CN111392962A - 一种锌镍合金电镀废水的处理设备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锌镍合金电镀废水的处理设备，包括从前到后依次连接的集水调节池、第一pH调节池、紫外催化氧化反应池、第二pH调节池、混凝反应池、混合池、沉淀池和污泥压滤机。本发明对传统锌镍合金电镀废水处理工艺进行优化，新增紫外催化湿式氧化技术，将锌镍合金电镀废水中的络合剂进行降解并去除，使得水中锌和镍以离子态的形式释放，再通过加碱和重金属捕捉剂沉淀的方式加以去除，保证尾水排放稳定达标。
Description
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种锌镍合金电镀废水的处理设备及工艺。
背景技术
合金电镀是近年来快速发展的一种表面处理技术，它含有两种或两种以上金属镀层，相比于单金属镀层具有硬度高、致密度高、耐磨、耐蚀、耐高温性强、易焊且美观的特点。其中Zn-Ni合金近10年得到了广泛应用，其合金镀层的耐蚀性比锌镀层高7～10倍，外观可保持10年不变，且氢脆敏感性很小，尤其在恶劣大气和海洋环境中表现出优异的耐蚀性。由于锌和镍的性质相差很大，两者的析出电位相差较远。为满足锌镍在镀层中的稳定及共沉积作用，通常需要投加调节两种金属离子析出电位的络合剂和配位剂，使电势较正金属的平衡电势负移，从而使电势相差大的两种金属的平衡电势接近，使两种金属更好地共沉积。
锌镍合金电镀废水通常来自于镀件的漂洗过程和残留槽液，据检测，碱性锌镍合金镀液主要含有锌离子、镍离子、氢氧化钠、三乙醇胺、镍络合剂等。由于添加了配位剂使金属离子以络合物形式存在，采用常规的加碱沉淀方式对废水进行处理时，一般难以达到处理标准的要求。锌镍合金电镀废水现有处理工艺一般采用与其他水大水量稀释后混合排放，或单独采用重金属捕捉剂进行处理后混入综合水中统一处理。
由于镍为一类污染物，在车间排放口就需达到排放标准，采用大水量稀释处理方式从根本上没能解决问题，同时增大后续处理难度，在水资源利用方面也存在浪费现象；采用重金属捕捉剂处理的废水暂时可以达到排放要求，但水中重金属络合剂并未去除，此类废水随后进入综合水进行统一处理时，该重金属络合剂还会再次结合综合水中重金属，使综合水处理难度增加，处理稳定性下降。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锌镍合金电镀废水的处理设备及工艺，能够有效去除锌镍合金电镀废水中的重金属络合剂，提高后续综合废水处理系统运行的稳定性，保证尾水排放稳定达标。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种锌镍合金电镀废水的处理设备，包括从前到后依次连接的集水调节池、第一pH调节池、紫外催化氧化反应池、第二pH调节池、混凝反应池、混合池、沉淀池和污泥压滤机；第一pH调节池内添加有第一pH调节剂，用于将废水pH 值调节至4，在pH为4的条件下，紫外催化氧化效果最优；紫外催化氧化反应池内添加有氧化剂和催化剂，紫外催化氧化反应池上设有紫外线发生器；第二 pH调节池内添加有第二pH调节剂，第二pH调节剂用于将废水pH调节至7.0-7.5 弱碱性；混凝反应池内添加有重金属捕捉剂；混合池内添加有絮凝剂。
由于锌镍合金电镀时添加了配位剂使金属离子以络合物形式存在，本发明利用紫外催化湿式氧化技术(UV-CWOP)进行破络，使锌和镍以离子形式存在， UV-CWOP具体机理如下：
紫外线发生器能辐射出高强紫外线，高能光子可以直接光降解废水中有机物，使之断键矿化；同时高能光子还可以敏化难降解有机物，使之处于不稳定的敏化状态，有利于进一步降解。再加入氧化剂和催化剂对有机物进行催化氧化。紫外催化氧化反应池同时引入紫外光、催化剂和氧化剂，利用它们的协同作用产生O·、OH·等自由基，实现高级氧化，将废水中有机污染物彻底分解成CO2和水等无害成份，并同时除臭、脱色及杀菌消毒。具体反应步骤如下式：
锌镍合金电镀废水中的络合剂成分复杂，在UV-CWOP氧化过程中，将络合剂氧化到可降解的中间态即可，通过中间产物分析，可以在氧化过程中氧化 COD≤200mg/L，达到破络的目的，重金属以离子态形式存在于废水中，再通过调节pH值调节为弱碱性和并加入重金属捕捉剂沉淀后，进入混合池加入絮凝剂，生成不溶于水的大颗粒絮凝物，最后经过沉淀池。符合排放标准的出水经沉淀池后排放，沉淀池污泥经过污泥压滤机，污泥压成干泥后交有资质单位委外处置。
进一步，所述第一pH调节剂为硫酸；所述第二pH调节内添加有氢氧化钠。
再进一步，所述氧化剂包括过氧化氢、空气、氧气和过氧乙酸中的一种或几种；所述催化剂为铁系催化剂，具体为七水合硫酸亚铁，以提高氧化效率。
进一步，所述重金属捕捉剂为HMC-M2。重金属捕捉剂的原理是与金属离子发生螯合沉淀反应，生成不溶于水的螯合沉淀，从而达到去除金属离子的效果。
再进一步，还包括缓冲池，缓冲池设置在第二pH调节池和混凝反应池之间，缓冲池用于控制排放至混凝反应池的废水的出水量。控制出水量主要根据日处理量进行调控，其作用保证出水调节达到均质作用。
进一步，所述混合池包括第一混合池和第二混合池，絮凝剂包括第一絮凝剂和第二絮凝剂；第一混合池添加有第一絮凝剂，第一絮凝剂为PAC；第二混合池添加有第二絮凝剂，第二絮凝剂为PAM。PAC为聚合氯化铝，对水中胶体和颗粒物具有高度电中和及桥联作用，并可强力去除微有毒物及重金属离子，性状稳定。PAM为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力。第一混合池的作用为形成絮体，第二混合池作用为将第一混合池形成的絮体聚合成大颗粒絮凝物，方便絮凝物在后续步骤中沉淀。
锌镍合金电镀废水的处理设备的工艺，包括以下步骤：
1)锌镍合金废水经过管道进入集水调节池进行水质均质调节；
2)锌镍合金废水在集水调节池出水后，进入第一pH调节池，加入第一pH 调节剂将锌镍合金废水pH调节至4后，输送至紫外催化氧化反应池；
3)锌镍合金废水进入紫外催化氧化反应池后，辐射紫外线，并加入氧化剂和催化剂，待反应至COD≤200mg/L后，将锌镍合金废水排至第二pH调节池；
4)锌镍合金废水进入第二pH调节池后，加入第二pH调节剂，将锌镍合金废水pH调节至7.0-7.5后，输送至缓冲池；
5)缓冲池控制锌镍合金废水的出水量，排放至混凝反应池，加入重金属捕捉剂；
6)锌镍合金废水在混凝反应池排出后，进入到第一混合池，并加入PAC后搅拌，停留900s后将液体排放至第二混合池，再加入PAM，停留900s；其中，搅拌速率为500r/min
7)取第二混合池的上层液体排放至沉淀池，再取沉淀池的上层清液排放至外界，如清水池，沉淀池的下层污泥运送至污泥压滤机。
进一步，步骤1)中，均质的转速为62r/min。
再进一步，步骤3)中，紫外线发生器同步辐射UV值为254nm和185nm 的紫外线。
进一步，步骤5)中，反应时间为1h。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明对传统锌镍合金电镀废水处理工艺进行优化，新增紫外催化湿式氧化技术，将锌镍合金电镀废水中的络合剂进行降解并去除，使得水中锌和镍以离子态的形式释放，再通过加碱和重金属捕捉剂沉淀的方式加以去除，保证尾水排放稳定达标。
附图说明
图1为本发明的工艺路线图。
图中：1、气源；2、水源；3、集水调节池；4、第一pH调节池；41、硫酸桶；5、紫外催化氧化反应池；51、催化剂桶；52、氧化剂桶；6、第二pH调节池；61、液碱桶；7、缓冲池；8、混凝反应池；81、重金属捕捉剂桶；9、第一混合池；91、PAC桶；10、第二混合池；101、PAM桶；11、沉淀池；12、污泥压滤机；13、清水池。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1所示，一种锌镍合金电镀废水的处理设备，包括从前到后依次连接的集水调节池3、第一pH调节池4、紫外催化氧化反应池5、第二pH调节池6、混凝反应池8、混合池、沉淀池11和污泥压滤机12；第一pH调节池4内添加有第一pH调节剂，用于将废水pH值调节至4；紫外催化氧化反应池5内添加有氧化剂和催化剂，紫外催化氧化反应池5上设有紫外线发生器；第二pH调节池6内添加有第二pH调节剂，第二pH调节剂用于将废水pH调节至弱碱性；混凝反应池8内添加有重金属捕捉剂；混合池内添加有絮凝剂。
进一步，所述第一pH调节剂为硫酸，用于将废水pH值调节至4，硫酸放置在硫酸桶41内，利用提升泵将硫酸从硫酸桶41运送至第一pH调节池4；第二pH调节剂包括氢氧化钠，碱液放置在液碱桶61内，利用提升泵将碱液从液碱桶61运送至第二pH调节池6。
再进一步，所述氧化剂包括过氧化氢、空气、氧气和过氧乙酸中的一种或几种；所述催化剂为七水合硫酸亚铁。氧化剂和催化剂分别放置在氧化剂桶52 和催化剂51桶，均是利用提升泵分别将氧化剂和催化剂运送至紫外催化氧化反应池5。
进一步，所述重金属捕捉剂为HMC-M2。重金属捕捉剂放置在重金属捕捉剂桶81，利用提升泵将重金属捕捉剂运送至混凝反应池8。
再进一步，还包括缓冲池7，缓冲池7设置在第二pH调节池6和混凝反应池8之间，缓冲池7用于将排放至混凝反应池8的废水的出水量控制在1m3/h。
进一步，所述混合池包括第一混合池9和第二混合池10，絮凝剂包括第一絮凝剂和第二絮凝剂；第一混合池9添加有第一絮凝剂，第一絮凝剂为PAC，放置在PAC桶91；第二混合池10添加有第二絮凝剂，第二絮凝剂为PAM，放置在PAM桶101。
特别地，最后经过沉淀池11处理的上层清液可以排放至清水池13，在清水池13储存并接受水质检查。
具体地，设备中还需要引入水源2和气源1，从图1中可以看出，气源1中的空气在液碱桶61、第一pH调节池4、紫外催化氧化反应池5、第二pH调节池6、混凝反应池8、第一混合池9和第二混合池10中流通，保证在上述设备中的反应是在曝气的过程中进行，主要起混匀水质作用，防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的。从而保证池内微生物在充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解的作用。
在硫酸桶41、催化剂桶51、氧化剂桶52、液碱桶61、重金属捕捉剂桶81、 PAC桶91和PAM桶101中需要加入水源中的自来水和对应的试剂及时补充桶内液体。
实施例1
取江苏某大型电镀厂的锌镍合金电镀废水作为试验对象，原水水质如下表。
表1锌镍合金电镀废水处理前的水质数据
使用本发明提供的锌镍合金电镀废水的处理设备对废水进行处理，锌镍合金电镀废水的处理设备的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)锌镍合金废水经过管道进入集水调节池3进行水质均质调节；其中，均质的转速为62r/min；
2)锌镍合金废水在集水调节池3出水后，进入第一pH调节池4，在曝气的作用下，加入2mol/L硫酸将锌镍合金废水pH调节至4后，输送至紫外催化氧化反应池5；
3)锌镍合金废水进入紫外催化氧化反应池5后，辐射紫外线，并加入1mol/L 过氧化氢和七水合硫酸亚铁，待反应至COD为200mg/L以下后，将锌镍合金废水排至第二pH调节池6；其中，紫外线发生器同步辐射UV值为254nm和 185nm的紫外线。
4)锌镍合金废水进入第二pH调节池6后，加入1mol/L氢氧化钠，将锌镍合金废水pH调节至7.0后，输送至缓冲池7；
5)缓冲池7控制锌镍合金废水的出水量为1m3/h后，排放至混凝反应池8，加入HMC-M2重金属捕捉剂，反应时间为0.5h；
6)锌镍合金废水在混凝反应池8排出后，进入到第一混合池9，并加入0.5 mol/LPAC后搅拌，停留900s后将液体排放至第二混合池10，再加入0.02 mol/LPAM，停留900s；其中，搅拌速率为84r/min
7)取第二混合池10的上层液体排放至沉淀池11，再取沉淀池11的上层清液排放至清水池13，沉淀池11的下层污泥运送至污泥压滤机12。
取清水池13经过处理后的水进行水质检查，数据如下表：
表2锌镍合金电镀废水处理后的水质数据
根据表1和表2的数据可知，锌镍合金电镀废水处理后，有机物污染情况、总镍含量、悬浮物含量以及色度均下降了，根据《钢铁工业水污染物排放标准(GB13456-2012)》，总镍含量最高允许排放浓度为1.0mg/L，pH一级标准范围为6-9，色度(稀释倍数)的最高允许排放最高浓度为50mg/L(一级标准)、 80mg/L(二级标准)，悬浮物(SS)的最高允许排放最高浓度为70mg/L(一级标准)和200mg/L(二级标准)，CODcr的最高允许排放最高浓度为100mg/L (一级标准)和150mg/L(二级标准)。即经过处理后的废水符合排放标准，本发明提供的锌镍合金电镀废水的设备及工艺，能有效去除锌镍合金电镀废水中的重金属络合剂，提高后续综合废水处理系统运行的稳定性，保证尾水排放稳定达标。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种锌镍合金电镀废水的处理设备，其特征在于，包括从前到后依次连接的集水调节池、第一pH调节池、紫外催化氧化反应池、第二pH调节池、混凝反应池、混合池、沉淀池和污泥压滤机；第一pH调节池内添加有第一pH调节剂，第一pH调节剂用于将废水pH值调节至4；紫外催化氧化反应池内添加有氧化剂和催化剂，紫外催化氧化反应池上设有紫外线发生器；第二pH调节池内添加有第二pH调节剂，第二pH调节剂用于将废水pH调节至7.0-7.5；混凝反应池内添加有重金属捕捉剂；混合池内添加有絮凝剂。
2.如权利要求1所述的锌镍合金电镀废水的处理设备，其特征在于，所述第一pH调节剂为硫酸；第二pH调节剂为氢氧化钠。
3.如权利要求1所述的锌镍合金电镀废水的处理设备，其特征在于，所述氧化剂包括过氧化氢、空气、氧气和过氧乙酸中的一种或几种；所述催化剂为铁系催化剂。
4.如权利要求1所述的锌镍合金电镀废水的处理设备，其特征在于，所述重金属捕捉剂为HMC-M2。
5.如权利要求1所述的锌镍合金电镀废水的处理设备，其特征在于，还包括缓冲池，缓冲池设置在第二pH调节池和混凝反应池之间。
6.如权利要求1所述的锌镍合金电镀废水的处理设备，其特征在于，所述混合池包括第一混合池和第二混合池，絮凝剂包括第一絮凝剂和第二絮凝剂；第一混合池添加有第一絮凝剂，第一絮凝剂为PAC；第二混合池添加有第二絮凝剂，第二絮凝剂为PAM。
7.如权利要求1-6任一所述的锌镍合金电镀废水的处理设备的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)锌镍合金废水经过管道进入集水调节池进行水质均质调节；
2)锌镍合金废水在集水调节池出水后，进入第一pH调节池，加入第一pH调节剂将锌镍合金废水pH调节至4后，输送至紫外催化氧化反应池；
3)锌镍合金废水进入紫外催化氧化反应池后，辐射紫外线，并加入氧化剂和催化剂，待反应至COD≤200mg/L后，将锌镍合金废水排至第二pH调节池；
4)锌镍合金废水进入第二pH调节池后，加入第二pH调节剂，将锌镍合金废水pH调节至7.0-7.5后，输送至混凝反应池；
5)待锌镍合金废水排放至混凝反应池后，加入重金属捕捉剂；
6)锌镍合金废水在混凝反应池排出后，进入到混合池，搅拌；
7)取混合池的上层液体排放至沉淀池，再取沉淀池的上层清液排放至外界，沉淀池的下层污泥运送至污泥压滤机。
8.如权利要求7任一所述的锌镍合金电镀废水的处理设备的工艺，其特征在于，步骤1)中，均质的转速为62r/min。
9.如权利要求7任一所述的锌镍合金电镀废水的处理设备的工艺，其特征在于，步骤3)中，紫外线发生器同步辐射UV值为254nm和185nm的紫外线。
10.如权利要求7任一所述的锌镍合金电镀废水的处理设备的工艺，其特征在于，步骤5)中，反应时间为1h。
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