摘要：本文介绍电镀工业园电镀废水生物纳米材料（BN）处理的原理、工艺流程和工程实例及有关问题。电镀行业的发展,产生了大量有毒有害的污染物,对环境造成极大的危害。采用生物纳米材料（BN）处理电镀废水, 既可降低运行成本、又可使出水稳定达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准,水可回用，金属可回收。
关键词：生物纳米材料 电镀废水 处理工程
1 前 言
随着我国工业经济的快速发展,带动了电镀行业的迅猛发展。而电镀生产中, 化工原料利用率低，产生污染物种类多、毒性大、排放量大，危害重。电镀废水来源于电镀生产过程中的镀件清洗、镀液过滤、废镀液以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”，另外还有地面冲洗，通风冷凝等[1]。电镀废水中含有Cr6+、Ni2+、Cu2+ 、Zn2＋和CN—等污染物，这些污染物排放到外环境，将对环境，尤其是水源环境造成很大危害。
国内外科技人员对电镀废水处理技术进行了大量的研究和探索，研究了20余种治理电镀废水的方法，这些方法可分为四大基本类型，即物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法主要有蒸发法、活性炭吸附法、膜过滤法等；化学法主要有硫化物沉淀法、氢氧化物沉淀法、焦亚硫酸钠还原沉淀法等；物理化学法主要有离子交换法、TBP萃取法、反渗透法、电解法等。这些方法在不同程度上具有费用较高、易产生二次污染等缺点。利用微生物处理重金属工业废水的研究源于20世纪80年代，目前已经取得较好的进展。张建民等采用生物技术从电镀淤泥中分离出还原杆菌（脱硫孤菌）,并实验了菌量、铬离子浓度、反应温度和时间等因素对还原杆菌去除溶液中铬离子效率的影响。结果表明:在菌废比l:1.4，20℃～30℃，pH5～6，作用16～20 h,对Cr6+ 75 mg/L的去除率可达99.9%[2]。刘瑞轩等用生物膜法处理含铬的电镀废水表明：该法对水质水量波动适应性强，对含Cr3+ 浓度为5～80mg/L的电镀废水均可得到高效治理，出水浓度为1.0 mg/L左右，低于工业废水排放标准[3]。我公司拓展的生物纳米材料（BN）处理电镀废水具有物理、化学和物化法的氧化、还原、吸附、絮凝共沉淀等特点，特别适应高中低金属离子浓度废水的处理。能保障出水的稳定达标。本法无大量污泥产生，水可回用，金属可回收，操作管理简便，投资和运行费低。
2 BN处理电镀废水的机理
工艺所用的BN，在BN产生池(器)的不同层次繁殖，具有专性的几种纳米菌株，它们之间互生、共生并产生化学物质的氧化还原反应生成专一的纳米材料（BN），该BN在废水中能迅速还原Cr6＋为Cr3＋，对Ni2＋、Cu2＋、Zn2＋、Cr3＋离子几乎同时有静电吸附作用、混凝作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对废水pH值的缓冲作用，使得金属离子迅速被沉集而废水被净化。
3 处理工艺流程
电镀废水的组成成分复杂，若将各种废水混合在一起处理，由于水量较大，污染物复杂，而含重金属和氰化物废水处理工艺的反应条件不同，会造成投资及运行费用大大增高。因此,本BN法将电镀废水分成三条线来处理,其具体的工艺流程如下:
含铬废水经隔油池1除油，进入调节池1调节水质水量，泵入反应池1与BN反应，溢流入反应池2与BN反应，再溢流入混凝池1调pH，再经絮凝池1，斜沉池、过滤后排放。
综合废水（含铜、镍、锌）经隔油池2除去油类物质，进入调节池2调节水质水量，泵入反应池3，与BN反应30 min后，溢流入反应池4与BN反应，经混凝池2调节pH，其出水溢流进絮凝池2，加PAM絮凝，然后进入斜沉池固液分离和过滤器过滤后，出水排放或回用。
含氰废水经隔油池3除油，进入调节池3调节水质水量后，泵入破氰池1，在pH10～11、ORP 300mV下，加NaClO进行不完全破氰，溢流入破氰池2，在pH8～9下加NaClO在ORP 650 mV下进行完全破氰后，自流经反应池5和6与BN反应除Ni2+、Cu2+，经混凝池3、絮凝池3，再经过斜沉池固液分离、过滤器过滤后排放或回用。
斜沉池和过滤器排出的污泥进污泥池，经污泥脱水机脱水后，泥饼作金属回收的原料，脱水回调节池。回水池水用泵打入BN产生池，并加入营养物,在35℃～39℃，48 h生产BN备用。
调节池、反应池、BN池等的大小由镀种、金属离子、氰离子浓度和日处理废水量确定，BN与废水的最佳比例由处理实际废水调试得出。
本工艺不会出现对BN的累积毒性。每日加入的营养物中有足够的C、N、P和S源，BN能按需要增长，足以供应工程运行的用量，使工程稳定运行、处理出水达标排放。
4 工程实例及调试运行结果
某电镀工业园（股份制公司）由24家中小电镀厂组成，每天排放电镀废水500m3，其中：含氰废水100 m3，含铬废水100 m3，综合废水300 m3。要求经处理之后，其排放出水达到国家《污水综合排放标准》GB8978－1996的一级排放标准。废水水质各项指标：Cr6+≤800 mg/L；Cu2+≤150mg/L；Ni2+≤150 mg/L；CN—≤70mg/L；pH≥3。处理出水水质指标：Cr6+<0.5mg/L；TCr<1.5mg/L；TCN<0.5mg/L；Cu2+<0.5mg/L；Ni2+<1mg/L；pH=6～9。
该电镀废水采用上述工艺流程处理的运行结果见表1:(时间是2006年6月16日～25日，废水浓度单位除pH外均是mg/L)
由上表可以看出: 电镀废水经过BN处理后处理出水的各项废水指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)pH:6～9，Cr6+≤0.5 mg/L，总铬≤1.5 mg/L，TCN≤0.5 mg/L，Ni2+≤1.0mg/L，Cu2+≤0.5mg/L,并且能长期稳定达标。该工程自投入运行6月个以来，出水各项指标均稳定达标，水回用，金属回收。工程操作管理方便，设备安全可靠，BN的培养和使用方便，处理效果好,工程投资省、能耗小，运行费低。
5 运行成本
1.含铬废水，pH3，Cr6+95.5 mg/L，BN处理的成本为4.5元/m3·废水；化学法为6.5 元/m3·废水。
2.综合废水，pH3，Ni2+117.2 mg/L，Cu2+13.3 mg/L，BN处理的成本为4.8元/m3·废水；化学法为8.3元/m3·废水。
3.含氰废水，pH9，CN—51mg/L，用次氯酸钠＋BN处理的成本为9.6元/m3·废水。化学法处理的成本为11.8元/m3·废水；
说明：BN法处理含铬废水和综合废水及含氰废水的成本比化学法低。若将废水中镍、铜和铬回收，可使运行成本大幅度降低。
6 混排会引起运行成本增高
调试中发现若将含铬废水、含氰废水和综合废水混排必然造成处理出水水质不清澈，并且不能稳定达标，其运行成本高达13～21元/m3·废水。因此，必须加强管理，杜绝混排的发生。
7 结 语
电镀废水所含有的污染成分比较多,并且危害极大，采用BN法处理, 提高管理水平，既可降低运行成本、又可使出水长期稳定达标排放，并且有利于镍、铜、铬金属的回收，进而产生较好的环境社会效益。
参考文献
[1] 张自杰，钱易，章非娟．环境工程手册——水污染防治卷[M]．北京：高等教育出版社，1996，10：1268—1276．
[2] 张建民.生物处理电镀铬废水的研究[J].工业水处理.1999，19(5)：21—22．
[3] 刘瑞轩，于爱华，王韬等．一种处理含Cr3+电镀污水的新工艺[J]．化学通报，2005(7)：541—546．
[4] 李福德.微生物治理电镀废水方法[J].电镀与精饰.2002,24(2):35-37.作者: 李 昕，丁西明，黄智欢，李福德
