| 摘要：電鍍廢水中的有機(jī)污染物來(lái)源主要有3個(gè)方面：鍍前處理、電鍍過(guò)程和鍍后處理。介紹了污水中有機(jī)污染物的3種去除方法：生化法、微波化學(xué)法和物化法。通過(guò)對(duì)3種處理方法的效果比較得出，微波化學(xué)法效果最好，物化法次之，生化法最差。但就成本而言，物化法最低。
關(guān)鍵詞：電鍍廢水；有機(jī)污染物；生化法；微波化學(xué)法；物化法
中圖分類(lèi)號(hào)：TG153 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：l004—227X(2006)06—0038—04
1 前言
電鍍污水中的有機(jī)物污染問(wèn)題是近年來(lái)才引起電鍍與環(huán)保界的重視，其含量通常表示為CODc 。電鍍行業(yè)廢水的處理與監(jiān)控都只側(cè)重于重金屬離子的去除，即使目前正在運(yùn)行和施工的電鍍污水處理系統(tǒng)也沒(méi)有針對(duì)其有機(jī)污染物的處理工藝或處理單元。在排污標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格、特別是提出全因子達(dá)標(biāo)要求以后，使這一問(wèn)題更需認(rèn)真對(duì)待。目前有關(guān)電鍍廢水處理的設(shè)計(jì)規(guī)范、教科書(shū)及專(zhuān)業(yè)刊物上均無(wú)相關(guān)可供參考的資料和工程實(shí)例。針對(duì)上述狀況，筆者在中山市三角鎮(zhèn)高平電鍍污水處理廠第三期改擴(kuò)建工程的工藝選型與處理流程的設(shè)計(jì)上，對(duì)有機(jī)污染物的處理予以充分的重視。并參考其它相關(guān)行業(yè)的有機(jī)污染物處理工藝進(jìn)行了多次試驗(yàn)，初步掌握了電鍍廢水中有機(jī)污染物的特點(diǎn)和相關(guān)處理工藝。
2 電鍍污水中有機(jī)污染物的來(lái)源
電鍍污水中的有機(jī)污染物來(lái)源主要有3個(gè)方面：電鍍前處理工藝部分、電鍍工藝部分、電鍍后處理工藝部分。
表l為電鍍污水中有機(jī)污染物的比例。從表中可以看出電鍍廢水中的有機(jī)污染物主要來(lái)源于鍍前處理部分，而電鍍工藝本身所占比例較少。
2.1 電鍍前處理廢水中有機(jī)污染物的產(chǎn)生
鍍前處理工藝中CODc 與電鍍企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型及工藝路線有很大的關(guān)系。工件在電鍍前必須進(jìn)行表面整飾(如拋光、滾光、壓花等)，然后再進(jìn)行除蠟、除油、酸洗活化等工序，其目的是為后續(xù)的電鍍工序提供一個(gè)清潔的表面。目前絕大多數(shù)的電鍍廠采用的是乳化除蠟、除油工藝，在其廢水中含大量的非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑及其它部分助劑(如緩蝕劑等)，這些物質(zhì)本身就是高分子有機(jī)污染物。而且生產(chǎn)過(guò)程中工件表面的蠟及油污被乳化后進(jìn)人工作母液，伴隨著生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行工作母液中的油污會(huì)逐漸積累到極限值，這時(shí)工作母液必須全部排放干凈后再重新配制。由于鍍前處理的工作母液中的污染物主要是表面活性劑、助劑、礦物油及蠟，這部分廢液沒(méi)有任何的回收價(jià)值，故所有電鍍企業(yè)都將其直接排入污水處理系統(tǒng)，此時(shí)的母液CODcr最高可達(dá)20 000～50 000 mg/L。一般情況下電鍍企業(yè)的鍍前處理母液的工作周期在7～15天，所以這部分廢水對(duì)污
水處理系統(tǒng)的CODc 值有很強(qiáng)的沖擊性。
正常情況下鍍前處理工藝過(guò)程中排放的清洗水CODc 在100～200 mg/L之間，這部分廢水的量較大，占廢水排放量的20% ～25%，其負(fù)荷狀態(tài)比較穩(wěn)定。
2.2 電鍍工藝廢水中有機(jī)污染物的產(chǎn)生
電鍍工藝過(guò)程中的有機(jī)污染物主要來(lái)源于電鍍液中添加的各種光亮劑。這些光亮劑為多組分混合高分子有機(jī)化合物。添加量單一品種為80～150 mt/(kA·h)，一般電鍍槽需添加2～3個(gè)品種的光亮劑。工件在電鍍過(guò)程中會(huì)消耗這些光亮劑，有部分被分解后進(jìn)入鍍層，有部分殘留在鍍液中，另有部分被工件帶出后進(jìn)入清洗水中。因此電鍍工藝過(guò)程中清洗水中的CODcr在40～60 mg/L之間。也有的鍍種不含有機(jī)光亮劑，比如采用稀添加劑的鍍鉻工藝與無(wú)光亮劑的預(yù)鍍件堿銅工藝。電鍍工藝清洗水占總排放量的60% ～70%，這部分廢水的CODc 相對(duì)穩(wěn)定。
2.3 電鍍后處理工藝廢水中有機(jī)污染物的產(chǎn)生
鍍后處理是指工件經(jīng)電鍍后進(jìn)行的一道工序，如浸表面活性劑脫水處理(又稱(chēng)脫水劑)，或者為增加防腐性而采取的化學(xué)抗腐蝕處理，例如鍍銅或鍍銅鋅合金后浸苯并三氮唑溶液。還有生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢次品工件需進(jìn)行鍍層脫除(即退鍍)，若采用防染鹽退鍍(又稱(chēng)退鎳粉)，其廢水中含有大量的間硝基苯磺酸鈉與氰化鈉，廢液呈深棕色，致使處理后的排水顏色偏黃(有人會(huì)誤認(rèn)為是六價(jià)鉻超標(biāo))，而且其顏色很難去除。鍍后處理產(chǎn)生的廢水中CODcr變化比較大，母液在2 000～3 000 mg/L，清洗水中COD0為50～150 mg/L(與采用的工藝有關(guān))。這部分廢水的數(shù)量不是很大，占總排水量的5%左右。
3 電鍍污水中有機(jī)污染物的去除方法
針對(duì)電鍍前處理污水中有機(jī)污染物的組成及物理化學(xué)與生物學(xué)特性筆者進(jìn)行了3種工藝實(shí)驗(yàn)，即生化法、微波化學(xué)法和物化法。
3.1 生化法
生化法實(shí)驗(yàn)時(shí)由新大禹公司制造了一個(gè)小型模擬裝置進(jìn)行試驗(yàn)。該方法工藝流程如圖1所示。
污水在物化處理池調(diào)整pH至8～9，并加入混凝劑后在沉降池中除去重金屬離子和少量的有機(jī)物，然后在厭氧池里由池中的微生物對(duì)其中的有機(jī)物進(jìn)行降解，在好氧池中由間氧型微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步的降解，在后段的處理過(guò)程中有機(jī)物被微生物代謝分解，最后隨著微生物的死亡以絮凝體的形式沉降出來(lái)。
但是考慮到前處理廢水中可能會(huì)混入重金屬離子和陰離子表面活性劑，對(duì)細(xì)菌有毒殺作用，在生化處理前還應(yīng)加一套物化裝置，去除廢水中的重金屬離子并穩(wěn)定廢水的pH。鑒于鍍前處理廢水中的有機(jī)污染物多為表面活性劑與礦物油，可生化性很差，以及生化處理系統(tǒng)抗沖擊性負(fù)荷及運(yùn)行中的可靠性等綜合性考慮，筆者認(rèn)為采用這種處理工藝不是最佳的選擇，有較高的風(fēng)險(xiǎn)。
3.2 微波化學(xué)法
微波化學(xué)法處理廢水工藝是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型廢水處理工藝。它利用了微波特有的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，配合多種化學(xué)藥劑，完成對(duì)有機(jī)污染物的氧化、分解、吸附、混凝等作用。該方法工藝流程如圖2所示。
該方法是采用北京潤(rùn)澤東方環(huán)保科技(集團(tuán))有限公司制造的一臺(tái)2 kW、波長(zhǎng)2 450 MHz的微波反應(yīng)器。由于該公司以技術(shù)保密為由，拒絕筆者參與其具體的實(shí)驗(yàn)，故在試驗(yàn)過(guò)程中的加藥量、pH、溫度、微波功率調(diào)節(jié)等工藝參數(shù)筆者不得而知。從昆明第六污水處理廠3 500 m3/d生活廢水微波化學(xué)法深度處理系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)考察得到的資料分析，其原理是：利用微波提供化學(xué)反應(yīng)的外加能量場(chǎng)，廢水中的有機(jī)污染物在相關(guān)藥劑的作用下一部分被直接氧化，另外一部分在敏化劑的作用下，劇烈地吸收微波場(chǎng)中的能量，使敏化劑局部溫度急速上升，從而使有機(jī)物被分解。從實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看該工藝的去除率可以很高。而且反應(yīng)時(shí)間很短，在微波諧振膛內(nèi)僅需l0～ 25 S，反應(yīng)中有多種氣體產(chǎn)生，如cH4、cO、cO2、N2、H2S、H20等8種氣體，對(duì)氰化物與重金屬亦有較好的去除率。詳見(jiàn)表2。
若要求該工藝的污染物去除率大于80%，就必須加大對(duì)廢水中氯系氧化劑的投加量，此時(shí)在反應(yīng)后經(jīng)混凝沉降過(guò)濾后排出的清水中可聞到刺鼻的余氯氣味；若去除率小于80%左右時(shí)，就無(wú)明顯氣味。此外微波化學(xué)法去除污水尚有一個(gè)明顯的作用就是具有強(qiáng)烈的殺菌作用。因此在高平電鍍污水處理廠選用該項(xiàng)工藝的重要一點(diǎn)是試驗(yàn)該工藝在生活污水處理中應(yīng)用的可能性，特別是綜合處理成本。據(jù)昆明市環(huán)保局對(duì)昆明市第六污水處理廠微波化學(xué)法深度處理裝置驗(yàn)收?qǐng)?bào)告提供的數(shù)據(jù)來(lái)看，生活廢水CODCr進(jìn)水時(shí)為300 450 m L，出水時(shí)為7～15 m L。其單位處理成本為0.886元/m3。北京潤(rùn)澤東方公司提供的運(yùn)行成本預(yù)算是1.35元/m3(指電鍍前處理廢水)。因?yàn)槭切录夹g(shù)，所以對(duì)其工藝的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性等目前尚無(wú)法全面評(píng)價(jià)。
3.3 物化法
物化法工藝試驗(yàn)是由三角環(huán)保所工作人員自行負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的。首先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)物化反應(yīng)所需的藥劑進(jìn)行了大量的篩選，并對(duì)工藝流程及參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化組合，其去除率為70% ～80%，后又在高平電鍍污水廠進(jìn)行了3次1 000 L的小型工業(yè)化試驗(yàn)，均達(dá)到了較理想的處理結(jié)果。該方法工藝流程如圖3所示。
在pH調(diào)整池中加入燒堿(也可以加消石灰)或酸將pH控制在8.5～9.5之間，這時(shí)有大量的沉淀產(chǎn)生(沉淀物中有重金屬離子和部分有機(jī)物)。然后加入一定量的氧化劑、混凝劑和吸附劑將剩余的有機(jī)物進(jìn)行深度分解與吸附后，再沉降分離出來(lái)。此法使前處理廢水在經(jīng)處理后與其它CODc 較低的廢水混合后排放l=l的CODCr可保證在70～80Ⅱ L左右(即達(dá)標(biāo)排放)，而且所用的藥劑廉價(jià)、易購(gòu)、設(shè)備簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低、運(yùn)行可靠，對(duì)目前現(xiàn)有的無(wú)獨(dú)立處理單元的工程很容易完成改造，單位處理成本為0.50～O.70元/m3。
3.4 3種處理工藝效果的比較
電鍍污水中有機(jī)污染物的種類(lèi)同各地所采用的電鍍工藝與原料有很大的區(qū)別，因此其處理效果也就有所不同。由此也就需要各地同行依據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，采用不同的工藝與藥劑，以求取得最好的處理效果。即便是去除率最高的微波化學(xué)法，目前在2 000 m3/d處理規(guī)模的設(shè)備上，在2個(gè)月的調(diào)試過(guò)程中去除率也僅在75%以下，有待于進(jìn)一步改進(jìn)。表3為3種工藝處理效果對(duì)比。
電鍍污水中有機(jī)污染物的去除工藝是一個(gè)全新的研究課題，但目前還未引起電鍍與環(huán)保界的重視。在環(huán)保呼聲日漸增高，排放標(biāo)準(zhǔn)越發(fā)嚴(yán)格，環(huán)境污染現(xiàn)狀不容樂(lè)觀的今天，電鍍工業(yè)這一傳統(tǒng)的，涉及產(chǎn)業(yè)較多的高污染行業(yè)的污染治理應(yīng)該引起高度的重視。電鍍行業(yè)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，在對(duì)電鍍行業(yè)進(jìn)行集中進(jìn)園、統(tǒng)一定點(diǎn)、集中污水處理的政策指引下，如何做到全因子達(dá)標(biāo)，并完成清潔生產(chǎn)法對(duì)電鍍行業(yè)要求中水回用率達(dá)到60%這一目標(biāo)，研究并開(kāi)發(fā)出切實(shí)可行的有機(jī)污染物去除工藝已迫在眉睫。筆者目前的工作只是對(duì)其進(jìn)行了初步的探索與研究，希望借此引起同行的關(guān)注與探索。
|
