CN106746054A

CN106746054A - 一种三维电解处理电镀制版废水的方法

Info

Publication number: CN106746054A
Application number: CN201710032494.5A
Authority: CN
Inventors: 肖宁; 李建国; 黄亚宁; 陈漫琳; 王梦芸; 万旭兴
Original assignee: Hebei Huiquan Environmental Protection Technology Co Ltd; Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Hebei Huiquan Environmental Protection Technology Co Ltd; Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2017-05-31

Abstract

一种三维电解处理电镀制版废水的方法，属于工业废水处理技术领域。本发明包括：1)调节废水的pH值和电导率；2)在二维电极中引入活性填料粒子，构成三维电极，优化电解参数，进而对含重金属离子的电镀废水进行高效的电解处理；3)在电解过程中新生成的Fe³⁺是高效的无机絮凝剂，加碱调节废水pH值，絮凝沉淀，过滤出水。本发明采用三维电极电解工艺，极大的提高了电解效率，在保证重金属离子去除效果的基础上，最大限度的降低了电解出水的COD值，促进了电镀废水的达标排放或者再生循环使用，同时极大的节省了废水处理成本。

Description

一种三维电解处理电镀制版废水的方法

技术领域

本发明涉及一种三维电解处理电镀制版废水的方法，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

上世纪90年代初，受国内包装市场高速发展和国际制版先进设备迅速更新的影响，制版设备与技术得到快速发展，制版企业遍地开花，版材市场供不应求。90年代中后期，随着计算机的普及与性能提高，制版质量大幅提高，制版周期不断缩短。经历了近20年的高速发展，我国软包装制版行业也经历了一个不断发展的过程。

电镀制版的一般工艺为，在碳钢管坯表面先镀一层镍，再镀一层铜，然后在凹版电子雕刻机上雕刻图案，最后套镀一层硬铬，镀铬的目的是保护质地相对较软的铜层，以延长版辊的使用寿命。电镀制版车间的废水主要来源有：1)清洗版辊废水；2)电镀废液；3)镀槽漏液、地面冲洗水等。其中版辊清洗水是电镀制版废水的主要来源，其水质特点是重金属离子含量超标，COD较高。这样的废水若直接排放，对工农业生产、人民身体健康会带来严重的危害。目前，国内处理这种含重金属离子电镀废水的方法主要有生物法、物理化学法和化学法。生物法虽具有投资少、运行费用低、效果好、无二次污染等优点，但目前的研究多处在实验室阶段，还没有大规模工程应用。物理化学法包括膜分离法、离子交换法、吸附法等，这些方法存在投资高或运行成本高等问题，经济上不适用。化学法包括还原沉淀法、光催化法、电解还原法等，其主要优点是操作简单，原料易得。目前被广泛使用的重金属离子废水处理方法就是还原沉淀法，其原理是外加还原剂，在酸性条件下降Cr⁶⁺还原成Cr³⁺，然后加碱调节pH值，从而使重金属离子(Cr³⁺、Ni²⁺、Cu²⁺)生成沉淀，从废水中去除。然而，该法也存在试剂需求量大，处理成本高的问题。采用电解法处理含重金属离子废水，主要是铁阳极在直流电作用下不断溶出Fe²⁺，在酸性条件下，将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺。此外，由于阴极表面不断析出氢气，废水的pH值不断变大，当pH值增大到7～10时，Cr³⁺便会以Cr(OH)₃沉淀的形式析出，同时析出的还有Ni(OH)₂和Cu(OH)₂沉淀。电解法处理含重金属离子废水效果稳定，操作管理简便，适合水量较小的中小型电镀企业，因此该技术早在七十年代就得到了长足发展，到1979年出现了定型设备，并在许多中小电镀企业得到应用。然而，电解法需要消耗电能和金属极板，运转费用相对较高，且随着废水排放标准的日益严格，电解出水的COD值已经不能达到标准要求。基于这种现状，设计开发一种处理效率高、出水水质较好，处理成本低、方便运营维护的针对含重金属离子废水的处理方法具有十分重要的社会和经济意义。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三维电解处理电镀制版废水的方法，旨在提高电解效率和电解出水水质，并最大程度的降低了运行成本，使得电解法处理含重金属离子废水重新适应新环境的要求，传统二维电解槽与本文新型三维电解槽去除重金属离子及COD的效果对比，见附图。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的：一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：1)调节废水的pH值为1～5和电导率大于1500μS/cm；2)在二维电极中引入活性填料粒子，构成三维电极，其中填料粒子的体积浓度为60～80％，进而对含重金属离子的电镀废水进行电解处理：相邻极板之间的间距为5～15cm，电流密度0.05～5A/dm²，极水比即电极有效电极面积与处理的废水体积之比为1～30，含重金属离子电镀废水的停留时间为5～70min；3)，加碱调节废水pH值至8～11，电镀废水中的金属离子开始絮凝沉淀，沉淀时间要控制在10～30min，过滤出水。

进一步，在步骤1)中，加入的无机酸为浓硫酸、稀硝酸、稀盐酸等中的一种或多种组合；加入的盐为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾等中的一种或多种组合。

进一步，在步骤1)中，通过单独添加无机酸来调节废水的pH值和电导率，或者加入无机酸和盐，调控废水的pH值为1～5，废水的电导率大于1500μS/cm。

进一步，在步骤2)中，二维电极板的材质包括碳钢、不锈钢、铝板、石墨板、镍板、镍网、钛板、钛网电极中的一种、两种或更多种电极的组合。

进一步，在步骤2)中，在二维电极板中引入的活性填料粒子包括活性炭、陶粒，以及以它们为基体的负载产品，如负载稀土元素的陶粒。

进一步，在步骤2)中，相邻极板之间的间距为5～15cm，电流密度0.05～5A/dm²，极水比(电极有效电极面积与处理的废水体积之比)为1～30，含重金属离子废水的停留时间为5-70min。

进一步，在步骤3)中，加入氢氧化钠溶液，调节废水的pH值至8～11。

进一步，在步骤3)中，加碱调节废水的pH值后，废水中的金属离子(Fe³⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等)开始絮凝沉淀，沉淀时间要控制在10～30min。

进一步，在步骤3)中，对絮凝沉淀后的上清液进行砂滤和碳滤，测量出水水质，根据实际情况安排回用或达标排放。

附图说明

图1是传统二维电解槽去除Cr⁶⁺效果图

图2是新型三维电解槽去除Cr⁶⁺效果图

图3是传统二维电解槽去除废水COD的效果图

图4是新型三维电解槽去除废水COD的效果图

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步具体说明，但是本发明并不限于这些实施例。

实施例1

选用某电镀制版厂的含重金属离子废水，废水中含有Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺，COD值为358mg/L。取5L此废水进行电解试验：1)首先加入5mL浓硫酸和2g氯化钠；2)选用不锈钢板作为阴阳极，在阴阳极之间加入负载二氧化铈的陶粒，陶粒直径为5mm，陶粒的体积浓度为60％，从而构成三维电极，极板间距5cm，电流密度0.2A/dm²，极水比为10，控制废水的停留时间为10min；3)加入氢氧化钠溶液调节电镀出水的pH值至9，絮凝沉淀15min，过滤出水。经测定，出水重金属离子含量及COD值均满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A的要求。

实施例2

选用某电镀制版厂的含重金属离子废水，废水中含有Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺，COD值为358mg/L。取5L此废水进行电解试验：1)首先加入5mL浓硫酸和2g氯化钠；2)分别选用不锈钢板和石墨板作为阴阳极，在阴阳极之间加入负载二氧化铈的陶粒，陶粒直径为5mm，陶粒的体积浓度为60％，从而构成三维电极，极板间距5cm，电流密度0.5A/dm²，极水比为10，控制废水的停留时间为10min；3)加入氢氧化钠溶液调节电镀出水的pH值至9，絮凝沉淀15min，过滤出水。经测定，出水重金属离子含量及COD值均满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A的要求。

实施例3

选用某电镀制版厂的含重金属离子废水，废水中含有Cr⁶⁺、Ni²⁺、Cu²⁺，COD值约为358mg/L。取5L此废水进行电解试验：1)首先加入5mL稀盐酸(37wt％)和2g硫酸钠；2)分别选用不锈钢板和石墨板作为阴阳极，在阴阳极之间加入负载二氧化铈的陶粒，陶粒直径为5mm，陶粒的体积浓度为60％，从而构成三维电极，极板间距5cm，电流密度0.5A/dm²，极水比为5，控制废水的停留时间为20min；3)加入氢氧化钠溶液调节电镀出水的pH值至9，絮凝沉淀15min，过滤出水。经测定，出水重金属离子含量及COD值均满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A的要求。

Claims

1.一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：1)调节废水的pH值为1～5和电导率大于1500μS/cm；2)在二维电极中引入活性填料粒子，构成三维电极，其中填料粒子的体积浓度为60～80％，进而对含重金属离子的电镀废水进行电解处理：相邻极板之间的间距为5～15cm，电流密度0.05～5A/dm²，极水比即电极有效电极面积与处理的废水体积之比为1～30，含重金属离子电镀废水的停留时间为5～70min；3)，加碱调节废水pH值至8～11，电镀废水中的金属离子开始絮凝沉淀，沉淀时间要控制在10～30min，过滤出水。

2.根据权利要求1所述的一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：在步骤1)中，调节废水加入的无机酸为浓硫酸、稀硝酸、稀盐酸中的一种或多种组合；加入的盐为氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、氯化钾、硝酸钾中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1或2所述的一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：在步骤1)中，通过单独添加无机酸来调节废水的pH值和电导率，或者加入无机酸和盐来调节废水的pH值和电导率。

4.根据权利要求1所述的一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：在步骤2)中，二维电极板的材质包括碳钢、不锈钢、铝板、石墨板、镍板、镍网、钛板、钛网中的一种、两种或更多种电极的组合。

5.根据权利要求1所述的一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：在二维电极板中引入的活性填料粒子包括活性炭、陶粒，或者以活性炭或陶粒为基体的负载产品。

6.根据权利要求1所述的一种三维电解处理电镀制版废水的方法，其特征在于：在步骤3)中，调节废水的pH值的物质为氢氧化钠溶液。