電鍍廢水成分復雜,其主要污染物為重金屬離子以及電鍍過程中的各種添加劑,是典型的復合污染。電鍍廢水中重金屬與有機污染物通過一系列的物理化學作用改變了其在水溶液中的存在形態(tài),也給常規(guī)水處理工藝提出了更大的挑戰(zhàn);復合污染物使重金屬在環(huán)境中的存在形態(tài)更加復雜,增加了治理難度,給人體健康和生態(tài)安全帶來了大風險。
GB 21900- 2008 對敏感地區(qū)的排放標準要求更高,如環(huán)太湖流域對鎳、銅、鋅的質量濃度和 COD 的排放標準分別為 0.1、0.3、1.0 mg/L 和 50 mg/L。美國EPA833-B- 94-002 全廢水毒性控制推薦限值要求,慢性毒性小于 1 TUc,急性毒性小于 0.3 TUa。面對日益嚴格的環(huán)境標準,江蘇、浙江、廣東等逐漸提高環(huán)保要求并開始采用 GB 21900-2008 的表 3 標準。
開發(fā)、低成本的深度處理技術不僅是環(huán)境工程領域面臨的新難題,同時也是解決電鍍廢水污染問題重要的需求。膜分離、生物技術、吸附和離子交換等處理技術被廣泛應用于電鍍廢水深度處理的研究。其中,離子交換技術出水水質穩(wěn)定,尤其適合于低含量廢水的處理。
廢水來源及處理工藝
江蘇某電鍍企業(yè)主要進行鍍金、鍍銀、鍍鎳、鍍銅、鉻白和涂裝等加工,日平均廢水總量約為 300t/d。電鍍廢水主要是含氰、含鉻以及酸堿綜合廢水,分別對這三股進行預處理后,進入調節(jié)池進行混勻,混凝沉淀后排放,工藝流程如圖 1 所示。
主要構筑物
生物接觸氧化槽
生物接觸氧化技術,通過在槽內填充填料,用曝氣的方式補充水體中的溶解氧,使微生物能穩(wěn)定的附著在填料上,是活性污泥與生物濾池結合的一種方法。設計處理能力為 300 m3/d,停留時間為 7.2 h,運行時控制進水體積流量保持在 12 m3/h,調節(jié)氣量使曝氣效果均勻。
通過 2 個月的培養(yǎng)后活性污泥的生長情況較好,掛膜情況良好。目前仍穩(wěn)定運行,出水 COD 基本維持在 50~60 mg/L,去除率維持在 40%~50%。
磁性樹脂吸附槽
磁性樹脂是在合成過程添加了一系列的鐵氧化物如 Fe2O3 或者 Fe3O4,由于磁體的投加增大了樹脂的密度,易于與水分離,同時其粒徑為普通樹脂的1/4~1/6,因而其動力學性能遠遠優(yōu)于常規(guī)的樹脂。
樹脂吸附槽設計為 36 m3,保證磁性樹脂的質量分數(shù)為 5%,水力停留時間為 3 h,采用機械攪拌,通過回流閥門調節(jié)體積流量為 12 m3/h。樹脂采用間歇式再生,當樹脂沉淀槽中累積到一定量的樹脂時,啟動樹脂回流泵,采用質量分數(shù) 10%的 NaCl 對樹脂進行再生,其余樹脂回流至樹脂吸附槽。
經過磁性樹脂吸附槽的出水,COD 控制在 25mg/L 左右,去除率維持在 40%~50%。
螯合樹脂吸附柱
螯合樹脂相較普通的離子交換樹脂對目標重金屬離子具有更高的選擇性。吸附形式采用雙柱串聯(lián),吸附體積流量控制在 12 m3/h,停留時間約 30min。運行時兩柱串聯(lián),一柱備用。脫附采用質量分數(shù)4%~5%的 HCl 溶液,用 1%~2%的 NaOH 轉型。
經過螯合樹脂吸附出水 COD < 20 mg/L,Ni2+、Cu2+、總 Cr 的質量濃度分別 <0.02、<0.1、<0.1 mg/L。 3 處理效果 3.1 常規(guī)指標以及生物毒性指標發(fā)光菌生物毒性測試作為一種工業(yè)廢水急性毒性評價方法,由于便捷、靈敏等特點而備受青睞。
慢性毒性也是全廢水毒性測試(WET)的另一重要指標,可以反映廢水對生態(tài)系統(tǒng)長期的毒性效應,斑馬魚作為國際標準模式魚,可以應用于 WET 的慢性毒性評價。
電鍍綜合原水經預處理毒性仍然很大,經過集成技術處理后廢水基本無毒,可以說明生化系統(tǒng)具有“解毒”功效,說明有機物在生化系統(tǒng)里進行降解轉化,經過磁性樹脂和螯合樹脂吸附后的水樣急性毒性 TUa 小于 0.3,慢性毒性 TUc 降至 1,廢水的綜合毒性達到美國 EPA833-B-94-002 標準。工程運行效果表明,“生物接觸氧化 + 磁性樹脂+螯合樹脂” 集成工藝可以作為電鍍廢水深度處理技術進行產業(yè)化推廣。