混凝沉淀处理综合电镀废水试验探究

栾鑫宇，朱佳，张金松

混凝沉淀处理综合电镀废水试验探究

栾鑫宇1, 2，朱佳1，张金松2

（1. 深圳职业技术学院，广东 深圳 518055； 2. 广州大学，广东 广州 510006）

以实际电镀废水为研究对象，探究了混凝处理工艺中混凝剂种类和污泥回流比对综合电镀废水处理效果的影响。在综合比较3种混凝剂的经济成本与处理效果后发现，单独投加100 mg/L的聚合氯化铝不仅经济成本最低，而且处理效果较好，对COD、TN、浊度、Cu、Ni、Cr和Zn的去除率可达28.79%、39.65%、89.97%、65.85%、94.97%、84.39%和98.01%；污泥回流对混凝工艺处理效果也有明显影响，当污泥回流比为60%时，污染物的去除效果最佳。

电镀废水； 混凝沉淀； 污泥回流比； 重金属

电镀属于基础工艺性行业，在进行电镀生产时会产生一定量废渣、废气以及废水，对民众生活健康以及周边生态环境造成直接影响[1-2]。因此，电镀废水的治理深受重视，污水排放的标准也日益提高，寻找一种高效经济且稳定的处理方法显得尤为关键[3-4]。如今，物化-生物-膜法组合是电镀废水治理的主流工艺[5]，物化法能够有效降低电镀废水中的重金属离子，生物法能有效去除有机物，膜法进一步截留全部污染物[6]。混凝即为物化处理中一个关键的步骤，而对于混凝工艺的优化大多有两种方式，一种是混凝剂的研发创新[7-9]，另一种是混凝过程中工艺参数的优化[10-12]。本文侧重于研究实际电镀废水处理中工艺参数的优化，一方面在经济稳定的前提下探究深圳某电镀废水厂的综合电镀废水混凝处理最优投加量，另一方面研究污泥回流对混凝效果产生的影响。

1 实验内容

1.1 实验仪器与药剂

仪器：NexlON 2000 电感耦合等离子体质谱、HVE-50高压蒸汽锅、便携式pH计、2100N型便携式浊度仪、UV-7504单光束紫外可见分光光度计、XJ-ⅢCOD消解仪和ZR4-6混凝试验搅拌机。

药剂：聚丙烯酰胺（PAM）、聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铝（PAC）均为天津市大茂化学试剂厂分析纯试剂，100 g/L氢氧化钠溶液、1+35硫酸溶液。

1.2 污水水质

实验中的污水采用深圳某电镀废水厂某次实际综合电镀废水，其主要水质指标如表1所示。

表1 深圳某厂综合电镀废水水质指标

1.3 实验方法

1.3.1 混凝剂投加量实验

取1 L水样置于ZR4-6混凝搅拌机配套烧杯中，采用1+9稀硫酸和100 mg/L的氢氧化钠溶液调节水样的初始pH为8，同时在500 r/min的转速下加入混凝剂及其相应的浓度梯度。在混凝实验搅拌器上以混合速度200 r/min搅拌1min，以80 r/min搅拌80 s，再以40 r/min搅拌40 s，沉淀2 h后取上清液测定相关水质指标。

1.3.2 污泥回流实验

在一定混凝剂投加量下，采用相同的混凝沉淀过程后去除上清液，按照不同的污泥回流比加水样至1 L，再进行混凝沉淀并取上清液测定相应的水质指标。

1.4 分析方法

COD浓度采用重铬酸钾法测定[13]，TN浓度采用碱性过硫酸钾法测定[14]，pH值采用便携式pH计测定，浊度采用便携式浊度仪测定，4种重金属离子浓度采用电感耦合等离子体质谱的方法测定。

2 结果与讨论

2.1 混凝剂投加量对混凝效果的影响

2.1.1 投加聚合硫酸铁对混凝效果的影响

分别向1 L原水中投加不同浓度的PFS，考察投加量对污染物的去除效果，结果如图1所示。

图1 聚合硫酸铁对于各项指标的影响

由图1可知，随着PFS的投加，对于污染物的去除率先稳定升高，这可能是因为体系中药剂投加量的增大引起了网捕和卷扫作用，强化了混凝的效果；当投加量超过400 mg/L时，对于污染物的去除率反而降低，可能是因为当投加过量的混凝剂时，造成絮体的脱稳再复稳。

2.1.2 投加聚丙烯酰胺对混凝效果的影响

分别向1 L原水中投加不同浓度的PAM，考察投加量对污染物的去除效果，结果如图2所示。

图2 聚丙烯酰胺对于各项指标的影响

由图2可知，投加少量PAM在混凝沉淀中对污染物的去除效果较好，这可能是因为吸附电中和作用将原水中的部分悬浮物吸附沉降，从而对于氨氮的去除有一定的效果，并且降低了原水的浊度，但投加量大于50 mg/L之后反而会使得处理效果逐渐下降。

2.1.3 投加聚合氯化铝对混凝效果的影响

分别向1 L原水中投加不同浓度的PAC，考察投加量对污染物的去除效果，结果如图3所示。

图3 聚合氯化铝对于各项指标的影响

由图3可知，随着PAC的投加，对于污染物的去除效率先升高，这可能是因为Al3+吸附在与其电性相反电荷的离子表面，造成其表面电荷减少，从而通过吸附电中和作用和压缩双电层作用使粒子聚沉[15]；当投加量超过100 mg/L时，对于污染物的去除率反而降低，可能是因为PAC的絮体不稳定，过量投加会使脱稳粒子复稳。

表2 混凝剂最优投加量处理效果及成本对比

综合比较投加量、成本及对污染物的去除效果可知，在单独投加100 mg/L聚合氯化铝时，不仅经济成本最低，而且对各种污染物的去除效果较好。

2.2 污泥回流比对混凝效果的影响

分别按照不同污泥回流比，加入综合原水至1 L，考察污泥回流对污染物的去除效果，结果如图4所示。

图4 污泥回流比对于各项指标的影响

由图4可知，随着污泥回流比的增加，综合原水的污染物去除效率逐渐增加，可能是因为在污泥回流比较低时，原水中悬浮物浓度较低，含有絮凝能力的物质较少，对于细菌、颗粒物等吸附能力较低，因此对浊度和有机物的去除率较低[16]；当污泥回流比高于60%时，处理效果反而会下降，可能是因为原水颗粒得不到充足的混凝剂而难以脱稳絮凝[17]，从而导致去除率下降。

3 结束语

聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺和聚合氯化铝3种混凝剂对于该原水均有一定的处理效果，其最优投加量分别为400、50、100 mg/L；从经济的角度分析，对于该原水投加100 mg/L的聚合氯化铝成本更低，在该电镀厂的废水处理工艺中更具有可行性。

3种混凝剂对于COD和TN均有一定去除效果，对于浊度和重金属离子的去除效果显著。在COD、TN和铜离子的去除效果上PAC较优；在浊度和铬离子的去除效果上PAM较优；在镍离子和锌离子的去除效果上PFS较优。

随着污泥回流比的增加，对原水中COD、TN、浊度和重金属离子的去除效果越明显，当污泥回流比达60%时，效果最佳。因而在废水厂的实际处理过程中增加污泥回流设施，既可以减少药剂的投加量，也可以增加混凝处理的效果，降低了电镀废水处理的成本，提高处理工艺的稳定性。

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Study on Coagulation and Precipitation Treatment of Electroplating Wastewater

1,2,1,2

（1. Shenzhen Polytechnic, Guangdong Shenzhen 518055, China; 2. Guangzhou University, Guangdong Guangzhou 510006, China）

Taking actual electroplating wastewater as the research object, the influence of coagulant type and sludge reflux ratio on the treatment effect in coagulation treatment process was investigated. After a comprehensive comparison of the economic cost and treatment effect of three coagulants, it was found that the economic cost of polyaluminum chloride with 100mg/L was the lowest, and the treatment effect was better. The removal rates of COD, TN, turbidity, Cu, Ni, Cr and Zn were 28.79%, 39.65%, 89.97%, 65.85%, 94.97%, 84.39% and 98.01%;Sludge reflux also had obvious effect on coagulation process, the removal effect of pollutants was the best when the ratio of sludge reflux was 60%.

electroplating wastewater ; coagulation precipitation ; sludge reflux ratio ; heavy metals

2019-12-17

栾鑫宇（1996-），男，在读研究生，湖北襄阳人，研究方向：电镀废水处理。

朱佳（1965-），女，教授，研究方向：污水处理。

X703

A

1004-0935（2020）04-0337-05