1、引言
电镀作为机械装备制造、电子信息等领域的重要配套环节，决定区域装备设备制造水平先进性，尤其在智能化制造时代，有着极其重要的作用。然而我国电镀行业尚以大量消耗资源的粗放型经营为特点，部分企业由于疏于监管，超标排污现象偶有发生，未经处理达标的电镀废水排入河道、池塘，渗入地下，对环境造成严重的污染和危害，重金属污染已成为电镀行业重要的特征污染物。电镀生产过程中排放的重金属主要以络合形态存在，由于水质复杂且波动性大，因此电镀废水是最难处理的工业废水之一。目前，电镀废水的处理主要有化学法、物理法、物理化学法和生物法等方法。
目前，某行政区内已有8家电镀企业，但布局分散、规模小，传统工艺占主导，部分领域电镀工艺完全依靠外协解决，给下游企业带来了较大的成本压力，同时影响地区相关产业的综合竞争力。根据区域发展实际情况及后期规划，拟将区域现有分散的电镀企业进行集中化规模化管理，同时引进部分区内亟需的电镀种类，更好地满足周边地区制造业对电镀行业的需求。因此，区域内拟投资建设表面处理中心，实现电镀行业集群化、规范化发展的客观需要，也有利于满足不断扩张的电镀市场需求，提升地区产业综合竞争力，促进经济高质量发展。
2、污水处理设计
2.1 设计处理水质水量
根据周边地区电镀市场容量及区域发展规划，表面处理中心拟引进各类滚镀、挂镀锌生产线、镀铜、镍、铬生产线、酸洗磷化、化学镀、镀贵金属、电解抛光生产线等自动化电镀生产线150～250条，总表面处理面积为311～518万m2/年。
参考相关规范中关于电镀废水的常见分类情况。废水处理站的废水分为9类：含铬废水、化学镍废水、含镍废水、含铜含磷废水、含银含氰废水、酸碱废水、混合废水、初期雨水、生活污水。根据金属表面处理中心电镀面积折算，项目产生的废水总量为1378000～1554000m3/年，同时按照表面处理中心各个电镀线自来水使用量折算废水产生量，废水总量为4570m3/d。金属表面处理中心废水处理站废水设计总量为5000m3/d。考虑项目实际建设过程中，存在项目入驻时间不一，生产排放废水量及水质的波动的情况，废水处理站分两期建设，一期、二期设计处理规模分别为2500m3/d。本次以2500m3/d处理规模为例开展设计。
参考同类工程经验，含铬废水约占总废水量的14％，此次设计水量为350m3/d，废水进出水设计指标如表1所示。
2.2 污水处理工艺流程及说明
2.2.1 还原系统
2.2.1.1 调节池
含铬废水主要来源于镀铬、钝化、化学镀铬、阳极化处理等工艺，废水中污染物主要为六价铬、三价铬、铜、铁等金属离子和硫酸等；钝化、阳极化处理等废水还含有被钝化的金属离子以及部分添加剂、光亮剂等。一般废水中六价铬浓度在200mg/L以下，pH值为4～6。
含铬废水先经调节池收集，达到稳定水量及水质的目的，调节池设计停留时间大于8h。含铬废水调节池利用穿孔曝气的方式，对进水进行混合。水池配套液位计，带信号传输，液位计与进水泵联动，同时了解并调节系统处理水量，在进水泵后端设置流量计。含铬废水经收集，均衡水质水量后，经泵提升进入含铬废水还原池。
2.2.1.2 还原池
还原沉淀法是目前应用较为广泛的含铬废水处理方法。基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr6+还原成Cr3+。然后再加入氢氧化钠或代碱剂，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。该类废水中兼有Cr3+、Cr6+离子及其他金属离子，为使Cr6+还原为Cr3+在后续工段中去除，首先投加酸调节pH至2、3之间（由在线pH仪自动控制投加量），再投加还原剂将Cr6+还原为Cr3+在后续工段中去除，ORP控制在250mV以下（由在线ORP仪自动控制投加量）。还原池设计停留时间为1h，利用搅拌器对还原池进行搅拌，保证废水与药剂充分接触。铬还原反应方程式如下：
2.2.2 两级反应沉淀系统
2.2.2.1 一级反应沉淀池
经还原后的废水中污染因子为三价铬，同时还有部分其他的金属离子，根据在碱性条件下，三价铬及铜离子会生成氢氧化物沉淀的原理，调节反应pH环境，达到去除废水中重金属离子的目的。一级反应沉淀池包括调碱池、PAC池、PAM池及沉淀池，设计水力停留时间为30min。
（1）调碱池。
废水进入调碱池，通过加药系统在调碱池投加氢氧化钠，根据氢氧化物沉淀形成及再溶解所需pH值，氢氧化铬沉淀开始pH值为6.8，沉淀开始溶解pH值为12，同时氢氧化铬溶度积为7x10－31。为此，调碱池加碱后，Cr3+与废水中的碱性物质反应生成细小的氢氧化物颗粒，最终去除，反应方程式如下：
（2）PAC、PAM池。
投加PAC和PAM与废水充分进行絮凝反应，使铜离子、Cr3+沉淀分离，PAC池和PAM池的水力停留时间为30min。
（3）一级沉淀池。
混凝反应后的混合废水进入一级沉淀池沉淀，达到固液分离的目的。一级沉淀池污泥经污泥泵进入污泥池浓缩暂存。一级沉淀池设计污泥表面负荷低于0.7m3/m2·h。
2.2.2.2 二级反应沉淀池
为保证含铬废水重金属的处理效果，增设二级反应沉淀系统。
（1）重捕剂池。
通过投加重捕剂，进一步去除废水中重金属离子。重捕反应pH范围在10～11。反应池设计停留时间为30min，配套不锈钢衬塑搅拌器重捕后的废水，进入PAM池。
（2）PAM池。
PAM池的增设是为了提高重金属沉淀物的沉淀效果。反应池设计停留时间为30min，配套不锈钢衬塑搅拌器，搅拌速度在15r/min，慢速搅拌，满足混合溶液混合的条件，同时不打破助凝形成的钒花。
（3）二级沉淀池。
混凝反应后的废水进入二级沉淀池沉淀，达到固液分离的目的。二级沉淀池污泥经污泥泵进入污泥池浓缩后进入污泥脱水系统。二级沉淀池设计污泥表面负荷低于0.7m3/m2*h。两级反应沉淀后，系统出水经膜过滤后进入后续生化处理系统。
系统废水后端设置中间罐，配套出水在线监测装置，避免一类污染物进入生化处理系统（图1）。
2.3 主要构筑物设计参数和设备选型
含铬废水主要重金属污染物为六价铬、铜离子，废水pH值为4～6。含铬废水经调节池收集后，经还原池反应，在酸性环境中，利用焦亚硫酸钠将六价铬转化为三价铬。废水还原后经两级混凝沉淀反应，达到去除铬和铜离子的目的。经预处理后，重金属得到有效处置，预处理后的含铬废水进入后续生化处理系统的调节池。
（1）调节池。
设计容积175m3，污水停留时间11h，池体尺寸：L7mxW5mxH5m，配套穿孔曝气系统1套，含铬废水提升泵2台（参数：流量15m3/h，扬程10m，功率2.2kW），流量计1只，液位计1只。
（2）还原池。
设计容积：15m3，污水停留时间1h，池体尺寸：L1mxW3mxH5m，配套搅拌器2台（功率1.1kW），pH调节装置1套，还原剂投加装置1套。
（3）一级反应沉淀池。
设计容积180m3，污泥表面负荷：0.5m3/m2·h，池体尺寸：L6mxW6mxH5m，配套设备刮泥机1台（功率：0.75kW），污泥泵2台（参数：流量15m3/h，扬程15m，功率3kW），调碱池（容积：12m3、污水停留时间48min、池体尺寸L1mxW2.4mxH5.0m），pH值调节装置1套，PAC池（容积12m3、污水停留时间48min、池体尺寸L1mxW2.4mxH5.0m），搅拌器1台（1.5kW），PAC加药装置1套，PAM池（容积12m3，污水停留时间48min，池体尺寸L1mxW2.4mxH5.0m），PAM加药装置1套。
（4）二级反应沉淀池。
设计容积180m3（污泥表面负荷0.5m3/m2·h，池体尺寸：L6mxW6mxH5m），配套设备刮泥机1台（功率：0.75kW），污泥泵2台（参数：流量15m3/h，扬程15m，功率3kW），重捕池（容积12m3，污水停留时间48min，池体尺寸L1xW2.4xH5.0m），搅拌器1台（1.5kW），重捕剂加药装置1套，PAM池（容积12m3，污水停留时间48min，池体尺寸L1mxW2.4mxH5.0m），搅拌器1台（1.5kW），PAM加药装置1套。
（5）膜过滤系统。
设计容积40m3（池体尺寸：L2mxW2.5mxH4.0m，膜通量：20L/m2·h），膜清洗系统1套，清洗药剂2套，穿孔曝气系统1套，膜过滤出水泵2台（参数：流量15m3/h，扬程15m，功率2.2kW）流量计1只，铬/六价铬在线监测设备1台，流量计1只。
3、废水处置效果分析
根据《电镀污染物排放标准》要求，预处理出水金属铬需达到相应的处理标准。同时，为保证生化处理的稳定性，废水经物化预处理后总铬指标也需满足生化要求。故针对离子态铬，沉淀完全的情况下，计算铬离子残留离子浓度，计算数值见表2。
表2数据为理论数值，沉淀法中要求沉淀完全程度大于99.9％，而沉淀完全与否是根据反应达平衡后，沉淀的溶解度来判断。影响沉淀溶解度的主要因素有以下几种：同离子效应、异离子效应（盐效应）、酸效应、配位效应，以上因素使沉淀的溶解度增大的现象。实际反应过程中，由于以上因素影响不可避免，残留离子浓度会高于理论计算值，但实际污染物铬出水浓度仍然远远小于排放浓度。
4、结论
本文根据实地调研资料及当地情况，结合项目设计对某表面处理中心含铬废水预处理进行初步设计，设计总体工艺路线为“调节+还原反应+二级沉淀+膜超滤”，设计出水总铬指标满足《电镀污染物排放标准》（GB21900－2008）表2标准，该工程设计方案对于含铬电镀废水治理具有一定的应用推广作用。（来源：（江苏龙环环境科技有限公司咨询三所）