電鍍含鉻廢水零排放工藝的分析

何海良

（石獅九牧衛(wèi)浴有限公司 福建石獅 362700）

0 引言

鉻及其化合物具有優(yōu)良的理化性能，被廣泛的應(yīng)用和推廣在化工領(lǐng)域，例如膠片、皮革、電鍍等領(lǐng)域［1］。電鍍行業(yè)在生產(chǎn)的過程中會形成一定量的含鉻廢水，如果不采取科學(xué)的對策將廢水中的鉻去除，會對自然環(huán)境、人類身體健康產(chǎn)生不良的影響，尤其是Cr3+，具有非常高的毒性，一旦進(jìn)入人體，將會對人體細(xì)胞的代謝產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響，甚至導(dǎo)致細(xì)胞出現(xiàn)癌變，所以需要通過一系列的技術(shù)處理來實現(xiàn)含鉻廢水的零排放。

1 含鉻廢水情況

電鍍行業(yè)的飛速發(fā)展，伴隨的是大量含鉻廢水的產(chǎn)生。根據(jù)分類收集、分類處理的原則，將實際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，按照處理技術(shù)進(jìn)行劃分，可分為含銅、含鋅、含鎳、含鉻廢水處理工藝等，針對含有不同有害物質(zhì)的廢水采用相應(yīng)的無害化處理工藝進(jìn)行處理［2］。

2 廢水處理工藝選擇

根據(jù)要求，需要對含鉻廢水進(jìn)行回收利用來實現(xiàn)零排放的目的。首先經(jīng)過化學(xué)沉淀的方法去除廢水中大部分的無機物，主要是Cr3+，然后經(jīng)過活性炭處理去除有機物等，再經(jīng)過膜處理脫鹽工藝以及蒸發(fā)結(jié)晶處理去除廢水中剩余的雜質(zhì)，處理后的廢水還能夠回收用于工業(yè)生產(chǎn)中，實現(xiàn)含鉻廢水的零排放。含鉻廢水處理工藝流程如圖1所示。

采用化學(xué)沉淀工藝對含鉻廢水進(jìn)行預(yù)處理，將COD控制在140～150 mg/L之間，出水經(jīng)生物活性炭處理，去除水中有機污染物，將含鉻廢水的COD控制在5 mg/L以內(nèi)，防止廢水中的雜質(zhì)將反滲透膜和機械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器（簡稱“MVR蒸發(fā)器”）的處理單元堵塞，對后續(xù)工序的運行不利。生物活性炭工藝能夠把含鉻廢水內(nèi)的有機物降解，然后采用自清洗過濾器將降解后的有機物污染物去除，或者可以采用砂濾將懸浮物濾除，保證處理效果。

2.1 化學(xué)沉淀

電鍍行業(yè)產(chǎn)生的含鉻廢水，一般采用吸附工藝、膜分離、生物法、電解工藝以及沉淀法等進(jìn)行處理，沉淀工藝具有操作簡單、成本低等優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用和推廣。生物法處理含鉻廢水，必須采用人工購買和培養(yǎng)菌群的方式，保障菌群具有足夠的成活度，才能保證處理效果，處理成本較高。電解工藝比較簡單，但在實際生產(chǎn)過程中必須對電極進(jìn)行更換，同時每隔一段時間還需要對濾料進(jìn)行處理。如果處理不當(dāng)，將會導(dǎo)致二次污染。

所以本文采用化學(xué)沉淀法對含鉻廢水進(jìn)行處理。在NaOH反應(yīng)池內(nèi)加入硫酸亞鐵（硫酸亞鐵當(dāng)混凝劑使用），具體反應(yīng)方程式如下：

形成Cr（OH）3沉淀后廢水中的鉻含量較少，溢流到PAM反應(yīng)池中，在聚丙烯酰胺PAM絮凝劑的作用下，剩余的Cr3+形成沉淀，從而達(dá)到去除的目的。具體的含鉻廢水化學(xué)沉淀處理工藝流程如圖2所示。

2.2 生物活性炭處理工藝

為了使處理后的廢水能夠達(dá)到一般工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)，還需要對出水進(jìn)一步處理。生物活性炭是通過物理吸附的方式吸附廢水中的有機物質(zhì)等，在活性炭吸附和微生物氧化分解有機物的協(xié)同作用下，能夠?qū)⒑t廢水中的病原體、細(xì)菌、膠體、碳酸鈣、硫酸鈣以及有機質(zhì)等分離出來，尤其是鎂離子、鈣離子等，其去除率超過95%。如果不對其預(yù)處理直接進(jìn)行膜處理脫鹽工藝，則會出現(xiàn)破壞膜元件的情況。

2.3 膜處理脫鹽工藝

為了防止蒸發(fā)器的處理單元堵塞，在進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶工藝處理前，需要利用雙膜濃縮工藝，對含鉻廢水進(jìn)行脫鹽處理。含鉻廢水脫鹽工藝的膜處理技術(shù)包括反滲透、納濾及超濾工藝等。根據(jù)生產(chǎn)需求和工藝要求，本文采用超濾聯(lián)合反滲透工藝的方式，對含鉻廢水進(jìn)行脫鹽處理［3］。反滲透低污染復(fù)合膜（LFC）的優(yōu)勢為強度高、穩(wěn)定性高、脫鹽率高 （脫鹽率超過97%）、水利用率高（超過75%）等。在高壓泵的作用下，廢水透過LFC膜流入蒸發(fā)結(jié)晶的反應(yīng)池中，濃縮液再次進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

2.4 蒸發(fā)結(jié)晶

蒸發(fā)結(jié)晶的目的在于對出水進(jìn)一步提純，使其能夠達(dá)到工業(yè)回用水的標(biāo)準(zhǔn)。蒸發(fā)結(jié)晶是整個含鉻廢水處理的最后一個處理單元，經(jīng)膜處理脫鹽工藝處理后的水通過管道輸送至MVR蒸發(fā)器中進(jìn)行處理。在處理的過程中沒有廢水、廢氣產(chǎn)生，并且還能夠?qū)Τ鏊M(jìn)行循環(huán)利用。蒸發(fā)結(jié)晶工藝?yán)肕VR蒸發(fā)器對處理料液內(nèi)的水分進(jìn)行分離，工藝流程簡單，只消耗極少的外部能源，利用電能進(jìn)行生產(chǎn)，具有良好的生產(chǎn)性能和環(huán)保性，得到人們的廣泛應(yīng)用。

2.4.1 基本原理

MVR蒸發(fā)器的工作原理是采用壓縮機對經(jīng)過蒸發(fā)器的低溫蒸汽進(jìn)行壓縮，提高低溫蒸汽的壓力以及溫度，提升其熱焓，升高溫度后的蒸汽在換熱器內(nèi)進(jìn)行冷凝，對蒸汽的熱能進(jìn)行有效利用。啟動階段，MVR蒸發(fā)器只需要外部提供特別少的蒸汽熱能，后續(xù)工序均采用二次蒸汽提供熱能，由壓縮機壓縮之后的高溫蒸汽通過管道傳輸至加熱室，對低溫蒸汽進(jìn)行加熱處理，始終保持料液處于沸騰狀態(tài)。蒸汽對料液加熱之后形成的冷凝水通過管道排出。該工藝流程能夠?qū)U棄的蒸汽進(jìn)行回收利用，充分發(fā)揮廢棄蒸汽熱能的作用，降低對外部能源的消耗，能夠節(jié)省鍋爐建造、運行成本。因為MVR蒸發(fā)器采用電能，并且對廢棄蒸汽進(jìn)行充分利用，不會對環(huán)境排放任何污染物，能夠?qū)崿F(xiàn)污染零排放［4］。

2.4.2 工藝流程

MVR蒸發(fā)器的組成部分包括：單效或多效蒸發(fā)器、管道、閥門、控制柜、作業(yè)平臺、真空泵、預(yù)熱裝置、壓縮裝置、分離裝置等，工藝流程簡單，操作便捷，運行效率高。MVR蒸發(fā)器的工藝流程示意圖如圖3所示。

2.4.3 MVR優(yōu)勢

MVR的優(yōu)勢主要包括以下4個方面：①占地面積比較小。利用壓縮機完成對蒸汽的二次利用，該種方式和傳統(tǒng)蒸發(fā)器相比，不僅占地面積更小，而且能效更高，降低能源浪費和損耗。②自動化水平高。采用智能的自動化控制系統(tǒng)對MVR蒸發(fā)器進(jìn)行管控，能夠提高運行的可靠性和穩(wěn)定性。③成本較低。MVR蒸發(fā)器的運行效率高，在提高含鉻廢水處理效率的同時，還能夠降低能源損耗，能耗僅為傳統(tǒng)蒸發(fā)器的三分之一左右。④節(jié)能降耗，污染少。MVR蒸發(fā)器在啟動時，采用蒸汽進(jìn)行預(yù)加熱，后續(xù)運行時不需要額外提供蒸汽，而是利用二次蒸汽對蒸發(fā)器進(jìn)行加熱。當(dāng)二次蒸汽不足時只需要提供少量的蒸汽即可，且不產(chǎn)生廢蒸汽，具有良好的節(jié)能效果。

3 總結(jié)

為了達(dá)到電鍍含鉻廢水零排放的目標(biāo)，本文根據(jù)相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，利用化學(xué)沉淀+生物活性炭+超濾+反滲透+蒸發(fā)結(jié)晶工藝結(jié)合的方式，對含鉻廢水進(jìn)行無害化處理。經(jīng)過實踐表明，該處理系統(tǒng)具有效果好、成本低等眾多優(yōu)點。此外，經(jīng)過處理的廢水可以重新回收利用，對于含鉻廢水處理后形成的固體廢棄物，則需要進(jìn)行妥善處理。