用石灰对电镀含酸废水的处理方法

时间：2023-03-07 05:38:29 工程力学毕业论文我要投稿

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用石灰对电镀含酸废水的处理方法

摘要：用石灰处理电镀含酸废水成本低，但操作复杂，存在不易自动控制和水质混浊的缺点。设计两个中和反应池，在第二级中和池中用pH控制系统控制两个中和池中石灰的加入量，用这套系统处理含酸废水，水质清澈，悬浮物达标，与使用烧碱中和法达到了同样的效果，取得了较好的效益和社会效益。
关键词：石灰自动控制含酸废水
        0 引言
        许多厂家处理电镀含酸废水一般采用烧碱中和法和石灰中和法，用烧碱操作简便，但成本高，用石灰成本低，但操作复杂。目前，许多电镀厂家和专业电镀废水处理公司使用烧碱处理，而一些用酸量大的电镀厂则使用石灰处理。
        电镀产品前处理脱漆等工序用大量的硫酸，每月大约80t，酸洗和活化每月使用盐酸大约20t，废水处理车间曾经使用过烧碱处理含酸废水，但成本太高，不得不改用石灰代替烧碱。在使用石灰处理含酸废水的过程中，通过实验和长期摸索，成功地研究出一套用石灰处理电镀含酸废水的方法，取得了较好的经济效益和社会效益。
        1　设备及工艺流程
        1.1　设备废水处理车间含酸废水的处理设备主要有：含酸废水调节池，一级中和反应池，二级中和反应池，絮凝池，沉淀池，清水池，污泥浓缩池，板框压滤机和石灰乳液配制池等。
        1.2　工艺流程含酸废水从电镀车间流入含酸废水调节池，用泵将含酸废水从调节池泵入一级中和反应池，在一级中和池中加入石灰乳液中和废酸和沉淀重金属离子。废水从一级中和池流入二级中和反应池，在二级中和池中继续加石灰乳液中和废酸，并调节废水的pH至合适的范围。废水从二级中和池流入絮凝池，在絮凝池中加絮凝剂使沉淀物絮凝成较大的颗粒，然后流入沉淀池，在沉淀池中水和沉淀物分离，上清液流入清水池，最后从出水口排出，沉淀池中的泥渣用泵泵入污泥浓缩池，然后用板框压滤机压滤，滤液流回到含酸废水调节池，滤饼送至相关部门处理。
        2　方法研究
        2.1　存在的问题用石灰处理含酸废水，首先在石灰乳液配制池中将石灰配成乳液，氧化钙与水反应生成氢氧化钙。氢氧化钙比氧化钙具有更细小的颗粒，与酸反应速度较快，且反应充分，反应中生成硫酸钙和氯化钙。硫酸钙是微溶物质，在水中的溶度积为：
        [SO42-][Ca2+]=k　
        k为硫酸钙的溶度积常数。
        为了研究用石灰处理含酸废水水质浑浊的问题，现在假设有1L硫酸钙饱和溶液，其中[SO42-]=a，[Ca2+]=b，那么ab=k。再假设另有1L硫酸钙饱和溶液，[SO42-]=2a，那么[Ca2+]=0.5b。如果将这两种硫酸钙饱和溶液混合到一起，通过可知，混合后的溶液中[SO42-]=1.5a，[Ca2+]=0.75b，此时，[SO42-][Ca2+]=1.5a×0.75b=1.125ab>k
        此式表明，两种饱和硫酸钙溶液混合后，硫酸根和钙离子浓度的乘积大于硫酸钙的溶度积常数，因此这两种溶液混合后，溶液中将生成硫酸钙沉淀。
        过去，在用石灰处理含酸废水的过程中，沉淀池中的上清液经常变浑，这个问题好长时间没有得到很好的解决。解决这个问题的办法是，严格控制中和反应池中废水pH的变化范围，确保石灰用量的准确，使废水中硫酸根和钙离子浓度在较小的范围内波动。
        采用石灰处理含酸废水的另一个问题是，石灰加入量不易实现自动控制，使操作复杂，水处理质量波动较大。采用人工控制石灰的加入量，由于废水酸度高，变化大，人工控制比较困难，废水处理的质量得不到保证。
        2.2 解决方法　含酸废水中含有铜、锌和少量的镍等重金属污染物质，在处理含酸废水过程中，除了中和废酸外，还要用石灰沉淀这些重金属离子，根据有关资料，这些重金属离子沉淀的条件为接近中性和偏碱性。
        用分析纯硫酸镍和去离子水配制硫酸镍溶液，用氢氧化钠将硫酸镍溶液调至pH=8.53，生成氢氧化镍沉淀，由于碱性较弱，溶液中还含有少量的镍离子，将溶液过滤后经过分析得知，滤液中镍离子的质量浓度为10.6mg/L。向该滤液中加入少许次氯酸钠溶液，滤液中有黑色沉淀生成，滤液的pH由8.53降至7.89。这个反应的过程为，次氯酸钠将二价镍氧化为三价镍，在碱性条件下三价镍离子生成Ni(OH)3黑色沉淀。分析结果表明，pH在8～9的范围内，Ni(OH)3溶液中镍离子的质量浓度符合国家排放标准的要求。
        3 结果与讨论
        3.1　pH的控制　在二级中和反应池中用pH控制系统自动控制一级中和池和二级中和池中石灰的加入量，pH控制系统的控制值一般设定在7.8～8.4的范围内，这个数值一般依据废水在絮凝池中的pH来调整。絮凝池中的pH一般控制在8.3～8.8的范围内，当絮凝池中的废水pH偏高时，可降低二级中和池中pH的控制值，当絮凝池中的pH偏低时，可提高二级中和池中pH的控制值。用石灰处理含酸废水的过程中，二级中和池中的pH有一定的波动，当流入絮凝池中的废水pH高于工艺上限或低于工艺下限时，絮凝池中的pH控制系统自动启动加酸泵或加碱泵，将pH控制在工艺范围内。
        3.2 废水处理状况　自安装了这套自动控制系统后，废水处理状况有了明显的改善，pH控制准确，水质清澈透明，悬浮物达标。为了验证这套含酸废水处理系统的可行性，连续一个星期从废水出水口取样测定，测定项目为pH、铜、锌、镍和氰的质量浓度，结果列于表1。在这套废水处理系统中，含氰废水经过处理后流入二级中和池，与含酸废水一同进入下一道处理工序，因此，在表1中也给出了氰化物的测定数据。分析结果表明，这套系统处理过的含酸废水pH和重金属离子符合国家二级排放标准。
        4　效益
        某公司每月约使用80t硫酸和20t盐酸，废水处理车间每月约投入55t石灰处理含酸废水，每吨石灰按440元，合计人民币24200元。如果使用烧碱处理这些含酸废水，每月需要质量分数为96%的烧碱约55t，每吨烧碱以2600元计算，合计人民币143000元，使用烧碱的成本是使用石灰成本的5.9倍。由此可见，使用石灰处理含酸废水的效益是可观的。
        使用烧碱处理含酸废水比使用石灰成本高得多，那么为什么还有那么多厂家使用烧碱处理含酸废水呢?原因是使用石灰处理含酸废水存在过程复杂，操作难度大，悬浮物不易达标等问题。我们研制的这套用石灰处理电镀含酸废水系统，成功地克服了这些困难，提高了废水处理质量，并降低了运行成本，取得了较好效益。

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