CN110217873A - 一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法 - Google Patents

一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法，通过往含镍废水中加入铝酸钠碱液和在线PH装置的监测调控PH值在6.5～8.0的范围内，并加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂共沉淀，使得废水中的镍浓度由63mg/L下降到0.07mg/L以下，同时对其它的金属元素也有协同降低的作用，将废水中六价铬从2.9mg/L下降到0.004mg/L以下，高浓度铝离子下降到0.15mg/L以下，使得含镍废水达到污水排放标准，且本发明处理方法中不使用氧化剂、还原剂，处理步骤简单，成本低。

Description

一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法
技术领域
本发明涉及化工废水处理领域，具体涉及一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法。
背景技术
铝型材加工表面处理用水量大，产生的废水多，废水中含有的有害物质持续排放，如不处理会严重影响环境的污染。另外，含镍的工业废水和生活污水，一般采用芬顿法处理，改法特点是将处理的水调节成酸性PH3-5之间，加入过氧化氢和硫酸亚铁，反应生成过氧基、氢氧自由基将络合的镍游离出来；加入苛性碱，调节处理的水呈碱性，生成氢氧化镍沉淀，同时加入聚合氯化铝，在PH7-9之间，生成氢氧化铝胶体吸附氢氧化镍，为加快沉聚效果加入絮凝剂如聚丙烯酰胺等。最佳反应温度在30-50℃，不超过60℃，但是由于的废水在不同季节及生产排放温度不一样，因此必须配套陈放降温、添加降温或加温设备，以控制废水在事宜的温度范围内，增加了废水处理的难度和投资；此外，当水体有有机物时，还必须调节好过氧化氢、硫酸亚铁的添加比例，才能达到较好的处理效果，该方法处理时间一般为2-3小时，处理效率低。该方法一般需添加过量的过氧化氢，处理后的水残留有过氧化氢，产生二次污染。该方法法使用的过氧化氢硫酸亚铁必须有良好的存放条件，易变质、失效，储存成本高。
发明内容
本发明为了克服上述不足之一，提供了一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法，该技术能将废水中镍离子浓度下降到0.07mg/L以下，且对其它金属元素也有协同降低作用，能将废水中六价铬从2.9mg/L下降到0.004mg/L以下,高浓度铝离子下降到0.15mg/L以下。
为了达到上述目的，本发明提供如下的技术方案：
一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法包括以下步骤：
(1)铝酸钠碱液的制备；
(2)往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀并通过检测后，通过在线PH装置，通入酸中和剂，继续搅拌20-30min后，加入絮凝剂进行共沉淀，所得最终上清液即为处理后的可排放废水；
上述步骤(2)在线PH装置调控使含镍废水PH维持在6.5～8.0。
其中，步骤(2)所述的含镍废水的PH值为小于7。
优选地，步骤(1)所述的铝酸钠碱液的制备工艺为：往水中加入氢氧化钠和含铝的液体或固体，充分搅拌均匀，即得铝酸钠碱液。
可选地，添加铝酸钠碱液后使得含镍废水PH不小于11。
可选地，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：50～60mg的含量比例来配制铝酸钠碱液。
优选地，步骤(2)所述的酸中和剂为硫酸、盐酸、硝酸、含铝硫酸的一种或多种。
优选地，步骤(2)所述的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂。
优选地，步骤(2)所述的絮凝剂的添加量为2～6g/L。
优选地，步骤(2)所述的共沉淀的时间为1～2h。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：(1)本发明中通过检测废水中镍含量，即可根据处理lmg的镍添加50～60mg铝的计算比例来配制铝酸钠碱液处理含镍废水，步骤简便，能将废水中的镍浓度由63mg/L下降到0.07mg/L以下，同时对其它的金属元素也有协同降低的作用，将废水中六价铬2.9mg/L下降到0.004mg/L以下,高浓度铝离子下降到0.15mg/L以下，使得含镍废水达到污水排放标准；(2)通过在线PH装置准确调控反应中的PH，使得四羟基合铝酸钠反应完全，加快后续的共沉淀作用；(3)本发明处理方法中不使用氧化剂、还原剂，处理步骤简单，成本低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法包括以下步骤：
(1)铝酸钠碱液的制备；
具体为：往水中加入氢氧化钠和含铝的液体或固体，充分搅拌均匀，即得铝酸钠碱液；另外，还可以为：经过氢氧化钠溶液处理铝型材模具得到的废弃液，或铝型材进行表面氧化处理得到的含铝碱槽的槽液，统称为铝酸钠碱液，在添加铝酸钠碱液时，铝酸钠碱液能将酸性的含镍废水的PH调节不低于11，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：50～60mg的含量比例来配制铝酸钠碱液，以此为计量依据，根据实际处理的检测到的含镍废水中镍总量配制铝酸钠碱液。
(2)在酸性的条件下，往含镍废水中加入上述计量配比的铝酸钠碱液，搅拌均匀并通过检测后，通过在线PH装置，通入酸中和剂，继续搅拌20-30min后，加入絮凝剂进行共沉淀，所得最终上清液即为处理后的可排放废水；
上述步骤(2)在线PH装置调控使含镍废水PH维持在6.5～8.0。
具体为：将在线PH装置的监测探头放入含镍废水中，通过设定PH值在6.5～8.0的范围内，并在电控柜上的仪表中显示PH值数字，进行自动调控，当PH值高于8.0时，自动打开计量泵加酸，当PH达到6.5时，关闭加酸计量泵，使得含镍废水PH准确控制在6.5～8.0的范围内。
其中，步骤(2)所述的含镍废水的PH值小于7；步骤(2)所述的酸中和剂为硫酸、盐酸、硝酸、含铝硫酸的一种或多种；步骤(2)所述的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂；步骤(2)所述的絮凝剂的添加量为2～6g/L；步骤(2)所述的共沉淀的时间为1～2h。
本发明的原理如下：加入铝酸钠碱液后，溶液中氢氧根离子与镍离子生成氢氧化镍沉淀，当铝酸钠碱液将酸性的含镍废水的PH调节不低于11，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：50～60mg的含量比例来配制铝酸钠碱液，以此为计量依据，根据实际处理的检测到的含镍废水中镍总量配制铝酸钠碱液，并通过在线PH装置调控加入硫酸，调节废水使得PH6.5-8.0之间，当PH大于8.0时，会使部分四羟基合铝酸钠中和不完全，排放的废水铝浓度过高，同时发现镍离子浓度也偏高；另外加入聚丙烯酰胺后絮凝比较慢，添加的量也相应增加；在搅拌过程中，四羟基合铝酸钠均匀分布在氢氧化镍胶粒中，在调节废水PH过程中，被酸中和生成氢氧化铝胶粒，氢氧化铝胶粒和氢氧化镍胶粒所带正负电荷相反，通过正负电荷的反应，使得吸附速度加快，促进络合态的镍和碱反应，反应得以继续进行，然后再加入阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂，加快氢氧化铝胶体沉淀，促进固液分离，从而降低废水中的镍。
实施例1
一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法包括以下步骤：
(1)铝酸钠碱液的制备；往水中加入氢氧化钠和含铝的液体或固体，充分搅拌均匀，即得铝酸钠碱液；
(2)检测到含镍废水的PH值为2.0～2.5，往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀，当铝酸钠碱液将酸性的含镍废水的PH调节为11，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：50的含量(mg)比例来配制铝酸钠碱液；将在线PH装置的监测探头放入含镍废水中，通过设定PH值在6.5～8.0的范围内，并在电控柜上的仪表中显示PH值数字，进行自动调控，当PH值高于8.0时，自动打开计量泵加通入硫酸，当PH达到6.5时，关闭加酸计量泵，使得含镍废水PH准确控制在6.5～8.0的范围内，继续搅拌20min后，加入2g/L的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行共沉淀1h，所得最终上清液即为处理后的可排放废水。
实施例2
(1)铝酸钠碱液的制备；收集经过氢氧化钠溶液处理铝型材模具得到的废弃液，即可得到铝酸钠碱液；
(2)检测到含镍废水的PH值为3.5，往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀，当铝酸钠碱液将酸性的含镍废水的PH调节为13.5，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：60的含量(mg)比例来配制铝酸钠碱液；将在线PH装置的监测探头放入含镍废水中，通过设定PH值在6.5～8.0的范围内，并在电控柜上的仪表中显示PH值数字，进行自动调控，当PH值高于8.0时，自动打开计量泵加通入盐酸，当PH达到6.5时，关闭加酸计量泵，使得含镍废水PH准确控制在6.5～8.0的范围内，继续搅拌30min后，加入6g/L的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行共沉淀2h，所得最终上清液即为处理后的可排放废水。
实施例3
(1)铝酸钠碱液的制备；收集铝型材进行表面氧化处理得到的含铝碱槽的槽液，即为铝酸钠碱液；
(2)检测到含镍废水的PH值为4.2，往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀，铝酸钠碱液能将酸性的含镍废水的PH调节为12，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：55的含量(mg)比例来配制铝酸钠碱液；将在线PH装置的监测探头放入含镍废水中，通过设定PH值在6.5～8.0的范围内，并在电控柜上的仪表中显示PH值数字，进行自动调控，当PH值高于8.0时，自动打开计量泵加通入硝酸，当PH达到6.5时，关闭加酸计量泵，使得含镍废水PH准确控制在6.5～8.0的范围内，继续搅拌25min后，加入4g/L的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行共沉淀2h，所得最终上清液即为处理后的可排放废水。
对比例1
一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法包括以下步骤：
(1)铝酸钠碱液的制备；往水中加入氢氧化钠和含铝的液体或固体，充分搅拌均匀，即得铝酸钠碱液；
(2)检测到含镍废水的PH值为2.0～2.5，往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀，铝酸钠碱液能将酸性的含镍废水的PH调节为10，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：35的含量(mg)比例来配制铝酸钠碱液；手动抽样检测含镍废水的PH，调控使得含镍废水PH准确控制在6.5～8.0的范围内，继续搅拌20min后，加入2g/L的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行共沉淀1h，所得最终上清液即为处理后的可排放废水。
对比例2
一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法包括以下步骤：
(1)铝酸钠碱液的制备；往水中加入氢氧化钠和含硫酸铝的液体，充分搅拌均匀，即得铝酸钠碱液；
(2)检测到含镍废水的PH值为2.0～2.5，往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀，铝酸钠碱液能将酸性的含镍废水的PH调节为12，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：55的含量(mg)比例来配制铝酸钠碱液。以此为计量依据，根据实际处理的检测到的含镍废水中镍总量配制铝酸钠碱液；检测到PH值在10～14的范围内，继续搅拌20min后，加入2g/L的阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂进行共沉淀1h，所得最终上清液即为处理后的可排放废水。
含镍废水处理前，检测到废水中的镍浓度为63mg/L，六价铬离子浓度为2.9mg/L，通过上述实施例1～3和对比例1～2的方法进行处理，将上述实施例1～3和对比例1～2得到的处理后的可排放废水为样品，检测废水中总镍、六价铬离子、铝离子的浓度，重复试验3次，计算平均值，结果记录如下表1。
表1
由表1可见，通过本发明的处理方法处理铝型材含镍废水，将废水中的镍浓度由63mg/L下降到0.07mg/L及以下，将废水中六价铬从2.9mg/L下降到0.004mg/L及以下，高浓度铝离子下降到0.15mg/L及以下，总镍的去除率为99％以上，而对比例1手动检测调节废水中的PH，可能无法准确投加调节废水中的PH，且添加铝酸钠溶液时含内废水中的调节PH为10，按照镍：铝1：35的含量(mg)比例来配制铝酸钠碱液，因为该对比例1中的PH控制与添加铝含量与实施例3有较大的区别，最终的处理效果不同且效果不如实施例3的理想；对比例2中调废水处理过程中的PH在10～14的范围内，络合态的镍在PH10-14很难全部被氢氧根夺取，使得最终的镍处理效果较差，因此，本发明的且氢氧化钠和铝的质量比和pH控制会对整体的处理效果有较大的影响。
在另一个对比例中，一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法包括以下步骤：
(1)在酸性2.0～4.0条件下，在含镍废水中加入氧化剂进行氧化反应，所述的氧化剂为次氯酸钠且添加量为80mg/L；
(2)往氧化后的含镍废水中加入氢氧化钠，使得含镍废水的Ph为9.0～11.0，,然后加入质量浓度为300mg/L的磷酸，静置沉淀20min；
(3)往步骤(2)沉淀后的含镍废水中加入50mg/L的聚合硫酸铁，继续共沉淀1～2h，最终上清液为处理后可排放的废水。
此方法处理得到的结果分析为：需要添加一定量的氧化剂破坏含镍废水中络合状态的有机络合物，利用磷酸根离子去除镍离子，结果使得废水中总镍的浓度为0.2mg/L,虽然总镍去除率达到99.68％，符合含镍废水处理出水的总镍浓度可达标排放标准，但是其处理方法与本发明相比，需要加入氧化剂进行处理，结果也没有本发明的处理结果显著，此方法处理后的含镍废水中铬粒子的浓度为25.8mg/L，而本发明能将废水中六价铬从2.9mg/L下降到0.004mg/L及以下，对其它的金属元素也有协同降低的作用；另外，此方法聚合硫酸铁成本较高，因此，本发明的处理步骤简洁，容易操作，且处理结果明显，成本较低。
综合上，本发明的含镍废水处理方法能有效降低镍含量并协调降低其它金属的含量，使得污水符合排放标准，且处理方法简单，成本低。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的技术而没有不必要的细节，以避免模糊方法。该描述仅提供示例方法，并且不限制权利要求的范围，适用性。相反，前面对方法的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对方法进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)铝酸钠碱液的制备；
(2)往含镍废水中加入上述的铝酸钠碱液，搅拌均匀并通过检测后，通过在线PH装置，通入酸中和剂，继续搅拌20-30min后，加入絮凝剂进行共沉淀，所得最终上清液即为处理后的可排放废水；
且上述步骤(2)在线PH装置调控使含镍废水PH维持在6.5～8.0。
2.根据权利要求1所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的含镍废水的PH值小于7。
3.根据权利要求1所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，步骤(1)所述的铝酸钠碱液的制备工艺为：往水中加入氢氧化钠和含铝的液体或固体，充分搅拌反应均匀，即得铝酸钠碱液。
4.根据权利要求1所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，添加铝酸钠碱液后使得含镍废水PH不小于11。
5.根据权利要求4所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，根据含镍废水中的镍含量来配制铝酸钠碱液，即按照镍：铝1：50～60mg的含量比例来配制铝酸钠碱液。
6.根据权利要求1所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的酸中和剂为硫酸、盐酸、硝酸、含铝硫酸的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的絮凝剂为阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂。
8.根据权利要求1所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的絮凝剂的添加量为2～6g/L。
9.根据权利要求1～8任一项所述的铝型材表面处理含镍废水的处理方法，其特征在于，步骤(2)所述的共沉淀的时间为1～2h。
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