3种典型絮凝剂处理电镀废水的效果

Posted 2023-01-12 重金属

篇首语：壮心未与年俱老，死去犹能作鬼雄。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了3种典型絮凝剂处理电镀废水的效果相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

分别以聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁为絮凝剂处理电镀废水。先研究了pH和絮凝剂投加量对不含重金属离子的模拟废水COD去除效果的影响，并对废水处理工艺流程进行选择。随后比较了不同絮凝剂单独和组合使用处理含重金属离子模拟电镀废水的效果。最后研究了不同工艺流程对实际电镀废水处理效果的影响。结果表明，采用PAC和PAM组合絮凝剂处理废水时的效果最好。采用两步絮凝法处理COD较高的实际电镀废水能有效去除COD和重金属。关键词：电镀废水；絮凝剂；化学需氧量；重金属
文章编号：1004–227X(2013)08–0038–04随经济的不断发展，人们的环保意识逐渐提高，电镀废水的治理工作越来越得到重视，国家制定的电镀废水排放标准也日益严格，寻找一种合理、高效、经济的电镀废水处理工艺显得尤为重要。电镀废水的处理技术种类繁多，目前较成熟、使用较广泛的是化学法。化学法是利用化学作用来处理废水中的溶解物质和胶体物质，以去除废水中的金属离子、细小的胶体有机物、植物营养素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸以及碱等的废水处理方法。絮凝剂是化学法处理电镀废水的主要药剂，对几种典型絮凝剂及影响因素做系统、全面分析的研究鲜有报道。本文选取聚丙烯酰胺(PAM)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)3种絮凝剂，全面探讨了它们在电镀废水中的作用机理和处理效果，并提出建议。
1.实验
1.1试剂及仪器
聚丙烯酰胺，聚合硫酸铁，聚合氯化铝，4%(质量分数)NaOH溶液，10%(体积分数)稀硫酸。模拟废水由SH15W-40机油配制，COD232.1mg/L、pH11～12，有含重金属和不含重金属2种，含重金属的模拟废水各含铜、锌、镍、铬20mg/L(在溶液酸化后加入)。4种实际电镀废水水质情况见表1。

TAS-990原子吸收光谱(北京普析通用仪器有限责任公司)，pHS-25CpH计(上海理达仪器厂)。
1.2测试及评价方法
根据GB/T11914–1989《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》，采用重铬酸钾法测COD，采用原子吸收法测定重金属含量，按GB21900–2008《电镀污染物排放标准》和HJ2002–2010《电镀废水治理工程技术规范》的要求评定。
1.3实验过程
本实验主要分为3个阶段：第一阶段是确定采用3种絮凝剂处理废水时的最佳pH和加药量，并修订工艺流程；第二阶段是在最佳工艺下，比较3种絮凝剂单独和组合处理模拟废水的效果，确定最佳絮凝剂的组合方案；第三阶段针对4种实际电镀废水，改进和完善最佳废水处理方案，以有效去除电镀废水中的COD和重金属。
2.结果与讨论
2.1最佳pH和絮凝剂加药量的确定
本阶段采用不含重金属的模拟废水为对象，以COD去除效果为指标，得到最佳pH和不同絮凝剂的加药量。具体为：取100mL不含重金属的模拟废水于烧杯中，用硫酸和氢氧化钠溶液调节pH至一定值，分别加入一定量的PAM、PAC或PFS，电磁力搅拌反应20min，静置1.5h，取上清液测COD。絮凝剂加入初期应快速搅拌，使絮凝剂快速分散，且与溶液混合均匀，之后应中速搅拌，避免切断分子链，再慢速搅拌(或静置)使废水絮凝沉淀完全。
2.1.1pH的确定
pH不同时，PAC和PFS会发生不同的水解反应[2-3]，使水解形态不同，对溶液的絮凝效率也有所不同，二者分别在pH=5～9和pH=6～9时具有最佳的絮凝效果。在不同pH下，PAM的羟基、酰胺基等活性基团的活性不同，从而影响絮凝效果，其最佳pH为7～9。当分别采用10mg/LPAM、200mg/LPAC、200mg/LPFS处理废水时，pH对COD去除效果的影响见图1。

从图1可看出，PFS和PAC的曲线比较平缓，对原废水pH的要求不高，可在较宽pH范围内较好地去除COD。而PAM对pH的要求相对较严格，pH变化会引起COD去除效率的变化趋势有较大波动。分别采用PAC、PFS和PAM作絮凝剂处理废水时，各自的最佳pH分别为7、8和7。
2.1.2不同絮凝剂加药量的确定
分别采用不同絮凝剂，在各自的最佳pH下处理不含重金属的模拟废水，不同絮凝剂加药量对废水COD去除效果的影响见图2。从图2可知，絮凝剂加药量对废水COD去除效果的影响较大，加药量不足时，水中的杂质不能充分脱稳去除，COD去除效率降低；加药量过大时，水中杂质会再次稳定，使COD去除效率降低。PAM、PAC、PFS的最佳加药量分别为10mg/L、200mg/L和200mg/L。

2.2工艺流程的确定
从上述实验中发现，PAC对COD的去除效果稍好于其他2种。因此，以PAC作絮凝剂，分别采用常规一步法和自行设计的两步法工艺流程处理含重金属的模拟废水，确定合适的工艺流程。由于局部pH过高会导致部分重金属离子的再溶解，因此调pH需要遵从慢加快搅的原则。
(1)一步法：调节废水pH─加絮凝剂─静置─空气搅拌─测定。具体操作为：取100mL模拟废水，用硫酸和氢氧化钠调节pH为9～10，加200mg/LPAC，磁力搅拌20min，静置1.5h后，取上清液并空气搅拌5h，测定COD和重金属含量。
(2)两步法：调节废水pH─加絮凝剂─调节上清夜pH─加絮凝剂─静置─空气搅拌─测定。具体操作为：取100mL模拟废水，用硫酸和氢氧化钠调pH为7，加200mg/LPAC，磁力搅拌20min，静置1.5h；取上清液，用硫酸和氢氧化钠调pH为9～10，再加20mg/LPAC，磁力搅拌20min，静置1.5h，取上清液并空气搅拌5h左右，测定COD和重金属含量。
两步法处理工艺的第一步旨在去除COD，第二步旨在去除重金属。表2为采用2种流程处理含重金属模拟废水的结果。从表2可知，该工艺能有效去除废水中的COD和重金属，实现处理后废水的达标排放。

2.3最佳絮凝剂组合方案的确定
在上述实验的基础上，对比了3种絮凝剂单独和组合使用时对含重金属模拟废水的处理效果。有机絮凝剂和无机絮凝剂组合使用时的质量比为(1∶5)～(1∶10)，结果见表3。表3数据显示，虽然采用PAC+PAM处理废水时，重金属的去除效果与单独采用PAC处理废水时相差不大，但由于少量PAM的存在可加快絮凝过程，使污泥成团较致密、含水率较低，COD的去除效果略有提高。因此，选定PAC+PAM组合处理实际的电镀废水。

2.4实际电镀废水处理
实际电镀废水的情况远比模拟废水复杂，为防止废水因缺氧而发臭，保证废水污染物分布均匀，处理前对废水空气搅拌30min；酸碱、含镍和含铬废水均含有一定浓度的铬离子，处理前需将六价铬还原并检测其含量；含镍和含铬废水的COD较低，可直接进行第二步絮凝处理；本实验对含铜废水和酸碱废水分别进行两步法处理和一步法处理。采用两步法处理实际电镀废水的工艺流程见图3。

从表4可知，采用不同工艺处理酸碱废水和含铜废水时，两步法能更有效降低废水的COD，实现电镀厂总排水口的达标排放。
3.结论
(1)分别采用PAC、PFS及PAM作絮凝剂处理废水时，最佳pH分别为7、8及7，最佳加药量分别为200mg/L、200mg/L及10mg/L。采用PAC和PAM组合絮凝剂处理废水的效果最好。但电镀废水成分复杂，需要根据实际情况选择合适的絮凝剂组合以及处理工艺。
(2)采用两步絮凝法处理COD较高的电镀废水，能有效地降低COD和重金属含量，实现总排水口混合废水的达标排放，并且避免了各种金属捕集剂的使用，减少了外来COD的引入，简化了污泥成分，降低了后期废水深度处理和污泥处理的成本。