CN109650653B - 含镍电镀废水回收处理系统及处理方法 - Google Patents
含镍电镀废水回收处理系统及处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种含镍电镀废水回收处理系统及处理方法。本发明的含镍电镀废水回收处理系统包括按照废水的处理流程依次排列的油污及颗粒悬浮物去除系统、电化学氧化系统、沉淀池、生化系统以及反渗透系统。与传统的含镍电镀废水回收处理方法相比，应用本发明含镍电镀废水回收处理系统的回收处理方法能够减少处理过程中使用的药剂量，降低处理成本，同时减少排出的污泥量，为企业减少污泥委外费，并且能够将废水转化为净水加以回收利用。另外，由于本发明的含镍电镀废水回收处理系统只排出少量污泥，没有废水排出，因此能够显著降低环境负荷。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种含镍电镀废水回收处理系统及处理方法。
背景技术
含镍电镀废水的处理是工业废水处理的一个重要领域，重金属镍的去除程度以及水资源能否得到净化利用是含镍废水处理的关键。
目前，含镍废水中通常包含：镍离子(Ni2+)：1-500mg/L，3价铬离子(Cr3+)：1-100mg/L，总铬含量(Cr6++Cr3+)：10-100mg/L，铜离子(Cu2+)：1-50mg/L，矿物油含量：5-35mg/L；化学需氧量(COD)：100-500mg/L，硫酸根：0-100mg/L，Ca2++Mg2+：0-100mg/L，pH：2-3；这些指标是电镀行业工业废水排放重点关注的指标。
目前主要采用氢氧化镍沉淀的方式(即化学法)对含镍电镀废水中的镍元素进行去除。镀镍时通常夹带Cr6+和Cr3+，由于Cr6+的毒性较大，严禁带入到污泥里，因此，通常采用先还原成三价铬(Cr3+)再沉淀的方式去除。传统工艺中，Cr6+被加入的焦亚硫酸钠还原后，加入生石灰去除硫酸钠和调碱，由于该处理方法会在废水中加入大量的焦亚硫酸钠与生石灰，因而会产生大量污泥，进而产生大量的污泥委外费让企业苦不堪言，并且，由于在处理过程在废水中添加了大量的化学药品，这些化学药品会对后续的生化系统中的微生物造成毒害，影响生化系统的稳定性。另外，由于电镀过程工件表面会残留大量油污，这些油污则会加重后面生化系统的负荷。
发明内容
本发明的目的首先在于提供一种含镍电镀废水回收处理系统，能够降低含镍电镀废水回收处理过程中产生的污泥排放量，减轻环境负荷，同时降低废水处理成本，废水处理后得到的净水能够重新回用，节约水资源。
本发明的目的还在于提供一种含镍电镀废水回收处理方法，能够降低含镍电镀废水回收处理过程中产生的污泥排放量，减轻环境负荷，同时降低废水处理成本，废水处理后得到的净水能够重新回用，节约水资源。
为实现以上目的，本发明首先提供一种含镍电镀废水回收处理系统，包括按照废水的处理流程依次排列的油污及颗粒悬浮物去除系统、电化学氧化系统、沉淀池、生化系统以及反渗透系统。
可选的，所述油污及颗粒悬浮物去除系统包括按照废水的处理流程依次排列的隔油池与陶瓷膜过滤器。
可选的，所述陶瓷膜过滤器中设有陶瓷膜，所述陶瓷膜的孔径为0.3-0.5微米，所述陶瓷膜的材质包括碳化硅与氧化硅中的一种或多种。
可选的，所述电化学氧化系统包括铁碳微电解反应器。
可选的，所述铁碳微电解反应器中设有铁碳填料，所述铁碳填料中铁与碳的质量比为1:1-3:2。
可选的，所述生化系统包括按照废水的处理流程依次排列的厌氧池、好氧池、生化混凝池、生化絮凝池以及生化沉淀池。
可选的，所述反渗透系统包括按照废水的处理流程依次排列的砂滤器、保安过滤器以及反渗透膜过滤器。
可选的，所述含镍电镀废水回收处理系统还包括设于所述油污及颗粒悬浮物去除系统前端的废水收集池。
本发明还提供一种含镍电镀废水回收处理方法，包括：
步骤1、提供如上文所述的含镍电镀废水回收处理系统，首先将含镍电镀废水引入油污及颗粒悬浮物去除系统以去除油污及颗粒悬浮物；
步骤2、将从所述油污及颗粒悬浮物去除系统排出的废水引入电化学氧化系统中进行氧化；
步骤3、将从所述电化学氧化系统排出的废水引入沉淀池，加入碱性物质使废水中的部分金属离子产生沉淀；
步骤4、将所述沉淀池产生的沉淀物排出系统外，将沉淀物上方的废水引入生化系统中进行处理；
步骤5、将所述生化系统产生的沉淀物排出系统外，同时将沉淀物上方的废水引入反渗透膜系统进行过滤。
可选的，所述反渗透膜系统包括反渗透膜过滤器，所述反渗透膜过滤器对废水进行过滤后，产生的浓水一部分引入所述油污及颗粒悬浮物去除系统或其前端，另一部分引入所述生化系统重新回收处理，滤出的净水能够直接回用。
本发明的有益效果：与传统的含镍电镀废水回收处理方法(化学法)相比，应用本发明含镍电镀废水回收处理系统的回收处理方法能够减少处理过程中使用的药剂量，降低处理成本，同时减少排出的污泥量，为企业减少污泥委外费，并且能够将废水转化为净水加以回收利用。另外，由于本发明的含镍电镀废水回收处理系统只排出少量污泥，没有废水排出，因此能够显著降低环境负荷。本发明的含镍电镀废水回收处理方法采用上述含镍电镀废水回收处理系统实现含镍电镀废水的回收与处理，能够显著降低含镍电镀废水对环境的污染程度，并且大幅降低废水处理费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为本发明含镍电镀废水回收处理系统的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明含镍电镀废水回收处理系统中的生化系统的一个实施例的结构示意图。
主要元件符号说明：
10、废水收集池；20、油污及颗粒悬浮物去除系统；21、隔油池；22、陶瓷膜过滤器；30、电化学氧化系统；31、铁碳微电解反应器；40、沉淀池；50、生化系统；51、厌氧池；52、好氧池；53、生化混凝池；54、生化絮凝池；55、生化沉淀池；60、反渗透系统；61、砂滤器；62、保安过滤器；63、反渗透膜过滤。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“A或/和B”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合，可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
请参阅图1，本发明首先提供一种含镍电镀废水回收处理系统，包括按照废水的处理流程依次排列的油污及颗粒悬浮物去除系统20、电化学氧化系统30、沉淀池40、生化系统50以及反渗透系统60。
具体的，所述油污及颗粒悬浮物去除系统20包括按照废水的处理流程依次排列的隔油池21与陶瓷膜过滤器22。
具体的，所述油污及颗粒悬浮物去除系统20的作用在于去除含镍电镀废水中的油污及颗粒悬浮物。
具体的，含镍电镀废水首先经过隔油池21以去除大部分矿物质油与漂浮污染物；其次，含镍电镀废水进入陶瓷膜过滤器22以去除剩余的矿物质油与颗粒污染物。
具体的，所述陶瓷膜过滤器22中设有陶瓷膜。
可选的，所述陶瓷膜的孔径为0.3-0.5微米(例如0.3、0.4、0.5微米)。
可选的，所述陶瓷膜的材质包括碳化硅与氧化硅中的一种或多种。
在本发明的一实施例中，选用陶瓷膜的型号为LVH-6010(各厂家通用型号)，该型号的陶瓷膜的平均孔径为0.4微米。
可选的，所述陶瓷膜过滤器22工作时的回流比为8-12:1，也即是说，8-12L的废水过滤后得到的滤液中有1L再返回至过滤器中继续过滤，以提升过滤效果。
在本发明的一实施例中，所述陶瓷膜过滤器22工作时的回流比为10:1。
具体的，所述电化学氧化系统30的作用在于使废水中的6价铬离子(Cr6+)还原为3价铬离子(Cr3+)，从而降低了废水中六价铬离子的含量，由于Cr6+的毒性较大，因此该步骤能够显著降低废水的危害性，同时提高废水的pH，减少下一步沉淀过程中使用的碱性物质的量，从而降低处理成本。
具体的，所述含镍电镀废水在进入所述电化学氧化系统30之前的pH为2～3，从所述电化学氧化系统30排出时的pH为5～6。
具体的，所述电化学氧化系统30包括铁碳微电解反应器31。
具体的，所述铁碳微电解反应器31中设有铁碳填料，所述铁碳填料为水处理专用的铁碳填料。
优选的，所述铁碳填料中铁与碳的质量比为1:1-3:2。
优选的，所述含镍电镀废水在所述铁碳微电解反应器31中的反应时间为100-120min，电解反应过程中的曝气量为30-50L/(m3.min)。
含镍电镀废水进行所述铁碳微电解反应器31后，在电化学反应作用下，废水中的六价铬离子被氧化为三价铬离子，废水的pH升高。
具体的，所述沉淀池40的作用在于：将经过所述电化学氧化系统30氧化的废水引入沉淀池40，并向沉淀池40中加入易溶解碱性物质(如氢氧化钠、氢氧化钾等)后，废水中的镍离子(Ni2+)、铜离子(Cu2+)以及三价铬离子(Cr3+)等有害金属离子会与氢氧根(OH-)反应生成沉淀物，并且一些大分子有机物和颗粒物也会在重力作用下沉淀下来，与上述金属离子的沉淀物混合在一起形成污泥，所述污泥可以直接排到系统外。
具体的，在沉淀池40中加入的碱性物质的量为0.1-0.5g/L，例如0.3g/L。
可选的，所述碱性物质包括氢氧化钠与氢氧化钾中的一种或多种。
经过沉淀池40的沉淀后，所述含镍电镀废水中的镍离子(Ni2+)的含量降至0.1mg/L及以下，总铬含量(Cr6++Cr3+)小于0.5mg/L，COD小于100。
具体的，所述生化系统50的作用在于：对废水中的大分子有机物进行降解和沉淀，以降低废水的COD与氨氮含量。
请参阅图2，所述生化系统50包括按照废水的处理流程依次排列的厌氧池51、好氧池52、生化混凝池53、生化絮凝池54以及生化沉淀池55。
其中，所述厌氧池51的作用在于：利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理。
所述好氧池52的作用在于：利用好氧微生物(包括兼性微生物)在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。
所述生化混凝池53的作用在于：在混凝剂的作用下，废水中的胶体和细微悬浮物凝聚在一起，既可以降低废水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。
所述生化絮凝池54的作用在于：作为一级沉淀池，使混凝的聚集物依靠重力作用沉淀下来，沉淀物作为污泥排出系统外。
所述生化沉淀池55的作用在于：作为二级沉淀池，使混凝的聚集物依靠重力作用沉淀下来，沉淀物作为污泥排出系统外。
具体的，所述反渗透系统60的作用在于：通过过滤和反渗透的方式尽可能的去除废水中的离子和小分子有机物，使滤出的水能够达到回用(即能够作为自来水进行使用)的标准。
具体的，所述反渗透系统60包括按照废水的处理流程依次排列的砂滤器61、保安过滤器62以及反渗透膜过滤器63。
具体的，所述砂滤器61的作用在于滤除废水中的大分子物质及细微颗粒物。
所述保安过滤器62的作用在于：对废水进行再过滤，进一步降低废水中的大分子物质及细微颗粒物的含量，也能够避免由于砂滤器61出现破漏导致大颗粒物质进入反渗透膜过滤器63等情况的发生，保证进入反渗透膜过滤器63中的液体中不含大颗粒物质，防止反渗透膜过滤器63出现堵塞现，延长反渗透膜过滤器63的使用寿命。
具体的，经过反渗透膜过滤器63过滤得到的净水的相关指标为：电导率＜500μm/cm，COD在40-80mg/L之间，Ni2+≤0.1mg/L，Cr3+≤0.1mg/L。
具体的，所述反渗透膜过滤器63的作用在于：利用反渗透膜对废水中的离子和小分子有机物进行截留，过滤后得到的净水能够直接回用，过滤后得到的浓水中的一部分引至整个含镍电镀废水回收处理系统的入口重新进行处理，另一部分引至生化系统50进行处理，其中，将浓水引至整个含镍电镀废水回收处理系统的入口的好处是，该操作可以提高废水中的离子含量，在沉淀池40的沉淀环节，废水中离子浓度的升高能够提升沉淀速率和沉淀效果，促进金属离子的排出，另一方面，将浓水中的一部分引至生化系统50进行处理可以减轻前段处理装置的负荷。
具体的，本发明的含镍电镀废水回收处理系统产生的污泥量与被处理污水的体积的比值小于2g/L，与现有的化学法处理含镍电镀废水的方法(参见背景技术)相比，本发明的含镍电镀废水回收处理系统产生的污泥量至少减少50％。
可选的，所述含镍电镀废水回收处理系统还包括设于所述油污及颗粒悬浮物去除系统20前端的废水收集池10，该废水收集池10用于对镀镍过程产生的含镍电镀废水进行收集和储存，在需要开始处理时将含镍电镀废水引入油污及颗粒悬浮物去除系统20中。
与传统的含镍电镀废水回收处理方法(化学法)相比，应用本发明含镍电镀废水回收处理系统的回收处理方法能够减少处理过程中使用的药剂量，降低处理成本，同时减少排出的污泥量，为企业减少污泥委外费，并且能够将废水转化为净水加以回收利用。另外，由于本发明的含镍电镀废水回收处理系统只排出少量污泥，没有废水排出，因此能够显著降低环境负荷。
基于上述含镍电镀废水回收处理系统，本发明还提供一种含镍电镀废水回收处理方法，包括：
步骤1、提供如上文所述的含镍电镀废水回收处理系统，首先将含镍电镀废水引入油污及颗粒悬浮物去除系统20以去除油污及颗粒悬浮物；
步骤2、将从所述油污及颗粒悬浮物去除系统20排出的废水引入电化学氧化系统30中进行氧化；
步骤3、将从所述电化学氧化系统30排出的废水引入沉淀池40，加入碱性物质使所述废水中的部分金属离子产生沉淀；
具体的，所述部分金属离子包括镍离子、铜离子以及三价铬离子；
步骤4、将所述沉淀池40产生的沉淀物(污泥)排出系统外，将沉淀物上方的废水引入生化系统50中进行处理；
步骤5、将所述生化系统50产生的沉淀物(污泥)排出系统外，同时将沉淀物上方的废水引入反渗透膜系统进行过滤。
具体的，所述反渗透膜系统包括反渗透膜过滤器63，所述反渗透膜过滤器63对废水进行过滤后，产生的浓水一部分引入所述油污及颗粒悬浮物去除系统20或其前端(废水收集池10)，另一部分引入所述生化系统50重新回收处理，滤出的净水能够直接回用。
可选的，所述陶瓷膜过滤器22工作时的回流比为8-12:1，也即是说，8-12L的废水过滤后得到的滤液中有1L再返回至过滤器中继续过滤，以提升过滤效果。
在本发明的一实施例中，所述陶瓷膜过滤器22工作时的回流比为10:1。
具体的，所述铁碳微电解反应器31中设有铁碳填料；可选的，所述铁碳填料中铁与碳的质量比为1:1-3:2，所述含镍电镀废水在所述铁碳微电解反应器31中的反应时间为100-120min，电解反应过程中的曝气量为30-50L/(m3.min)。
可选的，在沉淀池40中加入的碱性物质的量为0.1-0.5g/L，所述碱性物质包括氢氧化钠与氢氧化钾中的一种或多种。
本发明的含镍电镀废水回收处理方法采用上述含镍电镀废水回收处理系统实现含镍电镀废水的回收与处理，能够显著降低含镍电镀废水对环境的污染程度，并且大幅降低废水处理费用。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
以上所述仅为本发明的较佳实施事例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种含镍电镀废水回收处理系统，其特征在于，由按照废水的处理流程依次排列的油污及颗粒悬浮物去除系统、电化学氧化系统、沉淀池、生化系统以及反渗透系统组成；
所述油污及颗粒悬浮物去除系统包括按照废水的处理流程依次排列的隔油池与陶瓷膜过滤器；
所述陶瓷膜过滤器中设有陶瓷膜，所述陶瓷膜的孔径为0.3-0.5微米，所述陶瓷膜的材质包括碳化硅与氧化硅中的一种或多种；
所述电化学氧化系统包括铁碳微电解反应器；
所述铁碳微电解反应器中设有铁碳填料，所述铁碳填料中铁与碳的质量比为1:1-3:2；
所述生化系统包括按照废水的处理流程依次排列的厌氧池、好氧池、生化混凝池、生化絮凝池以及生化沉淀池；
所述反渗透系统包括按照废水的处理流程依次排列的砂滤器、保安过滤器以及反渗透膜过滤器；
所述电化学氧化系统的作用在于使废水中的6价铬离子(Cr 6+ )还原为3价铬离子(Cr3+ )；
所述反渗透系统包括反渗透膜过滤器，所述反渗透膜过滤器对废水进行过滤后，产生的浓水一部分引入所述油污及颗粒悬浮物去除系统或其前端，另一部分引入所述生化系统重新回收处理，滤出的净水能够直接回用。
2.如权利要求1所述的含镍电镀废水回收处理系统，其特征在于，所述含镍电镀废水回收处理系统还包括设于所述油污及颗粒悬浮物去除系统前端的废水收集池。
3.一种含镍电镀废水回收处理方法，其特征在于，包括：
步骤1、提供如权利要求1或2所述的含镍电镀废水回收处理系统，首先将含镍电镀废水引入油污及颗粒悬浮物去除系统以去除油污及颗粒悬浮物；
步骤2、将从所述油污及颗粒悬浮物去除系统排出的废水引入电化学氧化系统中进行氧化；
步骤3、将从所述电化学氧化系统排出的废水引入沉淀池，加入碱性物质使废水中的部分金属离子产生沉淀；
步骤4、将所述沉淀池产生的沉淀物排出系统外，将沉淀物上方的废水引入生化系统中进行处理；
步骤5、将所述生化系统产生的沉淀物排出系统外，同时将沉淀物上方的废水引入反渗透膜系统进行过滤；
所述反渗透系统包括反渗透膜过滤器，所述反渗透膜过滤器对废水进行过滤后，产生的浓水一部分引入所述油污及颗粒悬浮物去除系统或其前端，另一部分引入所述生化系统重新回收处理，滤出的净水能够直接回用。
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