CN113443749A - 一种电镀锌废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电镀锌废水的处理方法，包括以下步骤：步骤1，利用生物炭滤料吸附高浓度有机废镀液；步骤2，将与其他工艺的废水混合，均衡水量和水质；步骤3，通过加入碱性溶液调解废水的pH值；步骤4，向综合废水中投加双氧水进行芬顿氧化反应，氧化去除有机污染物；步骤5，向综合废水中，投加碱性溶液，进行中和反应，调节废水pH值偏碱性，有利于后续沉淀反应；步骤6，将进行固液分离，去除铁、锌等重金属及颗粒污染物；步骤7，利用活性炭吸附废水中的有机污染物。本发明的工艺流程简单，处理效果好，CODCr的去除率高。

Description

一种电镀锌废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种电镀锌废水的处理方法。
背景技术
中国是钢铁生产和消费大国，近几年，钢铁镀锌行业发展迅猛，表面镀锌是一种广泛的防腐蚀方式，其中应用最广泛的是电镀锌技术。电镀锌工艺是一种耗水工艺，废水主要来源酸洗和电镀的废液及漂洗液，该废水含有大量的酸、重金属离子(铁、锌等)及光亮剂等有机物质。电镀锌废水具有强酸性、有机物浓度高及毒性较大等特点，对生态环境危害极大。因此，对电镀锌废水进行有效的处理是十分必要的。
目前，电镀锌废水主要采用化学沉淀法处理，该方法最大优势是处理过程简单，但其存在污泥产量大，有机污染物去除效果差等缺点，往往导致出水化学需氧量(CODMn)严重超标。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的电镀锌废水处理过程中存在的电镀锌废水污泥产量大，有机污染物去除效果差的问题，而提供一种电镀锌废水的处理方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种电镀锌废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤1，利用生物炭滤料吸附高浓度有机废镀液中的有机污染物，降低后续调节池有机物浓度；
步骤2，将经过步骤1单独预处理后的废水与电镀锌其他工艺的废水混合(原本所有生产单元废水汇合到调节池统一处理，比如酸洗废水、漂洗废水)，均衡水量和水质；
步骤3，通过加入碱性溶液调解经过步骤2处理后的废水的pH值至适合芬顿氧化反应；
步骤4，向经过步骤3处理的综合废水中，投加双氧水进行芬顿氧化反应，氧化去除有机污染物；
步骤5，向经过步骤4处理的综合废水中，投加碱性溶液，进行中和反应，调节废水pH值偏碱性，有利于后续沉淀反应；
步骤6，将步骤5处理后的废水进行固液分离，去除铁、锌等重金属及颗粒污染物；
步骤7，利用活性炭吸附经过步骤6处理后的废水，进一步去除有机污染物。
通过采用上述技术方案，可优先通过生物炭吸附技术去除废镀液中高浓度有机污染物，防止后续调节池内有机物浓度过高，导致后续双氧水消耗量过大而增加处理成本；经过预处理的废镀液与其他工序废水在调节池内充分混合形成综合废水，综合废水的pH值处在1.0-2.5之间，具备芬顿氧化的酸性条件，此外，综合废水中含有大量的二价铁离子，具备芬顿氧化的催化剂条件，故仅需投加氢氧化钠溶液调节综合废水处于最佳pH值状态，无需外加二价铁离子，即可进入芬顿氧化池氧化去除有机污染物，这样巧妙设计一方面节省芬顿氧化反应的投药量，节省运行成本，另一方面，芬顿氧化反应消耗氢离子，减少后续中和池中氢氧化钠的投加量；经过芬顿氧化后的综合废水进入中和池，中和池中投加OH-使得废水中的金属离子(铁、锌等)形成氢氧化物沉淀去除；斜管沉淀池的作用是加强金属氢氧化物及颗粒污染物的沉淀效果，有利于固液分离；斜管沉淀池的上清液进入活性炭吸附罐，进一步吸附去除有机污染物，使出水达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)，然后排入市政管网汇入城市污水处理厂进一步处理。
在上述技术方案中，所述处理方法还包括步骤8，将经过步骤7处理后的综合废水排入市政管网进行后续处理。
在上述技术方案中，所述步骤1中采用移动生物炭吸附罐进行吸附，所述移动生物炭吸附罐内填充所述生物炭滤料，所述生物炭滤料高度为1.3～1.5m，滤速为5～8m/h；
由于废镀液间歇排放，移动生物炭吸附罐可以满足多条生产线废镀液处理要求，节省投资成本，优选的，所述步骤1中的移动生物炭吸附罐是将普通吸附罐固定于四轮小推车上。
在上述技术方案中，所述步骤1中的生物炭滤料通过以下方法制备：
步骤1)，取核桃壳洗净，100-105℃烘干，粉碎筛分，取6-12目核桃壳颗粒；
步骤2)，将所述步骤1)制备得到的核桃壳颗粒、尿素、碳酸氢钾按照质量比4：2：1-5:2:1充分混合，随后在630-640℃隔绝氧气的条件下热解3.0-3.5h；
步骤3)，将所述步骤2)得到的材料冷却后超声浸渍于0.2-0.5mol/L的盐酸溶液中1.5-2h，超声频率为50-60kHz，超声功率100-120W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后100-105℃烘干后得到生物炭滤料。
在上述技术方案中，所述步骤2在调节池内进行，调节池采用机械搅拌，经过步骤2处理后综合废水的pH值为1.0-2.5。
在上述技术方案中，所述步骤3中，利用氢氧化钠溶液调解pH值，调解后pH值为3～4。
在上述技术方案中，所述步骤4在芬顿氧化池中进行，双氧水的投加量为18～20g/L。
在上述技术方案中，所述步骤5在中和池中进行，所述步骤5中的碱性溶液为氢氧化钠溶液，调解后的废水pH值为8～9。
在上述技术方案中，所述步骤6中的固液分离在斜管沉淀池内进行，斜管沉淀的表面负荷为2～3m3/(m2·h)。
在上述技术方案中，所述步骤7中，活性炭体安装于活性炭吸附罐中形成活性炭吸附柱，活性炭吸附柱的高度为1.5～1.8m，滤速为3-5m/h。
在上述技术方案中，所述步骤7中，活性炭通过以下方法制备：
步骤(1)，蒸馏水洗净椰壳颗粒活性炭，椰壳颗粒活性炭的粒径为1-2mm，清洗后100-105℃烘干；
步骤(2)，将步骤(1)处理后的颗粒，超声浸渍于0.1-0.2mol/L的氢氧化钾溶液中2-2.5h，超声频率为50-60kHz，超声功率100-120W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后100-105℃烘干后得到改性活性炭滤料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.为了改善电镀锌废水现有处理工艺的不足，本发明采用分质处理的原则，将有机物浓度较高的废镀液单独预处理以减少后续处理单元的投药量，之后，再与其他工序废水混合统一处理，节省废水处理成本。
2.通过吸附-芬顿氧化-中和-沉淀-吸附工艺流程，使得电镀锌废水处理更加节能且高效。
2.1本发明采用移动生物炭吸附罐技术，节省投资，操作方便，而且滤料采用超声浸渍改性的核桃壳生物炭滤料，除油及载污能力强，尤其是经超声扩孔后，增强了滤料吸附大分子的有机物的能力。
2.2.采用芬顿氧化处理技术，充分利用电镀锌废水中的酸及铁离子，外加药剂少，节约处理成本，减少污泥的产生量。
2.3本发明采用沉淀效率高的斜管沉淀池，固液分离效果好，不用添加絮凝剂(PAC)，节约处理成本，减少污泥的产量。
2.4本发明采用超声碱改性活性炭吸附材料，材料比表面积大，微孔占比大，适用于工艺末端小分子有机物的吸附去除，而且碱改性增加了活性炭滤料表面碱性官能团的数量，增强了铁、锌等金属离子的吸附能力。
3.本申请的工艺流程简单，处理效果好，处理后的出水可以达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T 31962-2015)，CODCr的去除率可达92％以上。本发明为电镀锌废水提供经济有效的处理工艺，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图2是对比例中的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种电镀锌废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤1，将高浓度有机废镀液引入移动生物炭吸附罐，滤料高度1.5m，滤速6m/h，生物炭滤料采用如下方法制备：(1)取一定量的核桃壳洗净，105℃烘干，粉碎筛分，取6-12目核桃壳颗粒；(2)将制备好的核桃壳颗粒、尿素、碳酸氢钾按照质量比4：2：1充分混合，随后在635℃隔绝氧气的条件下热解3.0h；(3)将上述材料冷却后超声浸渍于0.2mol/L的盐酸溶液中1.5h，超声频率为50kHz，超声功率100W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后105℃烘干后得到生物炭滤料。本步骤可以吸附去除一部分高浓度有机污染物，降低后续调节池有机物浓度。
步骤2，将经所述步骤1吸附后的废水和其他工序的废水共同进入调节池，进行混合，均衡水量和水质。
步骤3，在所述调节池的出水管上投加氢氧化钠溶液调节综合废水的pH值，pH值调节为3.5。
步骤4，所述步骤3处理后的综合废水进入芬顿氧化池，投加双氧水18g/L，进行芬顿氧化反应，氧化去除有机污染物。
步骤5，所述步骤4反应后的综合废水进入中和池，投加氢氧化钠溶液，进行中和反应，调节废水pH值8.5。
步骤6，经过步骤处理后的综合废水进入斜管沉淀池，表面负荷控制2.5m3/(m2·h)进行固液分离，去除铁、锌等重金属及颗粒污染物。
步骤7，经过步骤6处理后的综合废水进入活性炭吸附柱，进一步去除有机污染物；滤料高度1.5m，滤速5m/h，滤料采用如下方法制备(1)购买商品椰壳颗粒活性炭(平顶山市绿之原活性炭有限公司)，粒径1-2mm，蒸馏水洗净，105℃烘干；(2)将上述材料超声浸渍于0.1mol/L的氢氧化钾溶液中2h，超声频率为50kHz，超声功率100W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后105℃烘干后得到改性活性炭滤料。
步骤8，将经过步骤7处理后的综合废水排入市政管网进行后续处理。
实施例2
步骤1，将高浓度有机废镀液引入移动生物炭吸附罐，滤料高度1.5m，滤速6m/h，生物炭滤料采用如下方法制备：(1)取一定量的核桃壳洗净，105℃烘干，粉碎筛分，取6-12目核桃壳颗粒；(2)将制备好的核桃壳颗粒、尿素、碳酸氢钾按照质量比4：2：1充分混合，随后在635℃隔绝氧气的条件下热解3.0h；(3)将上述材料冷却后超声浸渍于0.2mol/L的盐酸溶液中1.5h，超声频率为50kHz，超声功率100W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后105℃烘干后得到生物炭滤料。本步骤可以吸附去除一部分高浓度有机污染物，降低后续调节池有机物浓度。
步骤2，将经所述步骤1吸附后的废水和其他工序的废水共同进入调节池，进行混合，均衡水量和水质。
步骤3，在所述调节池的出水管上投加氢氧化钠溶液调节综合废水的pH值，pH值调节为3.5。
步骤4，所述步骤3处理后的综合废水进入芬顿氧化池，投加双氧水20g/L，进行芬顿氧化反应，氧化去除有机污染物。
步骤5，所述步骤4反应后的综合废水进入中和池，投加氢氧化钠溶液，进行中和反应，调节废水pH值9.0。
步骤6，经过步骤处理后的综合废水进入斜管沉淀池，表面负荷控制2.5m3/(m2·h)进行固液分离，去除铁、锌等重金属及颗粒污染物。
步骤7，经过步骤6处理后的综合废水进入活性炭吸附柱，进一步去除有机污染物；滤料高度1.5m，滤速5m/h，滤料采用如下方法制备(1)购买商品椰壳颗粒活性炭(平顶山市绿之原活性炭有限公司)，粒径1-2mm，蒸馏水洗净，105℃烘干；(2)将上述材料超声浸渍于0.1mol/L的氢氧化钾溶液中2h，超声频率为50kHz，超声功率100W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后105℃烘干后得到改性活性炭滤料。
步骤8，将经过步骤7处理后的综合废水排入市政管网进行后续处理。
实施例3
步骤1，将高浓度有机废镀液引入移动生物炭吸附罐，滤料高度1.5m，滤速6m/h，生物炭滤料采用如下方法制备：(1)取一定量的核桃壳洗净，105℃烘干，粉碎筛分，取6-12目核桃壳颗粒；(2)将制备好的核桃壳颗粒、尿素、碳酸氢钾按照质量比4：2：1充分混合，随后在635℃隔绝氧气的条件下热解3.0h；(3)将上述材料冷却后超声浸渍于0.2mol/L的盐酸溶液中1.5h，超声频率为50kHz，超声功率100W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后105℃烘干后得到生物炭滤料。本步骤可以吸附去除一部分高浓度有机污染物，降低后续调节池有机物浓度。
步骤2，将经所述步骤1吸附后的废水和其他工序的废水共同进入调节池，进行混合，均衡水量和水质。
步骤3，在所述调节池的出水管上投加氢氧化钠溶液调节综合废水的pH值，pH值调节为4.0。
步骤4，所述步骤3处理后的综合废水进入芬顿氧化池，投加双氧水20g/L，进行芬顿氧化反应，氧化去除有机污染物。
步骤5，所述步骤4反应后的综合废水进入中和池，投加氢氧化钠溶液，进行中和反应，调节废水pH值9.0。
步骤6，经过步骤处理后的综合废水进入斜管沉淀池，表面负荷控制2.5m3/(m2·h)进行固液分离，去除铁、锌等重金属及颗粒污染物。
步骤7，经过步骤6处理后的综合废水进入活性炭吸附柱，进一步去除有机污染物；滤料高度1.5m，滤速5m/h，滤料采用如下方法制备(1)购买商品椰壳颗粒活性炭(平顶山市绿之原活性炭有限公司)，粒径1-2mm，蒸馏水洗净，105℃烘干；(2)将上述材料超声浸渍于0.1mol/L的氢氧化钾溶液中2h，超声频率为50kHz，超声功率100W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后105℃烘干后得到改性活性炭滤料。
步骤8，将经过步骤7处理后的综合废水排入市政管网进行后续处理。
在实施例1-实施例3的基础上，在本发明的范围内，调解各参数的范围，比如生物炭滤料高度、滤速，生物炭滤料、活性炭制备过程中的参数，各步骤pH值的调解范围等，均可以得到与实施例1-3相类似的效果，CODCr去除率可以达到92％以上。
对比例
采用实施案例1-3同样的电镀锌废水，采用常规的两级“中和+空气氧化+沉淀”工艺，具体工艺流程如图2所示。
该对比例的常规电镀锌废水处理工艺CODCr去除能力有限，如表1所述CODCr去除率低于60％。中和处理单元作用是中和废水中酸；空气氧化处理单元作用是氧化一些还原性物质包括Fe2+等；沉淀单元作用是使形成的氢氧化铁、氢氧化锌絮体沉淀去除。
分别对实施案例1～3和对比案例的处理前、后的水质进行检测，测得进出水水质及COD去除率结果如表1。
CODCr、悬浮固体(SS)、铁、锌的检测方法均为国标方法GB/T 11914-1989、GB/T11901-1989、GB/T 9739-2006和GB/T 5121.11-2008。
CODCr去除率＝[(废镀液CODCr+其他工序废水CODCr)-处理后CODCr]/(废镀液CODCr+其他工序废水CODCr)
表1进出水水质及COD去除率结果
水样 COD<sub>Cr</sub>(mg/L) SS(mg/L) 铁(mg/L) 锌(mg/L) COD<sub>Cr</sub>去除率(％)
废镀液 14052 122 56 210 /
综合废水 4892 956 354 65 /
实施例1 423 96 6.8 2.9 92.6
实施例2 354 94 4.5 2.5 93.8
实施例3 287 68 4.3 2.3 95.0
对比案例 2435 112 5.4 2.6 57.4
由以上述处理效果来看，经本发明实施例一至三相比对比案例，COD的去除效果显著提升(从57.4％提升至92％以上)，使出水达到《污水排入城镇下水道水质标准》(GB/T31962-2015)，此外本发明实施例一至三工艺流程短，且采用分质处理，节省大量鼓风曝气耗能及混凝药剂(PAC和PAM)投加费用。本发明电镀锌废水处理工艺从处理效果及运行费用两方面均优于常规对比案例工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电镀锌废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，利用生物炭滤料吸附高浓度有机废镀液中的有机污染物；
步骤2，将经过步骤1单独预处理后的废水与电镀锌其他工艺废水混合，均衡水量和水质；
步骤3，通过加入碱性溶液调解经过步骤2处理后的废水的pH值至适合芬顿氧化反应；
步骤4，向经过步骤3处理的综合废水中，投加双氧水进行芬顿氧化反应氧化去除有机污染物；
步骤5，向经过步骤4处理的综合废水中，投加碱性溶液，进行中和反应，调节废水pH值偏碱性；
步骤6，将步骤5处理后的废水进行固液分离，去除重金属及颗粒污染物；
步骤7，利用活性炭吸附经过步骤6处理后的废水，进一步去除有机污染物。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括步骤8，将经过步骤7处理后的综合废水排入市政管网进行后续处理。
3.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤1中采用移动生物炭吸附罐进行吸附，所述移动生物炭吸附罐内填充所述生物炭滤料，所述生物炭滤料高度为1.3～1.5m，滤速为5～8m/h。
4.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤1中的生物炭滤料通过以下方法制备：
步骤1)，取核桃壳洗净，100-105℃烘干，粉碎筛分，取6-12目核桃壳颗粒；
步骤2)，将所述步骤1)制备得到的核桃壳颗粒、尿素、碳酸氢钾按照质量比4：2：1-5:2:1充分混合，随后在630-640℃隔绝氧气的条件下热解3.0-3.5h；
步骤3)，将所述步骤2)得到的材料冷却后超声浸渍于0.2-0.5mol/L的盐酸溶液中1.5-2h，超声频率为50-60kHz，超声功率100-120W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后100-105℃烘干后得到生物炭滤料。
5.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤2在调节池内进行，调节池采用机械搅拌，经过步骤2处理后综合废水的pH值为1.0-2.5。
6.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤3中，利用氢氧化钠溶液调解pH值，调解后pH值为3～4。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤4在芬顿氧化池中进行，双氧水的投加量为18～20g/L。
8.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤5在中和池中进行，所述步骤5中的碱性溶液为氢氧化钠溶液，调解后的废水pH值为8～9。
9.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤6中的固液分离在斜管沉淀池内进行，斜管沉淀的表面负荷为2～3m3/(m2·h)。
10.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述步骤7中，活性炭体安装于活性炭吸附罐中形成活性炭吸附柱，活性炭吸附柱的高度为1.5～1.8m，滤速为3-5m/h；
优选的，所述活性炭通过以下方法制备：
步骤(1)，蒸馏水洗净椰壳颗粒活性炭，椰壳颗粒活性炭的粒径为1-2mm，清洗后100-105℃烘干；
步骤(2)，将步骤(1)处理后的颗粒，超声浸渍于0.1-0.2mol/L的氢氧化钾溶液中2-2.5h，超声频率为50-60kHz，超声功率100-120W，再用蒸馏水多次冲洗直至中性，随后100-105℃烘干后得到改性活性炭滤料。
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