电镀行业是当今全球三大污染工业之一。据不完全统计,我国电镀行业每年排出电镀废水约40 亿m3。电镀废水的水质复杂,成分不易控制,其中含有铬、铜、镍、镉、锌等重金属离子和氰化物,有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质,对人类危害极大,因此,对电镀废水处理技术的研究日益重要。人们在逐渐认识到含重金属废水对环境特别是对人类自身产生的危害后,制定了严格的污水排放标准,并采取了多种措施治理重金属废水污染,包括化学沉淀法、化学絮凝法、浮选法、电解法、离子交换法及膜过滤法等。虽然电镀废水的处理方法有很多,但每种方法都存在一定的不足,从而限制了它们的应用,如化学法是诸多方法中较为可靠成熟的处理工艺,但对自动化程度要求较高,工艺流程较复杂,并且必须加药,会产生大量废渣; 电解法也是一种较成熟的处理技术,但存在成本较高的缺点。
电絮凝法处理废水,一般不需要添加化学药剂,设备体积小,占地面积少,操作简单灵活,污泥量少,后续处理简单。近年来,电絮凝技术已广泛应用于含重金属废水、印染废水、纺织废水、含油废水、制药废水等各种废水的处理,受到广泛关注。
电絮凝装置主要有板式和同心管式两种,目前研究较多的是板式。相对于板式电极,管式电极体积和占地面积更小,更容易安装、操作和维护,更适合于工程应用。本文采用自行开发的同心管式铁电极和铝电极,考察电絮凝法去除电镀废水中重金属离子的最佳工艺条件,同时在保证去除率的条件下,优化电极能耗,以期为管式电絮凝法在电镀废水中的扩大化设计和工程应用提供参考。
我们得到的结论是:1) 通过铁电极和铝电极的对比试验发现,对于电镀废水,铝电极的处理效果优于铁电极的去除效果。2) 以铝管为电极的电絮凝法能有效去除电镀废水中的重金属离子,废水中的Cu2 + 和Ni2 + 的去除率可以达到98. 98%和95. 29%,出水Cu2 + 和Ni2 + 质量浓度均达到国家排放标准的规定。3) 结合去除率和电耗等因素,电絮凝法处理电镀废水的最佳工艺条件为: 初始pH = 6,电流强度30 A,电絮凝时间2min。最佳工艺条件下,电絮凝法处理电镀废水的电耗为6kW·h /m3。