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用石灰對電鍍含酸廢水的處理方法
摘要：用石灰處理電鍍含酸廢水成本低，但操作復雜，存在不易自動控制和水質混濁的缺點。設計兩個中和反應池，在第二級中和池中用pH控制系統控制兩個中和池中石灰的加入量，用這套系統處理含酸廢水，水質清澈，懸浮物達標，與使用燒堿中和法達到了同樣的效果，取得了較好的效益和社會效益。關鍵詞：石灰 自動控制 含酸廢水
0 引言
許多廠家處理電鍍含酸廢水一般采用燒堿中和法和石灰中和法，用燒堿操作簡便，但成本高，用石灰成本低，但操作復雜。目前，許多電鍍廠家和專業電鍍廢水處理公司使用燒堿處理，而一些用酸量大的電鍍廠則使用石灰處理。
電鍍產品前處理脫漆等工序用大量的硫酸，每月大約80t，酸洗和活化每月使用鹽酸大約20t，廢水處理車間曾經使用過燒堿處理含酸廢水，但成本太高，不得不改用石灰代替燒堿。在使用石灰處理含酸廢水的過程中，通過實驗和長期摸索，成功地研究出一套用石灰處理電鍍含酸廢水的方法，取得了較好的經濟效益和社會效益。
1 設備及工藝流程
1.1 設備 廢水處理車間含酸廢水的處理設備主要有：含酸廢水調節池，一級中和反應池，二級中和反應池，絮凝池，沉淀池，清水池，污泥濃縮池，板框壓濾機和石灰乳液配制池等。
1.2 工藝流程 含酸廢水從電鍍車間流入含酸廢水調節池，用泵將含酸廢水從調節池泵入一級中和反應池，在一級中和池中加入石灰乳液中和廢酸和沉淀重金屬離子。廢水從一級中和池流入二級中和反應池，在二級中和池中繼續加石灰乳液中和廢酸，并調節廢水的pH至合適的范圍。廢水從二級中和池流入絮凝池，在絮凝池中加絮凝劑使沉淀物絮凝成較大的顆粒，然后流入沉淀池，在沉淀池中水和沉淀物分離，上清液流入清水池，最后從出水口排出，沉淀池中的泥渣用泵泵入污泥濃縮池，然后用板框壓濾機壓濾，濾液流回到含酸廢水調節池，濾餅送至相關部門處理。
2 方法研究
2.1 存在的問題 用石灰處理含酸廢水，首先在石灰乳液配制池中將石灰配成乳液，氧化鈣與水反應生成氫氧化鈣。氫氧化鈣比氧化鈣具有更細小的顆粒，與酸反應速度較快，且反應充分，反應中生成硫酸鈣和氯化鈣。硫酸鈣是微溶物質，在水中的溶度積為：
[SO42-][Ca2+]=k
k為硫酸鈣的溶度積常數。
為了研究用石灰處理含酸廢水水質渾濁的問題，現在假設有1L硫酸鈣飽和溶液，其中[SO42-]=a，[Ca2+]=b，那么ab=k。再假設另有1L硫酸鈣飽和溶液，[SO42-]=2a，那么[Ca2+]=0.5b。如果將這兩種硫酸鈣飽和溶液混合到一起，通過可知，混合后的溶液中[SO42-]=1.5a，[Ca2+]=0.75b，此時，[SO42-][Ca2+]=1.5a×0.75b=1.125ab>k
此式表明，兩種飽和硫酸鈣溶液混合后，硫酸根和鈣離子濃度的乘積大于硫酸鈣的溶度積常數，因此這兩種溶液混合后，溶液中將生成硫酸鈣沉淀。
過去，在用石灰處理含酸廢水的過程中，沉淀池中的上清液經常變渾，這個問題好長時間沒有得到很好的解決。解決這個問題的辦法是，嚴格控制中和反應池中廢水pH的變化范圍，確保石灰用量的準確，使廢水中硫酸根和鈣離子濃度在較小的范圍內波動。
采用石灰處理含酸廢水的另一個問題是，石灰加入量不易實現自動控制，使操作復雜，水處理質量波動較大。采用人工控制石灰的加入量，由于廢水酸度高，變化大，人工控制比較困難，廢水處理的質量得不到保證。
2.2 解決方法 含酸廢水中含有銅、鋅和少量的鎳等重金屬污染物質，在處理含酸廢水過程中，除了中和廢酸外，還要用石灰沉淀這些重金屬離子，根據有關資料，這些重金屬離子沉淀的條件為接近中性和偏堿性。
用分析純硫酸鎳和去離子水配制硫酸鎳溶液，用氫氧化鈉將硫酸鎳溶液調至pH=8.53，生成氫氧化鎳沉淀，由于堿性較弱，溶液中還含有少量的鎳離子，將溶液過濾后經過分析得知，濾液中鎳離子的質量濃度為10.6mg/L。向該濾液中加入少許次氯酸鈉溶液，濾液中有黑色沉淀生成，濾液的pH由8.53降至7.89。這個反應的過程為，次氯酸鈉將二價鎳氧化為三價鎳，在堿性條件下三價鎳離子生成Ni(OH)3黑色沉淀。分析結果表明，pH在8～9的范圍內，Ni(OH)3溶液中鎳離子的質量濃度符合國家排放標準的要求。
3 結果與討論
3.1 pH的控制 在二級中和反應池中用pH控制系統自動控制一級中和池和二級中和池中石灰的加入量，pH控制系統的控制值一般設定在7.8～8.4的范圍內，這個數值一般依據廢水在絮凝池中的pH來調整。絮凝池中的pH一般控制在8.3～8.8的范圍內，當絮凝池中的廢水pH偏高時，可降低二級中和池中pH的控制值，當絮凝池中的pH偏低時，可提高二級中和池中pH的控制值。用石灰處理含酸廢水的過程中，二級中和池中的pH有一定的波動，當流入絮凝池中的廢水pH高于工藝上限或低于工藝下限時，絮凝池中的pH控制系統自動啟動加酸泵或加堿泵，將pH控制在工藝范圍內。
3.2 廢水處理狀況 自安裝了這套自動控制系統后，廢水處理狀況有了明顯的改善，pH控制準確，水質清澈透明，懸浮物達標。為了驗證這套含酸廢水處理系統的可行性，連續一個星期從廢水出水口取樣測定，測定項目為pH、銅、鋅、鎳和氰的質量濃度，結果列于表1。在這套廢水處理系統中，含氰廢水經過處理后流入二級中和池，與含酸廢水一同進入下一道處理工序，因此，在表1中也給出了氰化物的測定數據。分析結果表明，這套系統處理過的含酸廢水pH和重金屬離子符合國家二級排放標準。
4 效益
某公司每月約使用80t硫酸和20t鹽酸，廢水處理車間每月約投入55t石灰處理含酸廢水，每噸石灰按440元，合計人民幣24200元。如果使用燒堿處理這些含酸廢水，每月需要質量分數為96%的燒堿約55t，每噸燒堿以2600元計算，合計人民幣143000元，使用燒堿的成本是使用石灰成本的5.9倍。由此可見，使用石灰處理含酸廢水的效益是可觀的。
使用燒堿處理含酸廢水比使用石灰成本高得多，那么為什么還有那么多廠家使用燒堿處理含酸廢水呢?原因是使用石灰處理含酸廢水存在過程復雜，操作難度大，懸浮物不易達標等問題。我們研制的這套用石灰處理電鍍含酸廢水系統，成功地克服了這些困難，提高了廢水處理質量，并降低了運行成本，取得了較好效益。
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