CN104710072A

CN104710072A - 电镀综合废水处理方法和系统

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Publication number: CN104710072A
Application number: CN201310695734.1A
Authority: CN
Inventors: 杨林
Original assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Current assignee: Shanghai Light Industry Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-12-17

Abstract

本发明涉及一种电镀综合废水处理方法和系统。该电镀综合废水处理方法包括以下步骤：将该电镀综合废水通入一芬顿法反应槽，使用芬顿试剂在pH值2-4的环境下预处理该电镀综合废水，通过反应进行氧化破络、氧化降解COD和氨氮、还原六价铬、以及去除重金属离子；将预处理的废水通入斜板沉淀池，调节pH值至10以上，进行混凝沉淀；将斜板沉淀池的上清液通入一加氯槽，以折点加氯方式加入次氯酸钠，去除液体中的氨氮；以及将斜板沉淀池的液体通入生物活性炭处理装置，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。

Description

电镀综合废水处理方法和系统

技术领域

本发明涉及废水处理方法，尤其是涉及一种电镀综合废水处理方法和系统。

背景技术

电镀行业是一个典型的重污染行业。在电镀过程中需要使用大量强酸、强碱、重金属盐、有机添加剂、甚至包括氰化物、铬酐等有毒有害化学品。这些化学品在生产过程中随废水排放。以往针对电镀废水的污染物控制集中于重金属类污染物。但随着《电镀污染物排放标准GB21900-2008》的深入实施，国家在提出更高的重金属处理要求的同时开始对电镀行业废水中的污染物进行全因子达标控制，其中主要包括废水中COD和氨氮须达标排放。

抽样调查统计显示，目前电镀厂采用的电镀废水处理方法中，化学沉淀法占80%以上，其中斜板沉淀占72%，气浮占8.1%。离子交换法占12%，电解法占2.3%，反渗透、吸附等方法占5.5%。从中可以看到，目前电镀废水处理技术，主要是针对重金属污染物的去除，而对废水中的COD、氨氮等污染因子几乎没有去除效果。此外，电镀中使用的添加剂会与重金属离子形成稳定的络合物，目前常用的电镀废水处理方法在使电镀废水中重金属达到更为严格的排放标准方面也存在问题。

为满足全面达标排放的需要，期望开发一种更佳的电镀综合废水的处理工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电镀综合废水处理方法和系统，以实现处理后废水的全面达标。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种电镀综合废水处理方法，包括以下步骤：

将该电镀综合废水通入一芬顿法反应槽，使用芬顿试剂在pH值2-4的环境下预处理该电镀综合废水，通过反应进行氧化破络、氧化降解COD和氨氮、还原六价铬、以及去除重金属离子；

将预处理的废水通入斜板沉淀池，调节pH值至10以上，进行混凝沉淀；

将斜板沉淀池的上清液通入一加氯槽，以折点加氯方式加入次氯酸钠，去除液体中的氨氮；以及

将斜板沉淀池的液体通入生物活性炭处理装置，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。

在本发明的一实施例中，该芬顿试剂中FeSO₄·7H₂O与30%H₂O₂摩尔比为1～1.2:1，30%H₂O₂与废水中COD质量浓度比为5～6:1，反应时间在0.5小时以上。

在本发明的一实施例中，该次氯酸钠的有效氯与液体中氨氮的质量比为10～12:1，反应时间为0.5-1小时。

在本发明的一实施例中，液体在该生物活性炭处理装置的有效停留时间为1小时以上。

在本发明的一实施例中，将斜板沉淀池的液体通入生物活性炭处理装置之前还包括，将斜板沉淀池的液体进行砂滤。

在本发明的一实施例中，上述方法还包括将斜板沉淀池中的沉淀污泥送至一污泥收集槽。

本发明还提出一种电镀综合废水处理系统，包括：芬顿法反应槽，接收该电镀综合废水，该芬顿法反应槽输入芬顿试剂在pH值2-4的环境下预处理该电镀综合废水，通过反应进行氧化破络、氧化降解COD和氨氮、还原六价铬、以及去除重金属离子；斜板沉淀池，连接该芬顿法反应槽，通入预处理的废水，该斜板沉淀池输入碱液以调节pH值至10以上，进行混凝沉淀；加氯槽，连接该斜板沉淀池，通入该斜板沉淀池的上清液，输入以折点加氯方式加入的次氯酸钠，去除液体中的氨氮；以及生物活性炭处理装置，连接该加氯槽，通入加氯槽的液体，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。

在本发明的一实施例中，上述系统还包括污泥收集槽，输入该斜板沉淀池中的沉淀污泥。

在本发明的一实施例中，上述系统还包括砂滤过滤器，连接在该加氯槽和该生物活性炭处理装置之间。

本发明的上述技术方案可让电镀综合废水全面达标排放，而且由于各个工艺和设备之间紧密协同，使得流程十分简单，操作简易，运行维护方便，处理效果稳定可靠。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1示出本发明一实施例的电镀综合废水处理系统。

图2示出本发明一实施例的电镀综合废水处理流程。

具体实施方式

本发明的实施例描述电镀综合废水处理方法和系统。目前用于处理电镀综合废水的各种方法，例如斜板沉淀法、气浮法、离子交换法、电解法、反渗透、吸附等方法主要针对重金属污染物的去除，对废水中的COD、氨氮等污染因子几乎没有去除效果。而且在重金属污染物处于络合态时，前述的方法不容易令重金属污染物降低到满足标准的程度。因此需要一种新的处理方法。由于电镀综合废水中的污染成分有许多种，因此需要组合工艺才能全面去除。目前针对重金属污染物、氨氮、COD等污染成分，各有许多可选的方法。然而简单地挑选几种工艺组合起来，并不能起到良好的处理效果。原因在于，废水的成分复杂，针对某一成分的处理工艺，对另一成分的处理可能会有负面影响。

本发明的实施例是在综合考虑电镀废水的水质特点以及各个处理工艺的独特优点后，创造性地提出集成物化和生化处理于一体的电镀综合废水全面达标排放组合工艺。

本发明的实施例针对电镀综合废水的水质如下：(1)pH值一般为2～4；(2)水中一般含有如柠檬酸、抗坏血酸、酒石酸、草酸、EDTA等有机添加剂，这些添加剂同金属离子能形成稳定的络合物，使金属离子呈现非离子状态等特点。

图1示出本发明一实施例的电镀综合废水处理系统。参考图1所示，系统100包括废水收集槽101、芬顿法反应槽102、斜板沉淀池103、加氯槽104、砂滤过滤器105、生物活性炭处理装置106、终端水槽107、污泥收集槽108、以及压滤机109等。这些设备按图中所示方式连接。废水收集槽101用于收集电镀生产中的废水。终端水槽107用于将合格的处理水达标排放。例如，排放至市政污水管网。

本实施例的系统是按照芬顿(Fenton)法、斜板混凝沉淀、折点加氯、砂滤、生物活性炭的组合工艺来实施的。

芬顿法使用的芬顿试剂是由H₂O₂和Fe₂₊混合得到的一种强氧化剂，能很好地氧化污水中有机物及还原性物质。芬顿法的反应机制是：在酸性条件下，H₂O₂在Fe²⁺的催化剂作用下产生两种活泼的氢氧自由基(HO₂·和·OH)，其中·OH的氧化能力高达2.80V，仅次于氟，而·OH自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力高达569.3kJ，具有很强的加成反应特性，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化；同时Fe²⁺被氧化成Fe³⁺产生混凝沉淀，去除大量污染物。因此，芬顿试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。

芬顿法可以氧化水中的大多数有机物，适合处理难生物降解和一般物理化学方法难以处理的废水；而对于一般的试剂难以氧化持久性有机物，特别是芳香类化合物及一些杂环类化合物，芬顿试剂对其中的绝大部分都可以无选择地氧化降解。芬顿氧化法与其他高级氧化工艺相比，具有操作简单、反应快速、可产生絮凝等优点。

通过研究发现，除了氧化和混凝作用之外，芬顿法应用到电镀综合废水还有另一重要作用，即利用二价Fe²⁺在酸性条件下进行酸化破络，将络合态的金属离子转化为游离态的。这样，结合前述的混凝作用就能去除水中的重金属离子。而且，电镀综合废水无需调节pH值即可满足芬顿法反应条件。通过阅读后文还可发现，芬顿法可以很好地与后续处理步骤相协同。

在本实施例中，芬顿法反应槽102接收来自废水收集槽101的电镀综合废水，然后输入芬顿试剂在pH值2-4的环境下预处理该电镀综合废水。

利用芬顿试剂进行预处理可以氧化分解废水中部分有机污染物和氨氮，一般COD和氨氮去除率分别可达50%和25%左右。同时芬顿试剂起到氧化破络的作用，使络合态金属离子转化为游离态，提高后续的混凝沉淀效率，且通过加入过量的Fe²⁺离子可以起到还原六价铬的作用。水中金属离子通过芬顿法的混凝沉淀作用得以高效去除。综上所述，芬顿法预处理工序可以获得氧化破络、氧化降解COD和氨氮、还原六价铬、去除重金属离子等多重处理效果。

针对电镀综合废水水质特点，一较佳实施例的芬顿法工艺条件为：初始pH值2～3，FeSO₄·7H₂O与30%H₂O₂摩尔比为1～1.2:1，30%H₂O₂与废水中COD质量浓度比为5～6:1，反应时间控制在0.5小时以上。

斜板沉淀池103连接芬顿法反应槽102，通入经过预处理的废水。在斜板沉淀池103输入碱液（例如NaOH）以调节pH值至10以上，进行混凝沉淀。较佳的，还可加入PAM（Polyacrylamide，聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺）混凝剂以助凝。混凝沉淀的污泥送到污泥收集槽108，并经压滤机109处理后污泥外运。

为使氨氮实现达标排放，本实施例进行氨氮氧化分解。本领域中存在许多去除氨氮的方法，例如吹脱法、吸附法、膜分离技术、生物脱氮、磷酸铵镁（MAP）沉淀法、化学氧化法等。吹脱法和磷酸铵镁（MAP）沉淀法一般处理高浓度的氨氮废水，能耗较大。吸附法一般使用一些吸附剂，如沸石、活性炭，该方法存在着吸附剂再生问题，吸附剂需定期更换和处置，处理效果不稳定。膜分离方法中膜易受污染，投资和运行成本高。生物脱氮技术一般应用于城市生活污水的脱氮，占地面积较大，电镀厂难以使用。对于电镀综合废水而言，发现使用折点加氯法，具有操作简便，易于控制，不受温度的影响，无需改变水厂原有工艺，也不需要新建水处理设施等优点，处理效果稳定。同时考虑到电镀综合废水中可能还含有一定量的氰化物，在利用折点加氯法处理氨氮的同时兼有破氰的作用。

有利的是，经过调研，电镀综合废水中氨氮浓度一般20～50mg/L，经芬顿预处理后的废水pH值在10左右，重金属基本被去除，这些均符合折点加氯法的最佳反应条件。折点加氯法对氨氮的去除率一般可达到70%以上。

加氯槽104连接斜板沉淀池103，通入斜板沉淀池103的上清液，输入以折点加氯方式加入的次氯酸钠，去除液体中的氨氮。

针对电镀综合废水水质特点，折点加氯法去除氨氮的同时兼顾破氰。在一实施例中，折点加氯法的工艺条件为：pH值9～10.5，有效氯使用次氯酸钠，有效氯与氨氮的质量比为10～12:1，反应时间0.5-1小时。

可选的，可在折点加氯法后使用砂滤过滤器105，过滤废水中的颗粒杂质。

通过芬顿法、斜板絮凝沉淀、折点加氯、砂滤工艺还不能确保电镀综合废水的全因子达标排放，因此需引入一种最终“把关”工艺——生物活性炭。生物活性炭是将微生物接种于活性炭柱中，利用活性炭的吸附以及活性炭层内微生物氧化和有机分解作用，对活性炭进行“生物再生”。由于活性炭吸附能力较强可以先将难降解有机物截留于活性炭柱中待生物氧化碳化，同时活性炭作为微生物的生存载体，抵消了外界环境的一些不良影响，如盐分高等，解决了毒性积累的问题。生物活性炭作为一种深度处理工艺，因其能有效地降解难降解有机物以及氨氮等污染物，且运行维护相比其他生化法简易，可以实现自动化运行等优点。

本实施例的优势在于，经过芬顿法处理后重金属离子、有毒有机物得到有效处理，可生化性提高，可以选用较为简易的生物活性炭法，而不需要复杂的多的生物水解、生物氧化等常见的生化法。

生物活性炭不仅可以有效地降低电镀废水中COD，而且具有脱氮除磷作用。因此，生物活性炭的技术特点与电镀废水的有机污染特点十分吻合。

在本实施例中使用生物活性炭处理装置106，连接加氯槽104，通入加氯槽的液体，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。废水生物活性炭处理装置106中停留的时间在1小时通常已经足够。但是可以理解，停留时间越长，处理效果越好，因此停留时间可以大于1小时。

由于电镀综合废水经过芬顿法、斜板絮凝沉淀、折点加氯法、砂滤工序处理后，废水中重金属离子基本完全被去除，COD和氨氮大部分被降解，废水生化性因前端化学氧化作用得到提高。最终利用生物活性炭，确保最终出水的稳定全面达标。

图2示出本发明一实施例的电镀综合废水处理流程。归纳而言，本发明一实施例的电镀综合废水处理包括如下步骤：

步骤201，将电镀综合废水通入芬顿法反应槽102，使用芬顿试剂在pH值2-4的环境下预处理该电镀综合废水，通过反应进行氧化破络、氧化降解COD和氨氮、还原六价铬、以及去除重金属离子。

步骤202，将预处理的废水通入斜板沉淀池103，调节pH值至10以上，进行混凝沉淀。

步骤203，将斜板沉淀池103的上清液通入加氯槽104，以折点加氯方式加入次氯酸钠，去除液体中的氨氮。

步骤204，可选的，使用砂滤过滤器105，过滤废水中的颗粒杂质。

步骤205，将砂滤过滤器105的液体通入生物活性炭处理装置106，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。

下文以实际的例子说明本发明实施例的处理效果。

采用本发明处理实际的电镀综合废水，该废水水质以及处理结果见表1。芬顿工艺参数为初始pH值2～3，FeSO₄·7H₂O与30%H₂O₂摩尔比为1.2:1，30%H₂O₂与水中COD质量浓度比为6:1，反应时间控制在1.0小时，沉淀pH值10。折点加氯法工艺参数为：pH值9.5左右，有效氯使用次氯酸钠，有效氯与氨氮的质量比为10:1，反应时间30分钟左右。生物活性炭有效停留时间1小时。

表1本发明工艺处理实际电镀综合废水效果

由表1可见，废水的各项指标均可达到电镀污染物排放标准GB21900-2008的表3标准。

本发明实施例的电镀综合废水处理方法和系统，各个处理步骤和设备之间紧密协同。具体地说，首先根据电镀综合废水的初始水质指标，选择了芬顿法进行预处理，在处理前不需要进行pH值调节等额外步骤；其次，芬顿法絮凝沉淀后的废水pH值也适合直接进行折点加氯，也不需要进行pH值调节；再者，由于芬顿法处理后，重金属离子、有毒有机物得到有效处理，可生化性提高，可以选用较为简单的生化系统——生物活性炭进行处理，系统得到简化，反应时间也大大降低。本发明实施例的处理方法和系统只需组合芬顿法、斜板混凝沉淀、折点加氯、砂滤、生物活性炭等少数工艺，具有流程简单、操作简易，运行维护方便，处理效果稳定可靠等优点。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims

1.一种电镀综合废水处理方法，包括以下步骤：

将加氯槽的液体通入生物活性炭处理装置，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该芬顿试剂中FeSO₄·7H₂O与30%H₂O₂摩尔比为1～1.2:1，30%H₂O₂与废水中COD质量浓度比为5～6:1，反应时间在0.5小时以上。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该次氯酸钠的有效氯与液体中氨氮的质量比为10～12:1，反应时间为0.5-1小时。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，液体在该生物活性炭处理装置的有效停留时间1小时以上。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将斜板沉淀池的液体通入生物活性炭处理装置之前还包括，将斜板沉淀池的液体进行砂滤。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将斜板沉淀池中的沉淀污泥送至一污泥收集槽。

7.一种电镀综合废水处理系统，包括：

芬顿法反应槽，接收该电镀综合废水，该芬顿法反应槽输入芬顿试剂在pH值2-4的环境下预处理该电镀综合废水，通过反应进行氧化破络、氧化降解COD和氨氮、还原六价铬、以及去除重金属离子；

斜板沉淀池，连接该芬顿法反应槽，通入预处理的废水，该斜板沉淀池输入碱液以调节pH值至10以上，进行混凝沉淀；

加氯槽，连接该斜板沉淀池，通入该斜板沉淀池的上清液，输入以折点加氯方式加入的次氯酸钠，去除液体中的氨氮；以及

生物活性炭处理装置，连接该加氯槽，通入加氯槽的液体，以进一步降解液体中的难降解有机物以及氨氮。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括污泥收集槽，输入该斜板沉淀池中的沉淀污泥。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括砂滤过滤器，连接在该加氯槽和该生物活性炭处理装置之间。