毕业设计开题报告
环境与化学工程学院 2012届
题 目 200m³/d电镀厂废水工艺设计 课题类型 设 计 课题来源 教师指定 学生姓名 学 号 专 业 环境工程 年 级 班 08级环境工程 指导教师 职 称
填写日期： 年 月 日
一、本课题研究的主要内容、目的和意义
电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇企业的迅速发展，电镀企业趋向于布点多、规模小，专业化程度低，导致我国电镀行业的污染问题日益严重。而且对环境造成的污染也十分严重。电镀废水不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有CrZn、Cu、Ni等自然界不能降解的重金属离子。含铬废水（六价铬）对人体有巨大危害，而三价铬则是生物所必需的微量元素，实证表明六价铬的毒性比三价铬大104倍。因此对含铬废水的无害处理是环保领域的重要分支，现在已有许多比较成熟的处理工艺。在实际工作中，采用何种方法处理电镀废水，需要根据具体条件加以考虑。本课题要求应用含铬废水的处理原理和方法，结合顺德市金鑫电镀厂的具体情况，设计一套电镀含铬废水的处理工艺流程，使整个工程处理设备较少、造价低、效果稳定，出水水质达到国家污水综合排放标准,并对主要构筑物进行高程设计，使整个厂区布局合理，运行流畅。
二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）
1国内外相关研究现状 ○1电解法
电解除铬主要是利用铁阳极在直流电作用下，不断溶解产生的亚铁离子，在酸性条件下将六价铬还原为三价铬，其化学反应式如下： 2+
Cr2O72-+6Fe2++4H 2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO42-+3Fe2++8HCr3++3Fe3++4H2O 此外在阴极上也有直接还原六价铬的反应发生： Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+ Cr3++4H2O
一般认为亚铁离子是六价铬还原为三价铬的主要因素，阴极上直接还原六价铬的作用是很弱的。
电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池,均衡水量水质,然后由泵提升至电解槽电解,在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子,在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子,同时由于阴极板上析出氢气,使废水pH值逐步上升,最后呈中性。此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出,电解后的出水首先经过初沉池,然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料:木炭、焦炭、炉渣;二级过滤池内有填料:无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附,出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定期收集在锅炉房掺烧。
○2离子交换法
据相关研究表明：利用阴离子交换树脂，可以有效地彻底地去除废水中成铬酸根状态的六价铬，利用阳离子交换树脂，则可去除废水中的三价铬及金属离子。我国常采用阳柱及三阴柱串联的离子交换工艺流程来处理含铬废水。
但在实际工艺中为了回收电镀槽中的废铬酸，先使铬酸液通过阳离子交换树脂，以出去杂质离子（Fe、Cr3+、Al等）。流出液再回到电镀槽存储起来。漂洗水首先通过阳离子交换树脂以除去金属离子，从柱中的流出液再通过阴离子交换树脂以去除铬酸根，最后获得离子补充水。阴离子交换树脂可应用氢氧化钠再生；使废再生液成为Na2CrO4和NaOH
的混合液。此混合液通过阳离子交换柱时，可回收H2CrO4，再将它流回到电镀槽中。从阳极柱流出的废再生液，再排放到下水道之前，必须中和并沉淀去除金属离子。由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制。 ○3电渗析法
电渗析法是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从而使废水得到净化。目前常采用的电渗析技术有:中高温电渗析工艺、倒极电渗析工艺EDR双极膜电渗析工艺、填充床电渗析工艺EDI等。电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理方面的主要应用,水和金属离子可达到全部循环利用,整个过程可在高温和更广的pH值条件下运行,且回收液浓度可大大提高,但仅能用于回收离子组分，因此不予采用。 ○4化学还原法
化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中的六价铬还原为三价铬离子，再加碱调整pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去。
化学还原法的设备投资和运行费用较低，主要用于间歇处理。调节池及反应池可分为两格交替使用，搅拌采用机械或水泵搅拌为宜，不宜采用空气搅拌，以免SO2气体外逸扩散而影响环境。沉淀采用斜板（管）沉淀池，表面负荷取3~4m3/（m2.h），并投加2~5mg/L的高分子絮凝剂PAM。 ○5微生物法
微生物法是利用Cr(Ⅵ)环境中培养的大肠杆菌假单胞剧、硫酸盐还原菌、真菌等的强还原能力实现对废水中Cr(Ⅵ)的还原。其解毒的机理普遍认为是利用微生物对Cr(Ⅵ)的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝以及沉淀从而解除的Cr(Ⅵ)毒性，在适宜的条件下，废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达到99．9％以上。从电镀污泥中分离出的SR复合菌，能耐高浓度的铬，菌液通过与含铬废水混合，使菌体吸附还原六价铬为三价铬，三价铬被菌体吸附沉淀下去使水体得到净化。但由于功能细菌还原能力低，培养基昂贵，培植时间长，因此根据本项目实际要求，不予采用。 ○6铁氧化体法
铁氧化体是由铁离子、氧离子以及其他金属离子所组成的氧化物，是一种具有铁磁性的半导体。铁氧化体可处理多种含金属离子的废水（如Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Po、Mn、Hg等）。它是以硫酸亚铁为还原剂，使六价铬还原为三价铬和其他重金属离子发生沉淀现
象，再经通空气、加温、陈华等操作，使废水中各种氢氧化物发生复杂的固相化学反应，形成复合的铁氧化体，从而使废水中的Cr(Ⅵ)得到净化。此法的优点是投资少，进入晶格后的Cr(Ⅲ)极为稳定，在自然条件或酸性、碱性条件下不析出，因而不会造成二次污染，从而便于污泥处理。 ○7甲壳素、壳聚糖吸附法
甲壳素、壳聚糖能够通过离子交换、静电吸附和螯合作用结合金属离子，从而有效的去处铜、铬等重金属离子，其对金属离子富集能力与溶液pH有密切关系。此外甲壳素、壳聚糖本身无毒，不会造成二次污染。 ○8高分子捕集剂法
高分子捕集剂是一种螯合剂，其基体上含有亲水性的螯合物形成基，能与水溶液中的重金属离子选择性结合，生成不溶于水的金属络合物。疏水性强，易于从水中分离，而在絮凝生成矾花过程中卷扫网捕、吸附架桥等作用，使更多的金属离子沉淀下来。由于该法要求pH保持中性，而电镀废水pH一般为4.0，所以在此不宜采用。 2发展趋向
含铬废水的治理，20多年来经历了达标排放与闭路循环两个阶段。60年代中后期大多采用化学法，即含铬废水排往生产线外的处理池，集中处理后排放。当时较为先进的技术有离子交换法、电解法、钡盐法等，但因投资大未能推广开来。70年代，化学法有了新进展，即由生产线外转为生产线内处理，不仅减少了占地面积和投资资源，部分漂洗水还可回收利用，污泥量也少。此时国外出现了兰茜法，这是美国ERG/Clancy公司和英国Maltreatment公司发明的一种独特的化学处理法。由于这种方法具有经济、适用、可靠等优点而在国外被广发应用，国内是80年代初应用的，其实兰茜法与国内槽内化学法基本相同，只是名称不同而已。
70年代，随着环境保护工业的发展，特别是后期，槽边处理含铬废水的各种装置如离子交换、薄膜蒸发、反渗透、电渗析等的应用，不仅实现了漂洗水的闭路循环不排放，还没有污泥产生，比槽内化学法又前进了一步，标志着含铬废水处理进入了将污染消除在生产过程的新阶段。闭路循环有用设备处理的强制闭路循环和不需设备的自然闭路循环。从现状看，前者应用较多，但由于投资大而使推广受到限制，后者虽少，但投资少，简便易行
说明：1、该表每生一份，院系妥善存档；
2、课题来源填：“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或 “其它”；课题类型填：“设计”或“论文”或 “其它”。
毕业设计开题报告
环境与化学工程学院 2012届
题 目 200m³/d电镀厂废水工艺设计 课题类型 设 计 课题来源 教师指定 学生姓名 学 号 专 业 环境工程 年 级 班 08级环境工程 指导教师 职 称
填写日期： 年 月 日
一、本课题研究的主要内容、目的和意义
电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇企业的迅速发展，电镀企业趋向于布点多、规模小，专业化程度低，导致我国电镀行业的污染问题日益严重。而且对环境造成的污染也十分严重。电镀废水不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有CrZn、Cu、Ni等自然界不能降解的重金属离子。含铬废水（六价铬）对人体有巨大危害，而三价铬则是生物所必需的微量元素，实证表明六价铬的毒性比三价铬大104倍。因此对含铬废水的无害处理是环保领域的重要分支，现在已有许多比较成熟的处理工艺。在实际工作中，采用何种方法处理电镀废水，需要根据具体条件加以考虑。本课题要求应用含铬废水的处理原理和方法，结合顺德市金鑫电镀厂的具体情况，设计一套电镀含铬废水的处理工艺流程，使整个工程处理设备较少、造价低、效果稳定，出水水质达到国家污水综合排放标准,并对主要构筑物进行高程设计，使整个厂区布局合理，运行流畅。
二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）
1国内外相关研究现状 ○1电解法
电解除铬主要是利用铁阳极在直流电作用下，不断溶解产生的亚铁离子，在酸性条件下将六价铬还原为三价铬，其化学反应式如下： 2+
Cr2O72-+6Fe2++4H 2Cr3++6Fe3++7H2O
CrO42-+3Fe2++8HCr3++3Fe3++4H2O 此外在阴极上也有直接还原六价铬的反应发生： Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2O
CrO42-+3e+8H+ Cr3++4H2O
一般认为亚铁离子是六价铬还原为三价铬的主要因素，阴极上直接还原六价铬的作用是很弱的。
电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池,均衡水量水质,然后由泵提升至电解槽电解,在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子,在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子,同时由于阴极板上析出氢气,使废水pH值逐步上升,最后呈中性。此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出,电解后的出水首先经过初沉池,然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料:木炭、焦炭、炉渣;二级过滤池内有填料:无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附,出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定期收集在锅炉房掺烧。
○2离子交换法
据相关研究表明：利用阴离子交换树脂，可以有效地彻底地去除废水中成铬酸根状态的六价铬，利用阳离子交换树脂，则可去除废水中的三价铬及金属离子。我国常采用阳柱及三阴柱串联的离子交换工艺流程来处理含铬废水。
但在实际工艺中为了回收电镀槽中的废铬酸，先使铬酸液通过阳离子交换树脂，以出去杂质离子（Fe、Cr3+、Al等）。流出液再回到电镀槽存储起来。漂洗水首先通过阳离子交换树脂以除去金属离子，从柱中的流出液再通过阴离子交换树脂以去除铬酸根，最后获得离子补充水。阴离子交换树脂可应用氢氧化钠再生；使废再生液成为Na2CrO4和NaOH
的混合液。此混合液通过阳离子交换柱时，可回收H2CrO4，再将它流回到电镀槽中。从阳极柱流出的废再生液，再排放到下水道之前，必须中和并沉淀去除金属离子。由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制。 ○3电渗析法
电渗析法是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从而使废水得到净化。目前常采用的电渗析技术有:中高温电渗析工艺、倒极电渗析工艺EDR双极膜电渗析工艺、填充床电渗析工艺EDI等。电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理方面的主要应用,水和金属离子可达到全部循环利用,整个过程可在高温和更广的pH值条件下运行,且回收液浓度可大大提高,但仅能用于回收离子组分，因此不予采用。 ○4化学还原法
化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中的六价铬还原为三价铬离子，再加碱调整pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去。
化学还原法的设备投资和运行费用较低，主要用于间歇处理。调节池及反应池可分为两格交替使用，搅拌采用机械或水泵搅拌为宜，不宜采用空气搅拌，以免SO2气体外逸扩散而影响环境。沉淀采用斜板（管）沉淀池，表面负荷取3~4m3/（m2.h），并投加2~5mg/L的高分子絮凝剂PAM。 ○5微生物法
微生物法是利用Cr(Ⅵ)环境中培养的大肠杆菌假单胞剧、硫酸盐还原菌、真菌等的强还原能力实现对废水中Cr(Ⅵ)的还原。其解毒的机理普遍认为是利用微生物对Cr(Ⅵ)的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝以及沉淀从而解除的Cr(Ⅵ)毒性，在适宜的条件下，废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达到99．9％以上。从电镀污泥中分离出的SR复合菌，能耐高浓度的铬，菌液通过与含铬废水混合，使菌体吸附还原六价铬为三价铬，三价铬被菌体吸附沉淀下去使水体得到净化。但由于功能细菌还原能力低，培养基昂贵，培植时间长，因此根据本项目实际要求，不予采用。 ○6铁氧化体法
铁氧化体是由铁离子、氧离子以及其他金属离子所组成的氧化物，是一种具有铁磁性的半导体。铁氧化体可处理多种含金属离子的废水（如Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Po、Mn、Hg等）。它是以硫酸亚铁为还原剂，使六价铬还原为三价铬和其他重金属离子发生沉淀现
象，再经通空气、加温、陈华等操作，使废水中各种氢氧化物发生复杂的固相化学反应，形成复合的铁氧化体，从而使废水中的Cr(Ⅵ)得到净化。此法的优点是投资少，进入晶格后的Cr(Ⅲ)极为稳定，在自然条件或酸性、碱性条件下不析出，因而不会造成二次污染，从而便于污泥处理。 ○7甲壳素、壳聚糖吸附法
甲壳素、壳聚糖能够通过离子交换、静电吸附和螯合作用结合金属离子，从而有效的去处铜、铬等重金属离子，其对金属离子富集能力与溶液pH有密切关系。此外甲壳素、壳聚糖本身无毒，不会造成二次污染。 ○8高分子捕集剂法
高分子捕集剂是一种螯合剂，其基体上含有亲水性的螯合物形成基，能与水溶液中的重金属离子选择性结合，生成不溶于水的金属络合物。疏水性强，易于从水中分离，而在絮凝生成矾花过程中卷扫网捕、吸附架桥等作用，使更多的金属离子沉淀下来。由于该法要求pH保持中性，而电镀废水pH一般为4.0，所以在此不宜采用。 2发展趋向
含铬废水的治理，20多年来经历了达标排放与闭路循环两个阶段。60年代中后期大多采用化学法，即含铬废水排往生产线外的处理池，集中处理后排放。当时较为先进的技术有离子交换法、电解法、钡盐法等，但因投资大未能推广开来。70年代，化学法有了新进展，即由生产线外转为生产线内处理，不仅减少了占地面积和投资资源，部分漂洗水还可回收利用，污泥量也少。此时国外出现了兰茜法，这是美国ERG/Clancy公司和英国Maltreatment公司发明的一种独特的化学处理法。由于这种方法具有经济、适用、可靠等优点而在国外被广发应用，国内是80年代初应用的，其实兰茜法与国内槽内化学法基本相同，只是名称不同而已。
70年代，随着环境保护工业的发展，特别是后期，槽边处理含铬废水的各种装置如离子交换、薄膜蒸发、反渗透、电渗析等的应用，不仅实现了漂洗水的闭路循环不排放，还没有污泥产生，比槽内化学法又前进了一步，标志着含铬废水处理进入了将污染消除在生产过程的新阶段。闭路循环有用设备处理的强制闭路循环和不需设备的自然闭路循环。从现状看，前者应用较多，但由于投资大而使推广受到限制，后者虽少，但投资少，简便易行
说明：1、该表每生一份，院系妥善存档；
2、课题来源填：“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或 “其它”；课题类型填：“设计”或“论文”或 “其它”。