CN108483747A - 一种含镍废水中镍的去除及回收系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种含镍废水中镍的去除及回收系统与方法，该系统包括反应池、沉淀池、渣水处理系统、淋洗过滤系统、上清液处理系统以及中和系统。该方法为含镍废水通过加碱沉淀，上层清液通过上清液处理系统去除悬浮物质，然后进入中和系统调整pH为中性后排放；下层渣水通过渣水处理系统分离，滤渣进入淋洗过滤系统，去除杂质干燥回收氢氧化镍。本发明所述的系统与方法操作简单，效果稳定，可确保外排废水镍排放在0.1mg/L以下，同时回收的氢氧化镍纯度高，可达到资源化回用的要求。
Description
技术领域
本发明属于重金属废水处理领域，具体涉及一种含镍废水中镍的去除及回收系统与方法。
背景技术
含镍废水是电镀行业中常见的废水之一，随着废水排出的镍及其化合物具有毒性，是国际公认的致癌物质，镍在水中可以与羰基化合物结合，毒性更强。目前镍被列为第一类污染物，环保部门制定了严格的排放标准，《铜、钴、镍工业污染物排放标准》GB 25467-2010中规定相关企业总镍排放限值Ni≤0.5mg/L，《电镀污染物排放标准》GB 21900-2008中规定电镀企业和拥有电镀设施企业总镍排放限值Ni≤0.5mg/L。在国土开发密度已经较高、环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题的地区总镍排放限值Ni≤0.1mg/L，这对含镍废水的处理技术提出了更高的要求和方向。
目前，对于含镍电镀废水的处理方法主要有化学法、蒸发浓缩法、电解法、离子交换法、膜分离技术等。化学法处理工艺简单，操作方便，运行费用低，但废水中的镍基本无回收；蒸发浓缩法工艺简单，但能耗很高，一般企业无法工业化；电解法可以回收废水中的镍，在处理高浓度镍废水中有一定优势，但能耗较高，运行成本高；离子交换法根据树脂类型和质量不同，去除效果差别较大，同时树脂再生需消耗较多药剂；膜法处理效果好，但是投资及运行成本高，且容易出现膜污染、膜堵塞现象，影响处理效果。
由于化学处理法工艺简单，运行成本低，是目前企业最常用的处理含镍废水处理方法。但目前的化学法处理只能处理到0.2-0.4mg/L，同时化学法的镍由于加入PAC、PAM，基本没有回收镍或者回收的镍分离存在困难，纯度很低。
申请号为CN201210555251.7专利申请提供了一种去除电镀废水中镍离子的方法，经过多介质过滤器和RO膜系统预处理，再经过反应池和调节池调整pH值进行沉淀，沉淀后的下层渣水进行压滤后集中处理，上层清液经有机管式膜和中和后选择排放。该技术方案未能对镍进行回收利用，浪费资源。
针对目前化学法存在的缺点，本发明的目的在于提供一种能够将废水总镍排放降低至0.1mg/L以下，同时提高回收废水中氢氧化镍纯度达到资源化利用的系统和方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有化学法的不足，提供一种工艺更加简单、操作更加方便、更加经济高效的除镍及镍的回收系统与方法。
本发明提供一种含镍废水中镍的去除及回收系统，包括反应池、沉淀池、渣水处理系统、淋洗过滤系统、上清液处理系统以及中和系统；所述反应池连接所述沉淀池，所述沉淀池下部连接所述渣水处理系统，所述沉淀池上部连接所述上清液处理系统，所述渣水处理系统连接所述淋洗过滤系统，所述上清液处理系统连接所述中和系统；所述淋洗过滤系统设置有过滤器，所述过滤器外部设置有过滤器顶盖扣件，所述过滤器为竖立的不锈钢圆柱体空腔，所述空腔顶部连接有第二阀门，底部通过第四阀门与pH监测仪、电导率监测仪连接，所述空腔中上部设置有金属烧结网，在所述金属烧结网以上的所述空腔通过第一阀门与空气加热器连接，在所述金属烧结网以下的所述空腔通过第三阀门与真空泵连接。
进一步地，所述金属烧结网孔径为5～15微米。
进一步地，所述反应池内安装有曝气盘、潜水搅拌器和外置射流曝气器的一种以上，所述反应池的出口设置有pH检测仪。
进一步地，所述上清液处理系统中设置有管式膜装置、精细石英砂、活性炭和吸附树脂的一种以上。
进一步地，所述渣水处理系统中设置有袋式过滤器、板框压滤机、过滤离心机和叠螺机的一种以上。
本发明提供还一种含镍废水中镍的去除及回收方法，包括如下步骤：
(1)加碱沉淀：将含镍废水注入反应池，加入碱性溶液，调节含镍废水的pH值范围为12.0以上，进行混合并反应，再转入沉淀池，静置沉淀，得到下层渣水和上层清液；
(2)去除悬浮物质：将步骤(1)中所述上层清液注入上清液处理系统去除悬浮物质，得到清液；
(3)加酸中和：将步骤(2)中所述得到的清液注入中和系统，加入酸性溶液，将pH调节为中性后排放；
(4)渣水分离：将步骤(1)中所述下层渣水注入渣水处理系统进行分离，得到滤渣；
(5)淋洗过滤：将步骤(4)中所述滤渣转入淋洗过滤系统，得到高纯度的氢氧化镍；
(6)废液返回：将步骤(4)和步骤(5)中分离和淋洗过滤产生的废液返回到反应池中。
进一步地，所述步骤(1)中，所述碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的一种以上，所述混合采用的方式为搅拌或曝气，所述反应的时间大于5min，所述静置沉淀的时间不少于10min。
进一步地，所述步骤(2)中，采用膜过滤、石英砂过滤、活性炭吸附和树脂吸附中的一种以上去除悬浮物质。
进一步地，所述步骤(4)中，所述分离采用袋式过滤、板框压滤、离心机过滤和叠螺过滤的一种以上实现。
进一步地，实现步骤(5)的具体方式为：将步骤(4)所得滤渣转入淋洗过滤系统的过滤器中，并放置在过滤器中悬空的孔径为5～15微米的金属烧结网上，密闭过滤器，用去离子水连续冲洗滤渣，同时在金属烧结网下部抽真空以加快淋洗过滤速率，待底部排水pH显示呈中性，电导率仪显示1000μs/cm以下时停止淋洗，停止抽真空，再对淋洗后的氢氧化镍进行加热干燥。
本发明的有益效果：
通过反应池、中和系统两次pH值的适当调节和上清液处理系统悬浮物质的去除，保证排放的清液中总镍指标稳定在0.1mg/L以下。
通过渣水处理系统的分离和淋洗过滤系统的处理，且在淋洗过滤中采用金属烧结网及选择合适的孔径、用真空泵抽真空以便加速氢氧化镍的纯化，以及对pH值和电导率的有效监控，使回收的氢氧化镍纯度高达97％以上，利用空气加热器对回收的氢氧化镍干燥，达到了资源充分回收利用的目的。
本发明所述的含镍废水中镍的去除及回收系统与方法具有操作简单、效果稳定、运行成本低廉的优点，整个处理系统不会造成二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统流程图；
图2为淋洗过滤系统结构图；
上述图中的附图标记：
1、空气加热器，2-1、第一阀门，2-2、第二阀门，2-3、第三阀门，2-4、第四阀门，3、过滤器顶盖扣件，4、金属烧结网，5、真空泵，6、过滤器，7、pH监测仪，8、电导率监测仪。
具体实施方式
下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
如图1、图2所示，一种含镍废水中镍的去除及回收系统，包括反应池、沉淀池、渣水处理系统、淋洗过滤系统、上清液处理系统以及中和系统；所述反应池连接所述沉淀池，所述沉淀池下部连接所述渣水处理系统，所述沉淀池上部连接所述上清液处理系统，所述渣水处理系统连接所述淋洗过滤系统，所述上清液处理系统连接所述中和系统；所述淋洗过滤系统设置有过滤器6，所述过滤器6外部设置有过滤器顶盖扣件3，所述过滤器6为竖立的不锈钢圆柱体空腔，所述空腔顶部连接有第二阀门2-2，底部通过第四阀门2-4与pH监测仪7、电导率监测仪8连接，所述空腔中上部设置有金属烧结网4，在所述金属烧结网4以上的所述空腔通过第一阀门2-1与空气加热器1连接，在所述金属烧结网4以下的所述空腔通过第三阀门2-3与真空泵5连接。
作为优选实施例，所述金属烧结网4孔径为5～15微米。
作为优选实施例，所述反应池内安装有曝气盘、潜水搅拌器和外置射流曝气器的一种以上，所述反应池的出口设置有pH检测仪。
作为优选实施例，所述上清液处理系统中设置有管式膜装置、精细石英砂、活性炭和吸附树脂的一种以上。
作为优选实施例，所述渣水处理系统中设置有袋式过滤器、板框压滤机、过滤离心机和叠螺机的一种以上。
一种含镍废水中镍的去除及回收方法，包括如下步骤：
(1)加碱沉淀：将含镍废水注入反应池，加入碱性溶液，调节含镍废水的pH值范围为12.0以上，进行混合并反应，再转入沉淀池，静置沉淀，得到下层渣水和上层清液；
(2)去除悬浮物质：将步骤(1)中所述上层清液注入上清液处理系统去除悬浮物质，得到清液；
(3)加酸中和：将步骤(2)中所述得到的清液注入中和系统，加入酸性溶液，将pH调节为中性后排放；
(4)渣水分离：将步骤(1)中所述下层渣水注入渣水处理系统进行分离，得到滤渣；
(5)淋洗过滤：将步骤(4)中所述滤渣转入淋洗过滤系统，得到高纯度的氢氧化镍；
(6)废液返回：将步骤(4)和步骤(5)中分离和淋洗过滤产生的废液返回到反应池中。
作为优选实施例，所述步骤(1)中，所述碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的一种以上，所述混合采用的方式为搅拌或曝气，所述反应的时间大于5min，所述静置沉淀的时间不少于10min。
作为优选实施例，所述步骤(2)中，采用膜过滤、石英砂过滤、活性炭吸附和树脂吸附中的一种以上去除悬浮物质。
作为优选实施例，所述步骤(4)中，所述分离采用袋式过滤、板框压滤、离心机过滤和叠螺过滤的一种以上实现。
作为优选实施例，实现步骤(5)的具体方式为：将步骤(4)所得滤渣转入淋洗过滤系统的过滤器中，并放置在过滤器中悬空的孔径为5～15微米的金属烧结网上，密闭过滤器，用去离子水连续冲洗滤渣，同时在金属烧结网下部抽真空以加快淋洗过滤速率，待底部排水pH显示呈中性，电导率仪显示1000μs/cm以下时停止淋洗，停止抽真空，再对淋洗后的氢氧化镍进行加热干燥。
某泡沫镍生产厂家A的原水水质总镍330mg/L，pH为3.1，利用本处理系统与方法对废水进行处理的过程如下：
首先将原水泵入反应池，加入氢氧化钠，调整pH为12，曝气混合反应10min后自流至沉淀池静置沉淀20min，取上清液采用石英砂过滤去除悬浮物质，石英砂过滤器采用精细石英砂，过滤后废水在中和池加硫酸调整pH为7，该废水经检测后可达标排放。沉淀池下层渣水采用孔径为20微米的袋式过滤器过滤，过滤后废水返回反应池。滤渣进入淋洗过滤系统，将过滤器6顶盖打开，滤渣放置在过滤器6中的金属烧结网4上，盖上顶盖，用过滤器顶盖扣件3扣紧；打开第二阀门2-2和第四阀门2-4，从第二阀门2-2连接的管道通入去离子水连续冲洗，同时打开真空泵5和第三阀门2-3抽真空，加快淋洗过滤速率，待通过第四阀门2-4的排水经pH监测仪7显示为7，电导率监测仪8显示200μs/cm时停止淋洗，关闭真空泵5，打开空气加热器1和阀门2-1对淋洗后的氢氧化镍干燥。取外排废水水样测定总镍，取干燥后氢氧化镍测定其纯度。重复试验三次，最终外排废水中总镍平均浓度为0.04mg/L，计算得总镍的平均去除率为99.99％；氢氧化镍的平均纯度为97％，达到回用标准。
某泡沫镍生产厂家B的原水水质总镍400mg/L，pH为2.8，利用本处理系统与方法对废水进行处理的过程如下：
首先将原水泵入反应池，加入氢氧化钾，调整pH为13，曝气混合反应20min后自流至沉淀池静置沉淀30min，取上清液采用管式膜装置过滤去除悬浮物质，过滤后废水在中和池加硫酸调整pH为7，该废水经检测后可达标排放。沉淀池下层渣水采用过滤离心机过滤，过滤后废水返回反应池。滤渣进入淋洗过滤系统，将过滤器6顶盖打开，滤渣放置在过滤器6中的金属烧结网4上，盖上顶盖，用过滤器顶盖扣件3扣紧；打开第二阀门2-2和第四阀门2-4，从第二阀门2-2连接的管道通入去离子水连续冲洗，同时打开真空泵5和第三阀门2-3抽真空，加快淋洗过滤速率，待通过第四阀门2-4的排水经pH监测仪7显示为7，电导率监测仪8显示150μs/cm时停止淋洗，关闭真空泵5，打开空气加热器1和阀门2-1对淋洗后的氢氧化镍干燥。取外排废水水样测定总镍，取干燥后氢氧化镍测定其纯度。重复试验三次，最终外排废水中总镍平均浓度为0.05mg/L，计算得总镍的平均去除率为99.98％；氢氧化镍的平均纯度为98％，达到回用标准。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种含镍废水中镍的去除及回收系统，其特征在于，包括反应池、沉淀池、渣水处理系统、淋洗过滤系统、上清液处理系统以及中和系统；所述反应池连接所述沉淀池，所述沉淀池下部连接所述渣水处理系统，所述沉淀池上部连接所述上清液处理系统，所述渣水处理系统连接所述淋洗过滤系统，所述上清液处理系统连接所述中和系统；所述淋洗过滤系统设置有过滤器，所述过滤器外部设置有过滤器顶盖扣件，所述过滤器为竖立的不锈钢圆柱体空腔，所述空腔顶部连接有第二阀门，底部通过第四阀门与pH监测仪、电导率监测仪连接，所述空腔中上部设置有金属烧结网，在所述金属烧结网以上的所述空腔通过第一阀门与空气加热器连接，在所述金属烧结网以下的所述空腔通过第三阀门与真空泵连接。
2.根据权利要求1所述含镍废水中镍的去除及回收系统，其特征在于，所述金属烧结网孔径为5～15微米。
3.根据权利要求1所述含镍废水中镍的去除及回收系统，其特征在于，所述反应池内安装有曝气盘、潜水搅拌器和外置射流曝气器的一种以上，所述反应池的出口设置有pH检测仪。
4.根据权利要求1所述含镍废水中镍的去除及回收系统，其特征在于，所述上清液处理系统中设置有管式膜装置、精细石英砂、活性炭和吸附树脂的一种以上。
5.根据权利要求1所述含镍废水中镍的去除及回收系统，其特征在于，所述渣水处理系统中设置有袋式过滤器、板框压滤机、过滤离心机和叠螺机的一种以上。
6.一种基于权利要求1所述含镍废水中镍的去除及回收系统的含镍废水中镍的去除及回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)加碱沉淀：将含镍废水注入反应池，加入碱性溶液，调节含镍废水的pH值范围为12.0以上，进行混合并反应，再转入沉淀池，静置沉淀，得到下层渣水和上层清液；
(2)去除悬浮物质：将步骤(1)中所述上层清液注入上清液处理系统去除悬浮物质，得到清液；
(3)加酸中和：将步骤(2)中所述得到的清液注入中和系统，加入酸性溶液，将pH调节为中性后排放；
(4)渣水分离：将步骤(1)中所述下层渣水注入渣水处理系统进行分离，得到滤渣；
(5)淋洗过滤：将步骤(4)中所述滤渣转入淋洗过滤系统，得到高纯度的氢氧化镍；
(6)废液返回：将步骤(4)和步骤(5)中分离和淋洗过滤产生的废液返回到反应池中。
7.根据权利要求6所述含镍废水中镍的去除及回收方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述碱性溶液为氢氧化钠和氢氧化钾的一种以上，所述混合采用的方式为搅拌或曝气，所述反应的时间大于5min，所述静置沉淀的时间不少于10min。
8.根据权利要求6所述含镍废水中镍的去除及回收方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用膜过滤、石英砂过滤、活性炭吸附和树脂吸附中的一种以上去除悬浮物质。
9.根据权利要求6所述含镍废水中镍的去除及回收方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述分离采用袋式过滤、板框压滤、离心机过滤和叠螺过滤的一种以上实现。
10.根据权利要求6所述含镍废水中镍的去除及回收方法，其特征在于，实现步骤(5)的具体方式为：将步骤(4)所得滤渣转入淋洗过滤系统的过滤器中，并放置在过滤器中悬空的孔径为5～15微米的金属烧结网上，密闭过滤器，用去离子水连续冲洗滤渣，同时在金属烧结网下部抽真空以加快淋洗过滤速率，待底部排水pH显示呈中性，电导率仪显示1000μs/cm以下时停止淋洗，停止抽真空，再对淋洗后的氢氧化镍进行加热干燥。
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