电镀表面处理中心含铬污水预处理方案研究

林晓灵

（广州市中绿环保有限公司，广东 广州 510530）

铬是一种银白色金属材料，质地坚硬，能够溶解在各类无机酸环境中，高温环境下还会出现氧化现象。冶金、化工行业等多类生产活动均会生成一定数量的含铬污水，处理难度较大。铬化物会经过消化系统、呼吸系统、体表皮肤等进入人体，沉积于肾脏，并具有较强的致癌性。加强含铬污水处理，减少人体内铬化物的沉积量，具有重要的研究意义。

1 污水处理现状

国内电镀生产能耗较大，而且管理方式较为粗放。部分单位监管工作不到位，超标排放问题时有发生，电镀废水直排后会造成严重的环境污染问题。电镀生产会排出较多的重金属，成分以铬化物为主，废水水质表现出复杂性，各种污染物含量占比具有浮动性等特点，成为废水处理的难点。当前，用于电镀废水整治的工艺有化学法、生物法等。某地区有多家电镀单位，分布较为广泛，组织规模不大，以传统工艺为主，依赖于外协进行电镀生产，增加了下游单位的经营成本，相应削弱了区域内各类产业的竞争能力。该地区结合区域的实际经营状况，给出企业的整体规划，以此保障企业的发展质量，对于区域内分布零散的电镀生产企业，采取融合集中管理的方法，更新企业电镀生产工艺，顺应周边区域电镀生产的各项需求，建立电镀生产的处理项目；采取产业集群形式，全面构建电镀生产体系，增强电镀行业的发展能力，争取获得较高的经济收益[1]。

2 污水处理规范

2.1 水质、水量规范

结合区域内的电镀生产需求量、区域整体规划方向等因素，某区域设定的电镀预处理项目应引进各类生产工艺，包括镀铜、镀金等200种智能电镀生产流程，表面处理范围总和为400万 m2/年，参数浮动不少于90万 m2/年。项目参照各项生产规范内容，准确梳理电镀废水类别，废水共分9种，包括含铬污水、生活用水、自然降水等。项目结合金属表层处理单位测算了电镀范围，电镀污水的生产量约为137.8～155.4万 m3/年，每日约产出污水4 560 m3；金属表层处理项目，假设单日废水生产量为5 000 m3，该项目参照项目投建差异性、废水生成量的浮动性，采取两期处理站的建设方法，每日废水处理规模均设为2 500 m3，参照相同工程的生产需求，含铬污水与整体污水量的占比为14%，单日污水处理量设定为350 m3。污水输入、净化出水的各项规范如表1所示。

表1 污水输入、净化出水的各项规范

2.2 处理流程设计

2.2.1 调节池

含铬污水的形成，主要来自镀铬、钝化等多种生产工艺，含铬污水废物含有六价、三价等多种类型，钝化产生的污水含有一定的添加剂成分。多数情况下，污水中的六价铬，其浓度小于200 mg/L，酸碱值约为5。使用调节池回收含铬污水，以水质调节为目标，调节池处理时间应不少于8 d；采取穿孔曝气形式，进行污水调节池设计，对含铬污水进行混合处理；调节池中添加了液位计，采取信号传输形式，使液位计联合进水泵共同使用，有效调整系统进水量；在进水泵的后侧添加流量计；有效回收含铬废水后，为保持水质、水量的平衡，进行泵的提升处理；将调节池处理后的水排入还原池。

2.2.2 还原池

还原沉淀工艺是含铬污水处理的常用技术，此工艺设计为酸性工况，在铬水中添加还原剂，使铬水在碱性工况下，转变成氢氧化铬物质，并进行固体沉淀处理，达到去除铬离子的目的。废水中含有三价、六价铬离子，将六价铬转变成三价铬，并对其进行集中去除；使用酸碱值在线智能控制投加设备，加酸进行酸碱值调节，使酸碱值大于2且不小于3；使用还原剂，集中处理六价铬，将其还原成三价铬，达到去铬目标；ORP控制系统，能够智能添加ORP，添加量不大于250 mV；还原池的反应停留时间设为60 min，使用搅拌器进行处理，使废水与药剂处于全面接触状态。

2.2.3 一级沉淀池

还原处理后，废水中的铬为三价，混有少量铜离子。在碱性环境中，水中的三价铬会与少量铜离子发生反应，生成氢氧化物；再进行酸碱性调节，可去除生成物，达到三价铬、铜离子的净化目标；一级沉淀池中包含多个反应流程，比如沉淀池、酸碱调节池等，假设一级沉淀池的水力保持时间为0.5 h。

将污水添加至酸碱调节池中，利用加药程序添加氢氧化钠，并结合氢氧化钠的反应情况，准确获取酸碱值。氢氧化铬进行固体沉淀处理时，测定其酸碱值为6.8；固体沉淀溶解完成后，再次测定酸碱值为12。碱性调节完成，三价铬与碱性成分进行反应可获取氢氧化物，此固体颗粒较小；再沉淀去除固体颗粒，达到去污效果。

投加“聚合氧化铝”絮凝剂、“聚丙烯酰胺”助凝剂，促使废水处于充分反应状态，有效分离三价铬和铜离子；絮凝与助凝两个流程，污水处理时间的平均值为0.5 h；混凝生产完成，在一级沉淀池内添加适量的混合废水，保证固液分离质量；在污泥泵的作用下，污泥顺利进入污泥池，对污泥进行浓缩存储处理；污泥表层负荷参数不可高于0.7 m3/m2·h。

2.2.4 二级沉淀池

二级沉淀程序的设计，能够提高含铬污水的处理质量，有效去除水中的重金属。还可以通过向池中添加重捕剂，增强重金属离子的去除效果，重捕反应期间，酸碱度介于10～11之间，池内污水处理的平均时间设定为0.5 h，搭配使用不锈钢搅拌工具；重捕处理污水后，将其传入助凝池，设立助凝池旨在增强重金属的固体转化、沉淀去除质量，池内的污水处理平均时间为0.5 h，配套使用不锈钢搅拌设备，每分钟搅拌15次，采取缓慢搅拌形式，顺应混合溶液的处理要求，控制搅拌幅度，保持助凝剂活性[2]。

混凝反应完成，将含铬污水转入二级沉淀程序，集中进行固液分离处理，以此提升去铬质量；使用污泥泵，将污泥传输至浓缩池，再进行污泥脱水处理，污泥表层负荷参数不高于0.7 m3/m2·h；两级沉淀处理完成，使用膜过滤进行水净化处理，再对水进行生化处理；在废水处理程序的后侧，添加中间罐，配套进行出水监测，防止生化处理程序受到一类污染物的威胁。含铬污水处理程序框架如图1所示。

图1 含铬污水的处理流程

2.3 各流程参数设计

2.3.1 调节池

含铬污水处理目标以六价铬为主，使用调节池回收含铬污水后，进入还原池处理程序，选择酸性条件，添加适量焦亚硫酸钠，以此处理六价铬，使其转变成三价铬；还原处理完成，进入沉淀流程，以此有效净化铬化物；预处理完成，可有效处置污水中的重金属，再对污水进行生化处理。调节池参数设计如表2所示。

表2 调节池参数

表2中的提升泵参数为：提升能力为每小时15 m3，提升扬程为10 m，泵体运行功率为2.2 kW。

2.3.2 还原池

还原池参数设计如表3所示。

表3 还原池参数

表3中的搅拌器，选择功率为1.1 kW的类型。

2.3.3 一级沉淀池

一级沉淀池的参数设计如表4所示。

表4 一级沉淀池参数

一级沉淀池中，除表4配置外，再加絮凝、助凝两个程序。刮泥机的运行功率为0.75 kW；污泥泵的运行参数：每小时运泥量为15 m3，设备扬程为15 m，设备运行功率为3 kW；调碱池、PAC池、PAM池的运行参数：池内容积为12 m3，污水处理时间平均值为48 min，池体长为2.4 m，池宽为1 m，池深为5 m，搅拌器的运行功率为1.5 kW。

2.3.4 二级沉淀池

二级沉淀池参数如表5所示。

表5 二级沉淀池参数

表5中的刮泥机运行功率为0.75 kW；污泥泵的运行参数：每小时完成15 m3的运泥量，运泥扬程为15 m，泵机运行功率为3 kW；重捕池、PAM助凝池的池内容积为12 m3，污水处理的平均时间为48 min，池长为2.4 m，池宽为1 m，池深为5 m，搅拌器的运行功率为1.5 kW；加药程序有两个，分别用于重捕剂、助凝剂的添加。

2.3.5 膜过滤膜过滤参数设计如表6所示。

表6 膜过滤参数

表6中的出水泵参数：每小时出水量为15 m3，出水扬程为15 m，泵机运行功率为2.2 kW；在线监测设备主要观测水体中的六价铬含量。

3 污水处理成效

参照电镀污染净化规范的各项要求，预处理后排出水的金属铬含量应达到排放要求，含铬污水处理需保持生化处理的平稳性。预处理完成，水中总铬含量能够符合生化反应的各项规范。当水中含有的铬离子，其处于完全沉淀时，测算残留离子的含量，计算数值如表7所示。

表7 金属离子测算数值

表7中展示了金属离子的理论测算参数，沉淀法工艺应保证沉淀完整性高于99.9%。判断沉淀状态、溶液平衡性，需利用溶解度加以衡量。引起沉淀溶解度发生变化的因素有：铜离子、盐效应、酸效应等。各类因素对于金属含量均存在一定影响，使残留量大于理论值，实际出水含铬量不高于排放要求[3]。

在实际去除铬时，各类去除方法均有一定优势。铁氧体法是以酸性条件，让低价铬与还原剂相互反应，生成三价铬、三价铁。该方法通过添加一定量的碱液，合理调整溶液酸碱值，同步调节反应温度，在适当添加部分过氧化钠后，能够使三价铁转变成二价铁，获得三价铬、三价铁、二价铁三种沉淀物。此种除铬方法，投资较少，操作简单，沉淀量不足，反应过程较为稳定。含铬铁化物可用于电子工业的磁性用料生产，以此进行废物资源化处理，达到环保生产目标。此外，活性炭工艺，具有较强的废物吸附、金属离子吸附功能，可开展吸附铬处理，以此降低水中的铬含量。活性炭表现出较强的吸附能力，去铬性能稳定，具有较强的经济性。在去铬过程中，可联合使用铁氧体、活性炭吸附等工艺，以此保证去铬效果。实验中的沉淀池、调节池、膜过滤等环节，能够保障去铬质量，符合电镀废水的处理要求，可进行工艺推广，以获取理想的去铬效果[4]。

4 结论

综上所述，本文结合生产单位的除铬需求，综合提出预处理方案。在实际除铬时，添加了调节池、还原池等多个流程，以保障除铬的质量，并参照电镀污染排放的各项要求，判断除铬预处理方案的可行性，结果表明：在调节、还原、沉淀各流程联合作用下，能够有效净化含铬污水，去除污染物，工艺具有推广价值。