《安全环境-环保技术》之含镉废水处理

《安全环境-环保技术》之含镉废水处理

含镉废水处理  含镉废水是危害最严重的重金属废水之一。金属镉虽无病理学意义，但镉的化合物则毒性很大。含镉废水有剧毒，镉易在生物体内聚集，如未经处理直接排放，易引起人畜的慢性中毒，给环境带来很大危害。鱼在含镉浓度为0.01-0.02毫克/升的水中生活就会中中毒，0.2-1.1毫克/升浓度时，就会死亡。镉的毒性能严重抑制微生物的生长，浓度0.1-1.0毫克/升时，微生物死亡率可达50%左右。灌溉水中含镉，不仅污染土壤，且种植的稻米中镉含量大于4ppm时，米不成熟。蚕吃了含镉的桑树叶后，不仅不吐丝，还大量死亡。人体的镉中毒，主要是通过消化道与呼吸道引起的，内服硫酸镉30毫克/升可以致死。长期接触低浓度镉化合物，将引起贫血、肺气肿、神经痛、胃痛、骨质疏松症等等急病。含镉废水处理最常用的方法为中和沉淀法，Cd2+在碱性状态下水解生成Cd(OH)2沉淀，并且含镉废水中往往含有CN-、NH3等其它离子，CN-、NH3与镉离子络合将影响Cd2+的水解沉淀，故废水的处理首先必须去除CN-和NH3。由于氰化物是剧毒物质，因此，处理后指标必须绝对达标。原水的氰化物浓度随时在变化，故采用两池间歇处理，加氯量随浓度变化而变化，处理后水质测定达标后才能进行下一步处理。    成都某（集团）有限责任公司，生产过程中产生电镀废水，废水污染物主要为Zn2+、Cu2+、Cd2+、CN-，该废水经现有设施处理后，Cd2+含量未能达到国家排放标准。    成都某（集团）有限责任公司含镉废水与其它电镀废水分开单独处理，含镉废水水质指标详见表0-1。    表0-1                                含镉电镀废水水质水量表 PHCd2+(mg/l)CN-(mg/l)Zn2+(mg/l)水量(m3n/d)850-250253010-50    表中数据参照同类废水水质数据，车间两个月排放一次槽液约50kg。    1.含镉废水处理工艺流程选择    目前，实用的含镉废水处理方法包括氢氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、离子交换法。氧化还原法、铁氧体法、膜分离法等。因为中和沉淀法操作简单、工艺成熟、投资省、中和剂来源广，所以最常用的方法为中和沉淀法。在含镉废水中一般含有络合剂（如氰化物），镉离子难于沉淀，如果废水中存在相当量的络合剂，则必须预处理以破坏这些络合剂，所以电镀废液及漂洗水中镉的有效沉淀程度取决于络合剂的预处理情况。    1.1废水处理工艺流程  1.2工艺流程说明    含镉、氰、锌废水收集在调节池一、调节池二，进行两池交换间歇处理，在池中采用加碱调PH值至8.5—9，同时加入NaClO并通入压缩空气搅拌，待完全去氰后，用泵抽入JD-5型电镀废水处理机气浮一去除Zn2+；气浮一出水进入反应箱一加碱调PH值=11—12，经气浮二、气浮三去除Cd（OH）2，至此，废水中的重金属离子去除完毕，但PH值超标，因此，气浮三出水进入反应箱二调PH值至6—9，然后流入中间水箱，为了确保出水水质达标，在中间水箱用泵将处理水打入过滤罐过滤，过滤后的水进入清水箱，检验合格后排放，处理工艺完成。    气浮浮渣进入污泥干化池干化，干化后的污泥外运填埋。由于含镉污泥有剧毒，需做混凝土池子密封深埋，防止其二次污染。    气浮所需的压力溶气水来自处理后的清水箱，无需再用专门的清水，从而节约用水。压力溶气释放器采用TV-Ⅲ型不锈钢专利产品,保证处理效果。    槽液人工装入氰、镉废水槽液预处理槽，经预处理后用泵打入污泥干化池去掉沉渣，槽液废水流入调节池与其他废水一并处理。    1.3反应原理及主要化学方程式：    1.3.1含氰废水处理：    一般采用碱性氯化法，即向含氰废水中投加氯系氧化剂，使氰化物第一步氧化为氰酸盐（称为不完全氧化），第二步氧化为二氧化碳和氮（称为完全氧化）。工程中也常采用一次调整nPH=8.5-9，加氯氧化一小时，使氰化物氧化为氮及二氧化碳。有关化学反应式如下：    CN-+HClO→CNCl+OH-    CNCl+2OH-→CNO-+Cl-+H2O    2CNO-+4OH-+3Cl2→2CO2↑+N2↑+6Cl-+2H2O    1.3.2含镉废水处理：    最常用的方法为中和沉淀法，Cd2+在碱性状态下水解生成难溶、稳定的Cd(OH)2沉淀，CN-、NH3与镉离子络合将影响Cd2+的水解沉淀，故废水的处理首先必须去除CN-和NH3。鉴于132厂含镉废水不含NH3，故仅需加入NaClO或其它氯系氧化物破氰即可。    镉离子在碱性状态下发生水解的反应式如下：    Cd2++2H2O→Cd(OH)2↓+2H+    这一平衡反应随着碱度升高向右移从而利于Cd(OH)2的沉淀。但随着碱度增加易生成HCdO2-离子，导致水溶液中总镉升高，故PH应准确控制在11—12，才能使镉离子完全沉淀。    1.3.3含锌废水处理：    锌是一种两性元素，它的氢氧化物，既溶于强酸，又溶于强碱。    在锌盐溶液中加适量的碱可析出Zn(OH)2白色沉淀，再加过量的碱沉淀又复溶解：    Zn2++2OH-→Zn(OH)2↓    Zn(OH)2+2OH-→ZnO22-+2H2O    反之，在锌盐溶液中，加适量的酸也可析出Zn(OH)2白色沉淀，再加过量的酸沉淀又复溶解：    ZnO22-+2H+→Zn(OH)2↓    Zn(OH)2+2H+→Zn2++2H2nO    据试验，锌酸盐溶液中用碱调整PH至8.5-9.0，则氢氧化锌的沉淀快速而完全。    2.主要设备设施    2.1调节池：在原有池子基础上改建，池子规格L×B×H=7.7×3.4×2.3m，有效容积=59.6m3,调节时间10小时。    2.2原水泵：采用25CQ-15型磁力驱动泵，Q=6.6m3/h,H=15mH2O,N=1.1KW，一用一备。    2.3酸液提升泵、NaClO提升泵：塑料隔膜泵，型号104SJ32-25-100，Q=5m3/h,H=7mH2O,N=0.55KW。    2.4加碱泵、氰镉槽液预处理泵：采用25CQ-15型磁力驱动泵，Q=6.6m3/h,H=15mH2O,N=1.1KW，四台，二用二备。    2.5JD-5型一体化电镀废水处理设备，外形尺寸L×B×H=4.5×2.8×2.7m，处理能力5t/h。    2.6高、低位酸槽：L×B×H=1.0×0.75×1.0m，有效容积0.64m3,PVC材料。    低位酸槽设置抬升浓硫酸罐的装置，避免发生工伤事故；在将酸倒入低位酸槽时应多次、缓慢注入，边加边用压缩空气搅拌（注意压缩空气气量），避免因加酸发生工伤事故和酸稀释时大量放热损坏酸槽。高位酸槽设水位计及液位计，自动控制将低位酸槽的酸打入高位酸槽。    2.7高位碱槽：L×B×H=0.75×0.75×1.0m，有效容积0.51m3,不锈钢材料。    低位碱槽：L×B×H=1.5×0.75×1.0m，有效容积1.0m3,不锈钢材料。    碱用手动葫芦吊入。高位碱槽设水位计和液位计，自动控制将低位碱槽的碱打入高位碱槽。    2.8高、低位NaClO槽：L×B×H=1.0×0.75×1.0m，有效容积0.64m3,不锈钢材料。    高位nNaClO槽设液位计，自动控制将低位NaClO槽的NaClO液打入高位NaClO槽。    2.9氰、镉槽液预处理槽：L×B×H=1.0×0.75×1.0m，有效容积0.64m3,不锈钢材料。    2.10污泥干化池：L×B×H=2.5×1.2×1.0m，有效容积1.5m3,两座，轮流使用。    2.11雨棚：L×B×H=10×7.5×4.5m，面积75m2，采用钢架结构，雨棚采用阻燃材料，四周采用钢栏杆隔断，地坪采用环氧玻璃钢（三布五油）地坪。    3.运行    成都某(集团)有限责任公司含镉废水处理站于1999年10月25日开始施工，12月18日竣工。从1999年12月22日开始正式投入运行，在以后的四个多月里，由成都某（集团）有限责任公司环境保护监测站对该站进行了连续监测，该站运行正常，出水也完全达到达到国家GB8978-96（污水综合排放标准）中规定排放标准。有关部分监测结果见表3-1。    表3-1               成都某（集团）有限责任公司含镉废水处理站总镉监测结果监测时间 监测方法处理前含量(mg/l)处理后含量(mg/l)排放标准(mg/l)2000.01.10原子吸收分光光度法70.90.035≤0.52000.01.11原子吸收分光光度法98.30.035≤0.52000.04.13原子吸收分光光度法6.780.051≤0.5    4.结论    目前，国内含镉废水的成功治理工程很少，而我公司已在成都某（集团）有限责任公司含镉废水处理站中成功地处理了此类废水,接着,又在陕西省汉中市某厂成功处理该类废水。在含镉废水中一般含有络合剂（如氰化物、氨等），络合剂使镉离子难于沉淀，如果废水中存在相当量的络合剂，则必须预处理以破坏这些络合剂，所以电镀废液及漂洗水中镉的有效沉淀程度取决于络合剂的预处理情况。中和沉淀法操作简单、工艺成熟、投资省、中和剂来源广，所以除镉最常用的方法为中和沉淀法。中和沉淀法去镉的关键是严格控制PH值在11-12之间。含镉污泥也有剧毒，需用混凝土密封深埋。本工程采用一体化采用了nJD-5型一体化电镀废水处理设备，一台设备就是一座废水处理站，使用该设备具有投资省、占地少、能耗低，处理效果稳定可靠、操作维护简单方便，能适应不同的镀种产生的废水，使其完全达标排放。