CN113233696A - 一种塑料电镀化学镍废水处理系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑料电镀化学镍废水处理系统及其方法，该系统包括包括化学镍废水收集池，镍金属回收模块、水回用模块和后处理模块，所述化学镍废水收集池与所述镍金属回收模块相互连通，所述镍金属回收模块的出水口与水回用模块相连接，所述水回用模块的浓废水端则连接至所述后处理模块；所述镍金属回收模块为鳌合型阳离子交换树脂，所述水回用模块包括依次串联连接的强酸型阳离子交换树脂，弱碱性阴离子交换树脂，凝胶强酸性阳离子交换树脂和凝胶强碱性阴离子交换树脂，所述水回用模块的出水分别连接至水回用储水桶和树脂再生用水储桶。上述系统及其方法能够保证回用水电导率持续稳定小于50us/cm，且能够进行物质回收再利用，节约资源，降低成本。

Description

一种塑料电镀化学镍废水处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种塑料电镀化学镍废水处理系统及其方法。
背景技术
塑料电镀排放的废水中总磷主要来自于化学镍废水中的次磷酸根、亚磷酸根，氨氮主要来自于化学镍废水中的铵根离子(NH4 +)，化学镍废水中还含有柠檬酸根等有机物强络合剂，如果废水不经过分质分流，分类处理，只采用传统物化处理方法，因强络合剂柠檬酸根等存在，废水中重金属沉淀困难，水处理后的外排水很难连续稳定达标排放。
现有化学镍废水处理技术以末端达标排放为目的，相关的专利也很多，但金属回收和水回用技术运用缺乏，对可再生资源的循环利用重视不够。随着国家对清洁生产，排污许可制和提升危险废物污染防治水平的重视，单一的水处理技术已不能满足要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种塑料电镀化学镍废水处理系统及其方法。
本发明通过以下技术方案来实现：一种塑料电镀化学镍废水处理系统，包括化学镍废水收集池、镍金属回收模块、水回用模块和后处理模块，所述化学镍废水收集池的出水管与所述镍金属回收模块的进水口相互连通，所述镍金属回收模块的出水口与水回用模块相连接，所述水回用模块的浓废水端则连接至所述后处理模块；其中，所述镍金属回收模块为鳌合型阳离子交换树脂，所述水回用模块包括依次串联连接的强酸型阳离子交换树脂，弱碱性阴离子交换树脂，凝胶强酸性阳离子交换树脂和凝胶强碱性阴离子交换树脂，所述水回用模块的出水分别连接至水回用储水桶和树脂再生用水储桶。
较佳的，所述镍金属回收模块包括第一螯合型阳离子交换树脂和第二鳌合型离子交换树脂，所述出水管包括第一出水管和第二出水管，所述第一出水管与所述第一鳌合型离子交换树脂相连接，所述第二出水管则连接于所述第一和第二螯合型阳离子交换树脂之间。
较佳的，所述后处理模块包括除氨模块，除磷模块，生化模块和物化达标处理模块，所述除氨模块分别与所述强酸型阳离子交换树脂和所述凝胶强酸性阳离子交换树脂相连接，所述除磷模块则分别与所述弱碱性阴离子交换树脂和所述凝胶强碱性阴离子交换树脂相连接，所述除氨模块与所述除磷模块的出水口分别连接至所述生化模块，所述生化模块的出水口则连接至所述物化达标处理模块。
较佳的，所述生化模块包括有生化池，所述生化池的上半部装有海绵层，所述海棉层用网格固定。
较佳的，所述生化池底部装有至少一组曝气装置。
本发明还提供了一种塑料电镀化学镍废水处理方法，包括步骤如下：
(1)将电镀槽中的化学镍废水排入化学镍废水收集池中；
(2)所述化学镍废水收集池内的废水抽至镍金属回收模块内，所述镍金属回收模块为鳌合型离子交换树脂，所述鳌合型离子交换树脂内吸附的浓水流入镍脱附液收集池内；
(3)所述镍金属回收模块的出水流入水回用模块内，出水依次经过串联连接的强酸型阳离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂、凝胶强酸性阳离子交换树脂和凝胶强碱性阴离子交换树脂进行离子交换处理，处理后的出水流入水回用储水桶或树脂再生用水储桶其中之一。
较佳的，废水处理方法还包括步骤如下：
(4)除氨处理或除磷处理：
对所述强酸型阳离子交换树脂和所述凝胶强酸性阳离子交换树脂端的浓水和洗柱水采用气提法或膜法进行除氨处理；
对所述弱碱性阴离子交换树脂和所述凝胶强碱性阴离子交换树脂的浓水和洗柱水进行除磷处理，加入酸性物质调节其PH值为2.5～3.5，加入氧化剂氧化和除磷剂进行化学反应，调节PH为5.0～6.0，再加入适量PAM，通过沉淀池进行沉淀除磷；
(5)生化处理：
将除氨处理、除磷处理后的废水和除油除蜡废水排入生化模块内，通过生化池上半部所固定的海绵层载体上的微生物群去除废水中有机物；
(6)物化达标处理：
将生化处理后的水排入物化达标处理模块，经过二级沉淀，加入PAC和PAM，达标后排放。
较佳的，所述除氨处理采用气提法，在所收集浓水和洗柱水内加碱调节PH至10.5～11.5，之后将其加热至40～50摄氏度，其加热热源来自镍脱附液收集池中硫酸镍蒸发结晶装置蒸汽余热的二次利用。
较佳的，当电导仪所显示的树脂透过水电导率小于50us/cm时，关闭树脂再生用水储桶的进水口，经过树脂处理后的出水流入水回用储水桶中回用；当树脂透过水电导率大于50us/cm，且小于750us/cm时，关闭所述水回用储水桶的进水口，经过树脂处理后的出水收集至树脂再生用水储桶中作为再生洗柱水使用；当树脂出水电导率大于750us/cm时，停止树脂产水，对整组树脂进行再生。
较佳的，所述镍金属回收模块包括串联的第一螯合型阳离子交换树脂和第二鳌合型离子交换树脂，当所述第一鳌合型离子交换树脂达到吸附终点时，切换阀门，第一出水管关闭，第二出水管打开，化学镍废水收集池内的废水直接从第二出水管流入所述第二鳌合型离子交换树脂进行吸附。
本发明的塑料电镀化学镍废水处理系统及其方法能够保证回用水电导率持续稳定小于50us/cm的工艺控制要求，同时，该回用装置能够有效对金属，水和其他物质进行回收再利用，节约资源，降低成本；此外，上述水回用模块的树脂吸附能力强，产水多，确保制备纯水的回用，同时能够大幅度减少树脂脱附再生和树脂柱清洗产生的废水排放量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术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它附图。
图1和图2是本发明的连接结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对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。基于本发明的实施例，本领域普通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。
一种塑料电镀化学镍废水处理系统，包括化学镍废水收集池1，镍金属回收模块2、水回用模块3和后处理模块4，该化学镍废水收集池1的出水管与该镍金属回收模块2的进水口相互连通，该镍金属回收模块2的出水口与水回用模块3相连接，水回用模块3的浓废水端则连接至上述后处理模块4。
该镍金属回收模块2包括两柱相串联连接的第一螯合型阳离子交换树脂21和第二鳌合型离子交换树脂22，上述化学镍废水收集池1的出水管包括第一出水管11和第二出水管12，该第一出水管11与第一鳌合型离子交换树脂21相连接，第二出水管12的出水口则连接于两螯合型阳离子交换树脂之间，其中，该第一出水管11和第二出水管12上安装有阀门，通过阀门交替打开或关闭来控制其中一出水管与其中一鳌合型离子交换树脂的连通；上述第一鳌合型离子交换树脂21和第二鳌合型离子交换树脂22的出水端与中间水槽27连接，两鳌合型交换树脂的浓水端(即含镍金属端的废水)则分别连接至镍脱附液收集池23，此外，上述鳌合型离子交换树脂脱附和转型的洗柱水中含有少量镍离子，因此，上述第一鳌合型离子交换树脂21和第二鳌合型离子交换树脂22的脱附液洗柱水排入末端的镍物化系统收集池24内，由于镍是一类污染物，镍分系物化处理后，再达标排放。
上述水回用模块3包括依次串联连接的强酸型阳离子交换树脂31，弱碱性阴离子交换树脂32，凝胶强酸性阳离子交换树脂33和凝胶强碱性阴离子交换树脂34，上述中间水槽27利用泵与水回用模块的强酸型阳离子交换树脂31进行连接，中间水槽27内的废水通过泵的运行将其抽至强酸型阳离子交换树脂31的进水口，上述强酸型阳离子交换树脂31为大孔阳离子交换树脂，例如其为大孔结构的苯乙烯-二乙烯苯共聚体上带有磺酸基(-SO3H)的阳离子交换树脂，该弱碱性阴离子交换树脂32为大孔弱碱丙烯酸系阴离子交换树脂，其是一种在丙烯酸基体上带有叔胺基团[-N(CH3)2]的阴离子交换树脂，采用该树脂交换效率高，产水多，树脂本身再生清洗用水少，该阴离子交换数值的理化参数如下表所示：
指标名称 弱碱性阴离子交换树脂
质量全交换容量mmol/g ≥8.8
体积交换容量mmol/ml ≥2.6
含水量％ 50-60
湿视密度g/ml 0.65-0.80
湿真密度g/ml 1.05-1.15
粒度0.45-1.25mm％ ≥95
有效粒径mm 0.40-0.70
均一系数 ≤1.4
渗磨圆球率％ ≥90
外观 乳黄色不透明球状颗粒
进一步的，上述强络合电镀废水回用装置还包括水回用储水桶35和树脂再生用水储桶36，中间水槽的水经过上述强酸型阳离子交换树脂31、弱碱性阴离子交换树脂32、凝胶强酸性阳离子交换树脂33和凝胶强碱性阴离子交换树脂34处理后的出水流入水回用储水桶35或树脂再生用水储桶36内。具体来说，上述树脂连接有电导仪，利用该电导仪控制水回用模块的树脂吸附终点，当树脂透过水电导率小于50us/cm时，经过树脂处理后的出水流入水回用储水桶35中，将该水回用储水桶35的水用于生产线用水回用；当树脂透过水电导率大于50us/cm，且小于750us/cm时，串联的树脂出水不回用，切换阀门收集树脂出水至树脂再生用水储桶36中作为上述各个串联树脂的再生洗柱水使用；当树脂出水电导率大于750us/cm时，停止树脂产水工作，对整组树脂进行再生，保证回用水电导率持续稳定小于50us/cm的工艺控制要求。水回用模块的设计，使得每个功能模块不仅可用于化学镍废水处理，还可用于表面处理生产线产生的其他各类废水处理，可实现金属回收回用、水回用、高氨废水除氨，含磷废水除磷、含高络合物有机物废水生化处理、末端综合废水物化达标处理，最终确保塑料电镀排放废水的镍金属回收回用、水回用、外排水达标排放；同时，该回处理系统能够有效对金属和水进行回收再利用，节约资源，降低成本，且产水多，能够确保制备纯水的回用，同时能够大幅度减少树脂脱附再生和树脂柱清洗产生的废水排放量。
此外，上述后处理模块4包括除氨模块41，除磷模块42，生化模块43和物化达标处理模块44，该除氨模块41分别与强酸型阳离子交换树脂31和凝胶强酸性阳离子交换树脂33相连接，该除氨模块41用来收集强酸型阳离子交换树脂31和凝胶强酸性阳离子交换树脂33的浓水和洗柱水；该除磷模块42则分别与弱碱性阴离子交换树脂32和凝胶强碱性阴离子交换树脂34相连接，该除磷模块42用来收集弱碱性阴离子交换树脂32和凝胶强碱性阴离子交换树脂34的浓水和洗柱水，该除磷模块42包括含磷废水PH调节池，通过加入氧化剂氧化和铁盐类除磷剂，调PH＝5.0～6.0，加适量PAM，通过沉淀法除磷；生化模块43包括生化池，上述除氨模块41和除磷模块42的废水(当然也包括除油废水、除蜡废水等各类有机废水)排入生化池中进行生化处理，进一步生物降解COD、NH3-N、TP等物质，该生化池能够采用生物接触氧化法或淹没式生物滤池，生化池的上半部装两米以上厚的海绵层，海棉层上下用网格固定，防止曝气时，海绵漂浮流走，将该海绵层作为生化微生物细菌的载体，同时制造厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生菌群的组合，COD、NH3-N、TP去除效率高，此外，该生化池底装有一组曝气装置，其具有占地面积小，设备结构简单，运行成本低的特点，通过海绵层载体上的微生物群高效生物降解去除废水中大量有机物，并使废水失去强络合性，后续物化沉淀效果好；除氨、除磷、生物降解破络生化处理后的废水排入末端物化达标处理模块44，经过简单的物化处理，无需加破络剂和重捕剂，只需加少量的PAC和PAM，二级沉淀后，在线监测，废水达标排放。
一种塑料电镀化学镍废水处理方法，其步骤如下：
(1)将电镀槽中的化学镍废水排入化学镍废水收集池1中。
(2)化学镍废水收集池1内的废水泵入镍金属回收模块2内，镍金属回收模块2包括两柱相串联连接的第一螯合型阳离子交换树脂21和第二鳌合型离子交换树脂22，第二出水管12的阀门关闭，废水通过第一出水管11进入单独的第一螯合型阳离子交换树脂21内进行镍吸附，吸附的浓水流入镍脱附液收集池23内，经过电解净化除杂，真空蒸发结晶提纯，制成电镀级硫酸镍结晶盐，重新补加镍槽回用，从而实现镍金属盐回收回用，第一鳌合型离子交换树脂21吸附后的出水则由第一鳌合型离子交换树脂通过第二鳌合型离子交换树脂后进入中间水槽27内。
对第一鳌合型离子交换树脂21的入口和出口取水样分析，通过分析化验水样Ni2+浓度变化来判定树脂吸附终点，若到达吸附终点，切换阀门，第一出水管11关闭，打开第二出水管12，化学镍废水收集池1内的废水从第二出水管12流入第二鳌合型离子交换树脂22单独工作，此时，后柱变前柱，二柱树脂交替串联工作，从而始终保证金属回收模块的鳌合型离子交换树脂可以正常吸附镍，确保经过镍金属回收模块树脂处理后的出水中镍离子含量<1ppm。此外，对上述第一螯合型阳离子交换树脂21用10％～20％浓度的硫酸液脱附清洗，使得第一螯合型阳离子交换树脂21清洗转型后恢复吸附功能，实现镍金属回收模块能够持续进行水处理的功能。
(3)中间水槽27内的处理水流入水回用模块3，该处理水依次经过串联连接的强酸型阳离子交换树脂31、弱碱性阴离子交换树脂32、凝胶强酸性阳离子交换树脂33和凝胶强碱性阴离子交换树脂34进行离子交换处理，处理后的出水流入水回用储水桶35或树脂再生用水储桶36其中之一；用电导仪控制水回用模块的吸附终点，当电导仪所显示的树脂透过水电导率小于50us/cm时，关闭树脂再生用水储桶26的进水口，经过树脂处理后的出水流入水回用储水桶25中，将该水回用储水桶25的水用于化学镍清洗水回用；当树脂透过水电导率大于50us/cm，且小于750us/cm时，切换阀门，树脂出水此时收集至树脂再生用水储桶26中作为上述各个串联树脂的再生洗柱水使用；当树脂出水电导率大于750us/cm时，停止树脂产水工作，对整组树脂进行再生。
进一步的，上述强酸型阳离子交换树脂21和凝胶强酸性阳离子交换树脂23能够吸附水中钠离子和铵根离子等阳离子，当树脂脱附再生时，利用5％～10％硫酸液再生，强酸型阳离子交换树脂31和凝胶强酸性阳离子交换树脂33的浓水和洗柱水排入除氨模块41中；上述弱碱性阴离子交换树脂22和凝胶强碱性阴离子交换树脂24能够吸附化学镍废水中的次磷酸根、亚磷酸根、柠檬酸根等阴离子，当树脂脱附再生时，则采用4％～8％氢氧化钠溶液脱附再生，弱碱性阴离子交换树脂22和凝胶强碱性阴离子交换树脂24的浓水和洗柱水排入除磷模块42中进行后续处理。
(4)除氨处理或除磷处理：
对流入除氨模块41中的阳离子交换树脂的浓水和洗柱水进行除氨处理，该除氨模块可采用气提法或膜法对废水进行处理，经过除氨处理后的废水排入生化模块43中进行深度处理。若除氨模块采用气提法进行除氨处理，其可在所收集浓水和洗柱水内加碱调节PH至10.5～11.5，之后将其加热至40～50摄氏度，其加热热源来自硫酸镍蒸发结晶装置蒸汽余热的二次利用，回收的铵盐可再次进行回用；若除氨模块采用膜法进行除氨处理，其可将收集的浓水和洗柱水经过多级膜脱氨系统及配套设备装置回收成氨水，返回化学镍槽作为PH调节剂回用。
对流入除磷模块42中的阴离子交换树脂的浓水和洗柱水进行除磷处理，加入酸性物质调节其PH值为2.5～3.5，加入氧化剂氧化和铁盐类除磷剂进行化学反应，调节PH为5.0～6.0，再加入适量PAM，通过沉淀池进行沉淀除磷，沉淀池的上清液排入生化模块43进行深度处理。
(5)生化处理：将除氨处理、除磷处理后的废水和其他除油除蜡废水排入生化模块43内，通入接触氧化法高效生物降解池，通过生化池上半部所固定的海绵层载体上的微生物群高效生物降解去除废水中有机物，使废水失去强络合性，后续物化沉淀效果好，并确保外排水中COD持续稳定达标排放。
(6)物化达标处理：将除氨处理、除磷处理、生化后废水排入污水站末端的物化达标处理模块44，经过简单的物化处理二级沉淀，无需加破络剂和重捕剂，只需加少量的PAC和PAM，二级沉淀后达标排放，经过上述组合工序处理，可确保外排水的COD、NH3-N、TP和重金属含量符合排污许可证规定的排放限值要求，外排水达标排放。本发明的塑料电镀化学镍废水处理方法能够最大限度的对水、金属或其他化学物质进行回用利用，有利于节约资源且降低成本，生产效益高。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种塑料电镀化学镍废水处理系统，其特征在于，包括化学镍废水收集池、镍金属回收模块、水回用模块和后处理模块，所述化学镍废水收集池的出水管与所述镍金属回收模块的进水口相互连通，所述镍金属回收模块的出水口与水回用模块相连接，所述水回用模块的浓废水端则连接至所述后处理模块；其中，所述镍金属回收模块为鳌合型阳离子交换树脂，所述水回用模块包括依次串联连接的强酸型阳离子交换树脂，弱碱性阴离子交换树脂，凝胶强酸性阳离子交换树脂和凝胶强碱性阴离子交换树脂，所述水回用模块的出水分别连接至水回用储水桶和树脂再生用水储桶。
2.根据权利要求1所述的一种塑料电镀化学镍废水处理系统，其特征在于，所述镍金属回收模块包括第一螯合型阳离子交换树脂和第二鳌合型离子交换树脂，所述出水管包括第一出水管和第二出水管，所述第一出水管与所述第一鳌合型离子交换树脂相连接，所述第二出水管则连接于所述第一和第二螯合型阳离子交换树脂之间。
3.根据权利要求1所述的一种塑料电镀化学镍废水处理系统，其特征在于，所述后处理模块包括除氨模块，除磷模块，生化模块和物化达标处理模块，所述除氨模块分别与所述强酸型阳离子交换树脂和所述凝胶强酸性阳离子交换树脂相连接，所述除磷模块则分别与所述弱碱性阴离子交换树脂和所述凝胶强碱性阴离子交换树脂相连接，所述除氨模块与所述除磷模块的出水口分别连接至所述生化模块，所述生化模块的出水口则连接至所述物化达标处理模块。
4.根据权利要求3所述的一种塑料电镀化学镍废水处理系统，其特征在于，所述生化模块包括有生化池，所述生化池的上半部装有海绵层，所述海棉层用网格固定。
5.根据权利要求4所述的一种塑料电镀化学镍废水处理系统，其特征在于，所述生化池底部装有至少一组曝气装置。
6.一种塑料电镀化学镍废水处理方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)将电镀槽中的化学镍废水排入化学镍废水收集池中；
(2)所述化学镍废水收集池内的废水抽至镍金属回收模块内，所述镍金属回收模块为鳌合型离子交换树脂，所述鳌合型离子交换树脂内吸附的浓水流入镍脱附液收集池内；
(3)所述镍金属回收模块的出水流入水回用模块内，出水依次经过串联连接的强酸型阳离子交换树脂、弱碱性阴离子交换树脂、凝胶强酸性阳离子交换树脂和凝胶强碱性阴离子交换树脂进行离子交换处理，处理后的出水流入水回用储水桶或树脂再生用水储桶其中之一。
7.根据权利要求6所述的一种塑料电镀化学镍废水处理方法，其特征在于，还包括步骤如下：
(4)除氨处理或除磷处理：
对所述强酸型阳离子交换树脂和所述凝胶强酸性阳离子交换树脂端的浓水和洗柱水采用气提法或膜法进行除氨处理；
对所述弱碱性阴离子交换树脂和所述凝胶强碱性阴离子交换树脂的浓水和洗柱水进行除磷处理，加入酸性物质调节其PH值为2.5～3.5，加入氧化剂氧化和除磷剂进行化学反应，调节PH为5.0～6.0，再加入适量PAM，通过沉淀池进行沉淀除磷；
(5)生化处理：
将除氨处理、除磷处理后的废水和除油除蜡废水排入生化模块内，通过生化池上半部所固定的海绵层载体上的微生物群去除废水中有机物；
(6)物化达标处理：
将生化处理后的水排入物化达标处理模块，经过二级沉淀，加入PAC和PAM，达标后排放。
8.根据权利要求7所述的一种塑料电镀化学镍废水处理方法，其特征在于，所述除氨处理采用气提法，在所收集浓水和洗柱水内加碱调节PH至10.5～11.5，之后将其加热至40～50摄氏度，其加热热源来自镍脱附液收集池中硫酸镍蒸发结晶装置蒸汽余热的二次利用。
9.根据权利要求6所述的一种塑料电镀化学镍废水处理方法，其特征在于，当电导仪所显示的树脂透过水电导率小于50us/cm时，关闭树脂再生用水储桶的进水口，经过树脂处理后的出水流入水回用储水桶中回用；当树脂透过水电导率大于50us/cm，且小于750us/cm时，关闭所述水回用储水桶的进水口，经过树脂处理后的出水收集至树脂再生用水储桶中作为再生洗柱水使用；当树脂出水电导率大于750us/cm时，停止树脂产水，对整组树脂进行再生。
10.根据权利要求6所述的一种塑料电镀化学镍废水处理方法，其特征在于，所述镍金属回收模块包括串联的第一螯合型阳离子交换树脂和第二鳌合型离子交换树脂，当所述第一鳌合型离子交换树脂达到吸附终点时，切换阀门，第一出水管关闭，第二出水管打开，化学镍废水收集池内的废水直接从第二出水管流入所述第二鳌合型离子交换树脂进行吸附。
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