CN104529017A - 一种电镀混合水的处理方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种电镀混合水的处理方法，其步骤为：1)电镀混合水收集于集水池内调pH值为2～3，由集水池提升至微电解反应器内经铁碳填料进行微电解反应，再由微电解反应器回流至集水池，循环至电镀混合水中的六价铬离子还原为三价铬离子时循环阶段结束；2)微电解反应后的混合水进入混凝反应器，搅拌下调整pH值至10～12后，并依次投加混凝剂、助凝剂和次氯酸钠溶液；3)停止搅拌，静置沉淀；4)水质合格后，混凝反应器内的泥水混合物进行脱水，出水调pH值至6～9后外排，泥饼外运。本发明还公开了用于实现上述方法的装置。本发明可同时高效去除电镀混合水中的重金属和有机污染物。

Description

一种电镀混合水的处理方法和装置
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种电镀混合水的处理方法。
本发明还涉及用于实现上述方法的装置。
背景技术
电镀行业作为我国重要的基础行业之一，在诸多领域如电子、轻工、机械等工业和民用产品的生产中得到广泛应用。随着电镀技术的发展，生产过程中不断加入的化学药剂如：分散剂、络合剂、增稠剂等，使重金属离子在溶液中表现良好的水溶性和分散性。于是，电镀生产过程和冲洗过程形成了一种有机电镀混合水(其主要污染物为重金属和有机污染物)。此种电镀混合水具有水量波动大、电镀废水和有机废水水量比例不固定的特点。另外，添加的络合剂与重金属离子容易形成金属络合物，这种金属络合物不易与氢氧化物反应形成沉淀物，因此此种废水常规处理后排入公共污水处理系统，出现不仅重金属离子不易达标，而且有机污染物浓度也超标的问题。
目前公知的处理方法中，常见的有高级氧化预处理工艺如CN101591082 B报道)，该技术中预处理工艺采用铁碳微电解技术和Fenton氧化技术改善电镀废水的可生化性，同时氧化去除大部分有机污染物，为后续混凝沉淀或气浮及生化处理创造良好的进水条件。此技术为了氧化有机污染物，需要投加大量的药剂来参与Fenton反应，并且Fenton反应产污泥量较大，大大增加了运行成本；此技术只是针对废水中的有机污染物，然而重金属的去除仍需要其他处理工艺，增加了电镀混合水处理工艺的复杂性。
综上所述，针对电镀混合水的特点，仍需要一种经济、实用，能够打破络合物干扰，并有效去除重金属和有机污染物的处理工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种电镀混合水的处理方法。
本发明的又一目的是提供一种用于实现上述方法的装置。
为实现上述目的，本发明提供的电镀混合水的处理方法，其步骤为：
1)电镀混合水收集于集水池内调pH值为2～3，由集水池提升至微电解反应器内经铁碳填料进行微电解反应，再由微电解反应器回流至集水池，循环至电镀混合水中的六价铬离子还原为三价铬离子时循环阶段结束；
2)微电解反应后的混合水进入混凝反应器，搅拌下调整pH值至10～12后，并依次投加混凝剂、助凝剂和次氯酸钠溶液；
3)停止搅拌，静置沉淀；
4)水质合格后，混凝反应器内的泥水混合物进行脱水，出水调pH值至6～9后外排，泥饼外运。
所述的处理方法中，集水池内是用硫酸调pH值。
所述的处理方法中，铁碳填料为铁-碳-M一体化催化微电解填料。
所述的处理方法中，根据权利要求1所述的处理方法，其中，混凝剂、助凝剂和次氯酸钠三种药剂的加药量由原水COD的浓度所决定，加药量分别定义为K1、K2和K3；其中：
混凝剂为聚合氯化铝，质量浓度为5％，加药量K1按m3计＝累计流量F(m3)×K1；
助凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺，质量浓度为1‰，加药量K2按m3计＝累计流量F(m3)×K2；
次氯酸钠溶液，质量浓度为10％，加药量K3按m3计＝累计流量F(m3)×K3。
所述的处理方法其中，混凝剂K1取值范围为0.01～0.03；助凝剂K2取值范围为0.005～0.01；次氯酸钠溶液K3取值范围为0.02～0.03。
所述的处理方法中，集水池内进行曝气，使铁碳微电解反应后的回流水和原水混合均匀，气水比为0.5～2:1。
所述的处理方法中，微电解反应器内进行曝气，使微电解反应器内的废水混合均匀并为微电解反应提供氧，气水比为0.5～2:1。
本发明提供的处理电镀混合水的装置，其包括：
一集水池，内部设有穿孔管，该穿孔管连接一空气压缩机；
集水池内设有集水池提升泵，该集水池提升泵通过管道连接至微电解反应器内；
微电解反应器内底部设有穿孔管，压缩空气通过穿孔管曝气；
微电解反应器内装有铁碳填料；
微电解反应器顶部设有一回水管连接集水池，微电解反应器顶部设有一连接管连接混凝反应器；
混凝反应器内设有混凝反应器搅拌机，混凝反应器底部通过一污泥泵连接脱水机。
所述的装置中，微电解反应器顶部的回水管设有回水阀。
所述的装置中，集水池提升泵、回水阀和混凝反应器搅拌机均连接可编程序控制器。
本发明的有益效果是：
1)本发明打破了电镀混合水中重金属离子和络合剂形成的络合物，使处理出水重金属离子达到总镍≤0.2mg/L、总铬≤0.1mg/L、六价铬≤0.05mg/L。
2)本发明对电镀混合水中的COD有很好的去除效果(COD≤300mg/L)。
3)本发明解决了废水处理车间空间受限的问题，十分有利于在场地受限的地区推广应用。
4)本发明简化了处理流程，同时处理过程中形成的污泥量是传统工艺的60％左右，大大节省了工程投资和运行成本。
5)本发明的处理过程为全自动运行，操作方便，运行稳定性高。
附图说明
图1为本发明处理工艺示意图。
图中符号说明：
101集水池；102集水池提升泵；103微电解反应器；104铁碳填料；105混凝反应器；106混凝反应器搅拌机；107污泥泵；108脱水机，109回水管，110回水阀，111穿孔管，112连接管。
具体实施方式
本发明基于铁碳微电解技术和混凝沉淀技术的应用，其理论依据在于铁碳微电解基于电化学、氧化-还原、物理以及絮凝沉淀的共同作用，将电镀混合水中大部分的六价铬离子还原为三价铬离子，同时将电镀混合水中的有机物降解为小分子或易降解的物质，打破重金属离子与络合剂形成的络合物；微电解反应处理的废水经过调pH值后，重金属离子形成大量细小絮体；最后经过后续的混凝沉淀技术，使废水中的胶体和细小絮体凝聚成絮凝体从水中分离，从而使处理出水水质达到总镍≤0.2mg/L、总铬≤0.1mg/L、六价铬≤0.05mg/L，优于国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第一类污染物最高允许排放浓度、国家《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)新建企业水污染物排放限值及北京市《水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)排入公共污水处理系统限值。具体限值见表1。
同时，处理出水达到COD≤300mg/L(优于国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)第二类污染物最高允许排放浓度三类标准(COD≤500mg/L)；《水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)排入公共污水处理系统限值(COD≤500mg/L))。
下面结合图1和实施例对本发明做进一步说明。
实施例
某厂电镀生产车间内的电镀混合水包括电镀废水和有机废水。电镀废水主要来源于电镀工房镀镍、镀铬过程中产生的废水及冲洗废水，其主要含有的重金属离子有Ni2+、Cr6+及Cr3+；有机废水来源于清洗工房清洗过程中投加了重铬酸铵溶液、络合剂、增稠剂等形成的废水，其重金属离子主要含Cr6+及Cr3+。电镀混合水的处理水量为20m3/d，主要污染物是重金属(镍、铬)和有机污染物(COD)，处理后出水排入当地污水处理厂，原水水质见表2。
改造前，电镀混合水采用传统去除重金属技术，处理后的出水重金属镍偶尔存在不达标和有机污染物(COD)不达标的问题(《水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)排入公共污水处理系统限值)，同时也存在出水中大量的有机污染物严重堵塞脱水机滤布的问题。
本发明的装置如图1所示，基本由集水池101、微电解反应器103、混凝反应器105和脱水泵108组成，更具体地是：
集水池101内部设有穿孔管111，该穿孔管连接一压缩空气；集水池101内设有集水池提升泵102，该集水池提升泵102通过管道连接至微电解反应器103内，微电解反应器103内的底部也设有穿孔管111。压缩空气通过穿孔管在集水池101和微电解反应器103内曝气。微电解反应器103内装有铁碳填料104，该铁碳填料104采用铁-碳-M一体化催化微电解填料(本发明的铁碳填料为现有商品，填料规格型号为Φ14-18mm，由萍乡市荣建环保化工填料有限公司提供)。
微电解反应器103顶部设有一回水管109连接集水池101，回水管109设有回水阀110，微电解反应器103顶部还设有一连接管112连接混凝反应器105。混凝反应器105内设有混凝反应器搅拌机106，混凝反应器105的底部通过一污泥泵107连接脱水机108。
本发明的装置中，集水池提升泵102、回水阀110和混凝反应器搅拌机106均电性连接并由可编程序控制器进行控制。
使用本发明的装置处理电镀混合水的过程为间歇式操作，整个过程分为循环阶段、进水阶段、反应阶段和排水阶段，其中：
1)循环阶段：电镀混合水收集于集水池101内，在PLC控制下，经硫酸调pH值为2～3，由集水池提升泵102提升至微电解反应器103底部，经铁碳填料104进行微电解反应后，由微电解反应器103顶部的回水管109回流至集水池101，如此循环至循环阶段结束；循环阶段的目的是使电镀混合水充分与铁碳填料发生微电解反应，保证将电镀混合水中大部分的六价铬离子还原为三价铬离子，同时也有效的降解废水中的有机污染物。循环阶段结束后，在PLC控制下，关闭微电解反应器101顶部回水管109的回水阀110。
在表2所示的原水水质条件下，微电解反应器中的水力停留时间为0.5～1h，当COD≤1400mg/L时，循环时间0.5～1h；当COD在1400～2000mg/L时，循环时间为1～2h。
2)进水阶段：微电解处理后的混合水继续通过集水池提升泵102提升至微电解反应器103底部，继续发生微电解反应后，由微电解反应器103顶部的连接管112进入混凝反应器105中。进水时刻结束，PLC控制自动关闭集水池提升泵102，并自动记录进水累计流量F(m3)。
在上述两个步骤中，集水池101内压缩空气经过穿孔管111曝气搅拌，使微电解反应后的回流水和原水混合均匀，气水比为1:1。微电解反应器103内底部压缩空气经穿孔管111曝气，使提升的废水与微电解反应器103内水混合均匀并为微电解反应提供必需的氧，气水比为2:1。
3)反应阶段：在PLC控制下，开启混凝反应器搅拌机106，调整pH值至11～12后，依次投加混凝剂、助凝剂和次氯酸钠溶液。定义上述三种药剂的加药量与原水水质、水量有关的参数分别为K1、K2和K3。混凝剂为聚合氯化铝，质量浓度为5％，加药量由参数K1(混凝剂加药量(m3)＝累计流量F(m3)×K1)控制；助凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺，质量浓度为1‰，加药量由参数K2(助凝剂加药量(m3)＝累计流量F(m3)×K2)控制；次氯酸钠溶液，质量浓度为10％，加药量由参数K3(次氯酸钠溶液加药量(m3)＝累计流量F(m3)×K3)控制。加药完毕后，自动停止混凝反应器搅拌机106，进行静置沉淀。
在表2所示的原水水质条件下，参数K1设定值范围为0.01～0.03；参数K2设定值范围为0.005～0.01；参数K3设定值范围为0.02～0.03。
4)排水阶段：水质化验合格后，混凝反应器105内的泥水混合物即可通过污泥泵107打入脱水机108中进行脱水，出水经过硫酸调pH值至6～9后外排，泥饼外运。
采用上述步骤处理后的电镀混合水出水水质如表3所示。
表1 (单位均为mg/L)
表2：电镀混合水原水水质表
表3：电镀混合水出水水质

Claims (10)

1.一种电镀混合水的处理方法，其步骤为：
1)电镀混合水收集于集水池内调pH值为2～3，由集水池提升至微电解反应器内经铁碳填料进行微电解反应，再由微电解反应器回流至集水池，循环至电镀混合水中的六价铬离子还原为三价铬离子时循环阶段结束；
2)微电解反应后的混合水进入混凝反应器，搅拌下调整pH值至10～12后，并依次投加混凝剂、助凝剂和次氯酸钠溶液；
3)停止搅拌，静置沉淀；
4)水质合格后，混凝反应器内的泥水混合物进行脱水，出水调pH值至6～9后外排，泥饼外运。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其中，集水池内是用硫酸调pH值。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其中，铁碳填料为铁-碳-M一体化催化微电解填料。
4.根据权利要求1所述的处理方法，其中，混凝剂、助凝剂和次氯酸钠三种药剂的加药量由原水COD的浓度所决定，加药量分别定义为K1、K2和K3；其中：
混凝剂为聚合氯化铝，质量浓度为5％，加药量K1按m3计＝累计流量F(m3)×K1；
助凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺，质量浓度为1‰，加药量K2按m3计＝累计流量F(m3)×K2；
次氯酸钠溶液，质量浓度为10％，加药量K3按m3计＝累计流量F(m3)×K3。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其中，混凝剂K1取值范围为0.01～0.03；助凝剂K2取值范围为0.005～0.01；次氯酸钠溶液K3取值范围为0.02～0.03。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其中，集水池内进行曝气，使铁碳微电解反应后的回流水和原水混合均匀，气水比为0.5～2:1。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其中，微电解反应器内进行曝气，使微电解反应器内的废水混合均匀并为微电解反应提供氧，气水比为0.5～2:1。
8.一种处理电镀混合水的装置，其包括：
一集水池，内部设有穿孔管，该穿孔管连接一空气压缩机；
集水池内设有集水池提升泵，该集水池提升泵通过管道连接至微电解反应器内；
微电解反应器内底部设有穿孔管，压缩空气通过穿孔管曝气；
微电解反应器内装有铁碳填料；
微电解反应器顶部设有一回水管连接集水池，微电解反应器顶部设有一连接管连接混凝反应器；
混凝反应器内设有混凝反应器搅拌机，混凝反应器底部通过一污泥泵连接脱水机。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，微电解反应器顶部的回水管设有回水阀。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，集水池提升泵、回水阀和混凝反应器搅拌机均连接可编程序控制器。
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