CN108483574A - 一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电镀废水处理技术领域内的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置及方法，该装置包括储液池，储液池与离子交换器相连，进液管上设有蠕动泵和阀门一，离子交换器还与出液池相连，出液管上设有阀门二；该方法包括如下步骤：将电镀废水通入储液池中，调节电镀废水的pH为3~4，将离子交换树脂装入离子交换器；然后打开阀门一、蠕动泵和阀门二，使得电镀废水进入离子交换器，再进入出液池；将离子交换后的电镀废水与碱液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后的电镀废水分离。本发明既能够用沉淀的方式有效处理电镀废水，又能减少沉淀后电镀污泥的产生，并将重金属废液回收，实现资源再次利用。

Description

一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置及方法
技术领域
本发明属于电镀废水处理技术领域，具体涉及一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置及方法。
背景技术
近年来，电镀已经成为电器制造、汽车制造、航天工业以及装饰业不可缺少的部分。但随着电镀行业的发展，电镀废水的排放量也在逐年增加，由于电镀废水中含有氰化物等有毒物质以及铜、镍、铬等重金属离子，若不经处理直接排放会对环境会产生极大的破坏，并造成资源的浪费。目前，处理电镀废水的主要方法有化学法、活性炭法、电解法、离子交换法和电渗析法等，其中较常用的化学沉淀法主要是氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法，具有沉淀效果明显，能将有毒有害物质转变为低毒的硫化物从废水中分离出来，重金属去除效果显著等优势，但过程中会产生大量的电镀污泥。电镀污泥中因含有大量重金属离子，被国家列为危险废物，如果处置不当，会造成更严重的二次污染，增加后续处理成本，并且很难实现资源化利用。生物处理技术被认为是比较经济可行的处理方式，但由于针对电镀废水进行生物处理的菌种难以存活和培养，生物处理技术的研究还不是很多，也不够成熟。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，能够降低电镀废水中重金属离子和氰化物等有毒物质的浓度，以减少用沉淀的方式处理电镀废水时产生的电镀污泥。
本发明的目的是这样实现的：一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，包括储液池，储液池经进液管与竖直设置的离子交换器进水端相连，所述进液管上设有蠕动泵和阀门一，所述离子交换器内填充有离子交换树脂，离子交换器出水端经出液管与出液池相连，出液管上设有阀门二。
作为本发明的优选，所述离子交换器为圆柱形。
为了使得电镀废液可在重力作用下自动向下流动，节省用于驱动电镀废液流动的能源，所述储液池位于离子交换器的上方，出液池位于离子交换器的下方。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够使得待处理的电镀废水以缓慢的流速流经离子交换树脂，将电镀废水中的重金属离子动态交换到离子交换树脂中，直至离子交换树脂上的重金属离子达到饱和，提高离子交换的效果；出液池可以将去除重金属离子后的电镀废水初步沉降，为后续添加碱液沉淀污泥提供方便，减少碱液的添加，节省成本。
本发明的目的之二是提供一种使用上述减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置处理电镀废水的方法，既能够用沉淀的方式有效处理电镀废水，又能减少沉淀后电镀污泥的产生，并将重金属废液回收，实现资源再次利用。
本发明的目的是这样实现的：一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，包括如下步骤：先关闭阀门一，将待处理的电镀废水通入储液池中，调节电镀废水的pH为3~4，将离子交换树脂装入离子交换器；然后打开阀门一、蠕动泵和阀门二，使得电镀废水以6~7mL/min的流速进入离子交换器进水端，完成离子交换后的电镀废水由离子交换器出水端排出，进入出液池；最后将离子交换后的电镀废水与碱液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后的电镀废水分离。
作为本发明的进一步改进，所述离子交换树脂为D113树脂，碱液为0.9~1.1mol/L的氢氧化钠溶液。D113树脂相比于其他树脂成本较低，且对于废水中的铜、镍和铬等离子都有很好的去除效果，其中离子交换后的电镀废水中铜、镍离子的浓度达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)。
为了进一步增强离子交换树脂去除铜、镍和铬等离子的效果，所述离子交换树脂加入离子交换器之后，先进行如下预处理步骤：
a、打开阀门二，用0.9~1.1mol/L的盐酸以1.9~2.1mL/min的流速缓慢流经离子交换树脂, 盐酸用量为离子交换树脂体积的2~3倍；
b、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池的水的pH为4.9~5.1；
c、先用氯化钠溶液以1.9~2.1mL/min的流速流经离子交换树脂，再用0.9~1.1mol/L的氢氧化钠溶液以1.9~2.1mL/min的流速流经离子交换树脂，氯化钠溶液和氢氧化钠溶液的用量均为离子交换树脂体积的2.5~3.5倍；
d、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池的水的pH为8.9~9.1；
e、用盐酸冲洗离子交换树脂，将离子交换树脂由Na型转变为H型，盐酸用量为离子交换树脂体积的4.5~5.5倍；
f、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池的水的pH超过6；然后再打开阀门一。
作为本发明的进一步改进，向储液池通入 1L电镀废水，向离子交换器加入40~60g的离子交换树脂。该方案可以提高离子交换树脂对铜、镍和铬等离子的去除率，并防止添加的离子交换树脂过多，避免浪费。
作为本发明的进一步改进，先将进入出液池的电镀废水静置沉淀1~2h，然后将电镀废水抽到沉淀池内，电镀废水在沉淀池与碱液混合。静置后的电镀废水，污泥会沉降到池底，完成了污泥的初步去除，可减少后续添加的碱液，节省成本。
作为本发明的进一步改进，所述出液池内的电镀废水被抽出后，将再生剂通入离子交换器，使得再生剂以7~9mL/min的流速流经离子交换树脂进行再生，控制再生时间为25~35min，最后将进入出液池的洗出重金属废液回收。对离子交换树脂进行再生，在出液池形成单一的浓度较高的重金属废液，回收的重金属废液经过提纯后可回用于生产，再生后的树脂还可以进行再生循环使用，在处理电镀废水的同时实现资源再次利用。
作为本发明的优选，所述再生剂为硫酸。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、通过离子交换树脂对含有重金属离子的电镀废水进行离子交换预处理后，再使用碱液沉淀法可有效降低污泥危废的产生量，极大减少了二次污染的产生，节约后续污泥处理的成本；2、首次采用D113树脂对电镀废水进行离子交换，该树脂相比于其他树脂成本较低，且对于废水中的铜、镍、铬等离子都有很好的去除效果；3、对离子交换树脂进行再生，形成单一的浓度较高的重金属废液，重金属废液经过提纯后可回收用于生产，再生后的离子交换树脂还可以进行再生循环使用，在处理电镀废水的同时实现资源化再次利用；4、本方法步骤操作简单、成本较低，有利于推广和工程化应用。
附图说明
图1 为本发明的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的结构示意图。
其中，1储液池，2进液管，3蠕动泵，4阀门一，5离子交换器，6出液管，7阀门二，8出液池。
具体实施方式
选取某工厂排出的废水作为待处理电镀废水，电镀废水的重金属离子含量见表1。
表1
金属离子 Cu2+ Ni2+ Cr6+
浓度(mg/L) 133.56 104.59 86.24
实施例1
本实施例的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，包括储液池1，储液池1经进液管2与竖直设置的离子交换器5进水端相连，进液管2上设有蠕动泵3和阀门一4，离子交换器5内填充有离子交换树脂，离子交换器5出水端经出液管6与出液池8相连，出液管6上设有阀门二7。离子交换器5为圆柱形。储液池1位于离子交换器5的上方，出液池8位于离子交换器5的下方。
使用本实施例的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置处理电镀废水的方法，包括如下步骤：先关闭阀门一4，将1000L待处理的电镀废水通入储液池1中，调节电镀废水的pH为3.5，将50kg的D113树脂装入离子交换器5，对D113树脂进行如下预处理步骤：
a、打开阀门二，用1mol/L的盐酸以2mL/min的流速缓慢流经离子交换树脂, 盐酸用量为离子交换树脂体积的2.5倍；
b、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH为5；
c、先用氯化钠溶液以2mL/min的流速流经离子交换树脂，再用1mol/L的氢氧化钠溶液以2mL/min的流速流经离子交换树脂，氯化钠溶液和氢氧化钠溶液的用量均为离子交换树脂体积的3倍；
d、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH为9；
e、用盐酸冲洗离子交换树脂，将离子交换树脂由Na型转变为H型，盐酸用量为离子交换树脂体积的5倍；
f、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH超过6；然后打开阀门一4、蠕动泵3和阀门二7，使得电镀废水以6.67mL/min的流速进入离子交换器5进水端，完成离子交换后的电镀废水由离子交换器5出水端排出，进入出液池8；先将进入出液池8的电镀废水静置沉淀1.5h，然后将电镀废水抽到沉淀池内，将离子交换后的电镀废水在沉淀池与1mol/L的氢氧化钠溶液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后的电镀废水分离。出液池8内的电镀废水被抽出后，将再生剂硫酸通入离子交换器5，使得硫酸以8mL/min的流速流经离子交换树脂进行再生，控制再生时间为30min，最后将进入出液池8的洗出重金属废液回收。
测量离子被交换后进入出液池8的电镀废水的离子浓度，结果见表2，离子去除率为被交换的离子浓度与原电镀废水中离子浓度的比值。
表2
金属离子 离子浓度(mg/L) 离子去除率(%)
Cu2+ 0.36 99.73
Ni2+ 0.47 99.55
Cr6+ 19.56 77.32
测量离子交换树脂再生后，进入出液池8的洗出重金属废液的离子浓度，结果见表3，离子洗出率为洗出重金属废液中离子浓度与原电镀废水中离子浓度的比值。
表3
金属离子 离子浓度(mg/L) 离子洗出率(%)
Cu2+ 126.8 95
Ni2+ 100.4 96
Cr6+ 82.3 95.5
将与电镀废水分离之后的污泥干燥称重，污泥质量为100g。
实施例2
本实施例的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，包括储液池1，储液池1经进液管2与竖直设置的离子交换器5进水端相连，进液管2上设有蠕动泵3和阀门一4，离子交换器5内填充有离子交换树脂，离子交换器5出水端经出液管6与出液池8相连，出液管6上设有阀门二7。离子交换器5为圆柱形。储液池1位于离子交换器5的上方，出液池8位于离子交换器5的下方。
使用本实施例的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置处理电镀废水的方法，包括如下步骤：先关闭阀门一4，将1000L待处理的电镀废水通入储液池1中，调节电镀废水的pH为3，将40kg的D113树脂装入离子交换器5，对D113树脂进行如下预处理步骤：
a、打开阀门二，用0.9mol/L的盐酸以1.9mL/min的流速缓慢流经离子交换树脂, 盐酸用量为离子交换树脂体积的2倍；
b、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH为4.9；
c、先用氯化钠溶液以1.9mL/min的流速流经离子交换树脂，再用0.9mol/L的氢氧化钠溶液以1.9mL/min的流速流经离子交换树脂，氯化钠溶液和氢氧化钠溶液的用量均为离子交换树脂体积的3倍；
d、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH为8.9；
e、用盐酸冲洗离子交换树脂，将离子交换树脂由Na型转变为H型，盐酸用量为离子交换树脂体积的4.5倍；
f、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH超过6；然后打开阀门一4、蠕动泵3和阀门二7，使得电镀废水以6 mL/min的流速进入离子交换器5进水端，完成离子交换后的电镀废水由离子交换器5出水端排出，进入出液池8；先将进入出液池8的电镀废水静置沉淀1h，然后将电镀废水抽到沉淀池内，将离子交换后的电镀废水在沉淀池与0.9mol/L的氢氧化钠溶液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后的电镀废水分离。出液池8内的电镀废水被抽出后，将再生剂硫酸通入离子交换器5，使得硫酸以7mL/min的流速流经离子交换树脂进行再生，控制再生时间为25min，最后将进入出液池8的洗出重金属废液回收。
测量离子被交换后进入出液池8的电镀废水的离子浓度，结果见表4。
表4
金属离子 离子浓度(mg/L) 离子去除率(%)
Cu2+ 0.34 99.74
Ni2+ 0.40 99.61
Cr6+ 19.52 77.36
测量离子交换树脂再生后，进入出液池8的洗出重金属废液的离子浓度，结果见表5，离子洗出率为洗出重金属废液中离子浓度与原电镀废水中离子浓度的比值。
表5
金属离子 离子浓度(mg/L) 离子洗出率(%)
Cu2+ 129.1 96.7
Ni2+ 101.5 97.1
Cr6+ 84.68 98.2
将与电镀废水分离之后的污泥干燥称重，污泥质量为98g。
实施例3
本实施例的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，包括储液池1，储液池1经进液管2与竖直设置的离子交换器5进水端相连，进液管2上设有蠕动泵3和阀门一4，离子交换器5内填充有离子交换树脂，离子交换器5出水端经出液管6与出液池8相连，出液管6上设有阀门二7。离子交换器5为圆柱形。储液池1位于离子交换器5的上方，出液池8位于离子交换器5的下方。
使用本实施例的减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置处理电镀废水的方法，包括如下步骤：先关闭阀门一4，将1000L待处理的电镀废水通入储液池1中，调节电镀废水的pH为4，将60kg的D113树脂装入离子交换器5，对D113树脂进行如下预处理步骤：
a、打开阀门二，用1.1mol/L的盐酸以2.1mL/min的流速缓慢流经离子交换树脂, 盐酸用量为离子交换树脂体积的3倍；
b、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH为5.1；
c、先用氯化钠溶液以2.1mL/min的流速流经离子交换树脂，再用1.1mol/L的氢氧化钠溶液以2.1mL/min的流速流经离子交换树脂，氯化钠溶液和氢氧化钠溶液的用量均为离子交换树脂体积的3.5倍；
d、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH为9.1；
e、用盐酸冲洗离子交换树脂，将离子交换树脂由Na型转变为H型，盐酸用量为离子交换树脂体积的5.5倍；
f、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池8的水的pH超过6；然后打开阀门一4、蠕动泵3和阀门二7，使得电镀废水以7 mL/min的流速进入离子交换器5进水端，完成离子交换后的电镀废水由离子交换器5出水端排出，进入出液池8；先将进入出液池8的电镀废水静置沉淀2h，然后将电镀废水抽到沉淀池内，将离子交换后的电镀废水在沉淀池与1.1mol/L的氢氧化钠溶液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后的电镀废水分离。出液池8内的电镀废水被抽出后，将再生剂硫酸通入离子交换器5，使得硫酸以9mL/min的流速流经离子交换树脂进行再生，控制再生时间为35min，最后将进入出液池8的洗出重金属废液回收。
测量离子被交换后进入出液池8的电镀废水的离子浓度，结果见表6。
表6
金属离子 离子浓度(mg/L) 离子去除率(%)
Cu2+ 0.30 99.77
Ni2+ 0.38 99.63
Cr6+ 19.48 77.41
测量离子交换树脂再生后，进入出液池8的洗出重金属废液的离子浓度，结果见表7，离子洗出率为洗出重金属废液中离子浓度与原电镀废水中离子浓度的比值。
表7
金属离子 离子浓度(mg/L) 离子洗出率(%)
Cu2+ 128.4 96.2
Ni2+ 99.7 95.4
Cr6+ 83.8 97.2
将与电镀废水分离之后的污泥干燥称重，污泥质量为101g。
对比例
将电镀废水直接与氢氧化钠溶液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后电镀废水分离，并干燥称重，污泥质量为380g。
将对比例和各实施例对电镀污水处理后产生的污泥质量列表说明，污泥减少率为实施例中交换处理后减少的污泥质量与对比例中产生的污泥质量的比值。
表8
对比例 实施例1 实施例2 实施例3
处理后泥质量（g） 380 100 98 101
污泥减少率 0 73.68% 74.21% 73.42%
从上面各表可以看出，将电镀废水用离子交换膜处理后，可以缩减73%以上的污泥产生量，若进行大规模的工程化废水处理，能够极大降低污泥危废的产生，从而有效节约后续污泥处理的成本以及减少二次污染的产生；对实际电镀废水的重金属离子进行交换后，铜和镍的出水浓度分别达到0.36mg/L和0.47mg/L以下，已经达到《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)，对铬离子的去除率达到77.3%以上，离子交换效果好；对离子交换树脂进行再生后，各金属离子的离子洗出率均可以达到95%以上，回收效率高，可将重金属回收利用。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，其特征在于，包括储液池，储液池经进液管与竖直设置的离子交换器进水端相连，所述进液管上设有蠕动泵和阀门一，所述离子交换器内填充有离子交换树脂，离子交换器出水端经出液管与出液池相连，出液管上设有阀门二。
2.根据权利要求1所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，其特征在于，所述离子交换器为圆柱形。
3.根据权利要求1或2所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置，其特征在于，所述储液池位于离子交换器的上方，出液池位于离子交换器的下方。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：先关闭阀门一，将待处理的电镀废水通入储液池中，调节电镀废水的pH为3~4，将离子交换树脂装入离子交换器；然后打开阀门一、蠕动泵和阀门二，使得电镀废水以6~7mL/min的流速进入离子交换器进水端，完成离子交换后的电镀废水由离子交换器出水端排出，进入出液池；最后将离子交换后的电镀废水与碱液混合，使得污泥沉淀完全，将污泥与处理后的电镀废水分离。
5.根据权利要求4所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，所述离子交换树脂为D113树脂，碱液为0.9~1.1mol/L的氢氧化钠溶液。
6.根据权利要求4或5所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，所述离子交换树脂加入离子交换器之后，先进行如下预处理步骤：
a、打开阀门二，用0.9~1.1mol/L的盐酸以1.9~2.1mL/min的流速缓慢流经离子交换树脂, 盐酸用量为离子交换树脂体积的2~3倍；
b、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池的水的pH为4.9~5.1；
c、先用氯化钠溶液以1.9~2.1mL/min的流速流经离子交换树脂，再用0.9~1.1mol/L的氢氧化钠溶液以1.9~2.1mL/min的流速流经离子交换树脂，氯化钠溶液和氢氧化钠溶液的用量均为离子交换树脂体积的2.5~3.5倍；
d、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池的水的pH为8.9~9.1；
e、用盐酸冲洗离子交换树脂，将离子交换树脂由Na型转变为H型，盐酸用量为离子交换树脂体积的4.5~5.5倍；
f、用去离子水冲洗离子交换树脂直至进入出液池的水的pH超过6；然后再打开阀门一。
7.根据权利要求4或5所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，向储液池通入 1L电镀废水，向离子交换器加入40~60g的离子交换树脂。
8.根据权利要求4或5所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，先将进入出液池的电镀废水静置沉淀1~2h，然后将电镀废水抽到沉淀池内，电镀废水在沉淀池与碱液混合。
9.根据权利要求8所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，所述出液池内的电镀废水被抽出后，将再生剂通入离子交换器，使得再生剂以7~9mL/min的流速流经离子交换树脂进行再生，控制再生时间为25~35min，最后将进入出液池的洗出重金属废液回收。
10.根据权利要求9所述的一种减少污泥废危产生量的电镀废水处理装置的处理方法，其特征在于，所述再生剂为硫酸。
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