鉻金屬的回收，進而產(chǎn)生較好的環(huán)境社會效益。

致謝：朱昆、李強、龔國成、胡鋒、王義琴等參加實驗工作，一并致謝。

參考文獻

[1] 張自杰，錢易，章非娟．環(huán)境工程手冊——水污染防治卷[M]．北京：高等教育出版社，1996，10：1268—1276．

[2] 張建民.生物處理電鍍鉻廢水的研究[J].工業(yè)水處理.1999，19(5)：21—22．

[3] 劉瑞軒，于愛華，王韜等．一種處理含Cr3+電鍍污水的新工藝[J]．化學通報，2005(7)：541—546．

[4] 李福德.微生物治理電鍍廢水方法[J].電鍍與精飾.2002,24(2):35-37.

Study on Nanoprticles Produced by Bacten’a

Treactment of  Electroplating Wastewater

LI Xin,  DING Xi-ming,  HUANG Zhi-huan,  LI Fu-de

(Chendu Ketai Technology CO., Ltd.,  Chendu  610065)

Abstract: This paper mainly describes the advantages of nanoparticles produced  by bacteria treatment of electroplating wastewater,Principles， technology and process, and engineering examples。With the development of electroplating industry, a large amount of toxic and harmful pollutions have produced, causing tremendous harm to the environment。The biological nanoparticles treatment of electroplating wastewater, can lower operational costs, and make effluent stability.The effluent met grade one of national integrated wasterwater discharge standards (GB8978- 1996),and can directly recovery。

Key word: nanoparticles  produced by bacteria，electroplating wastewater，Treatments engineering.