CN115140862A - 一种采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，包括以下步骤：步骤一、臭氧氧化处理：将待处理的高浓度重金属电镀排放废水进行臭氧曝气处理；步骤二、随后进入pH调节池调节pH；步骤三、再先后加入硫酸亚铁和过氧化氢溶液进行芬顿反应，经沉淀后上清液进行pH调节至9.0～10.5，并进行絮凝沉淀，上清液经pH调节至中性为出水，可进行后续生化处理。本发明利用臭氧强氧化性进行破络合反应，并结合铁盐和铝盐双重絮凝沉淀的强化去除作用，可使处理后的电镀废水中总铜、总锌和总镍去除率达到98～99.9％。发明通过将臭氧氧化处理、芬顿处理、混凝沉淀处理结合，提高了电镀废水中重金属离子的处理效率，减少了药剂使用量，降低了处理成本。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种含重金属离子电镀废水的处理方法。
背景技术
目前电镀污水多经过分层分类回用处理再排放，最终的排放废水通常是汇集多个电镀工艺段所产生的难处理废水与回用处理产生的浓缩污水，水质较为复杂，有机物浓度高，残留重金属浓度高，而pH条件较为极端。其中，电镀排放废水中的重金属多为络合态，水溶性极高，难以从水体中分离。目前电镀废水处理主要依赖芬顿工艺进行前处理，亚铁投量需要增加以满足排放标准的提高，但是大量的铁盐沉淀会带来固体危险废物处理的负担，而且对重金属去除效果有限。由此可知，由于电镀废水成分复杂，重金属浓度高且络合态比例高，现有的技术存在一定的技术瓶颈与次生问题，亟需优化电镀废水前处理工艺，以减少化学污泥的产生，并能较好地去除多余重金属离子，对目前电镀废水排放处理来说是十分必要。
发明内容
针对现有电镀排放废水的前处理不足，本发明提供一种采用臭氧和芬顿工艺协同前处理的组合工艺，通过臭氧氧化技术能利用臭氧的强氧化性对络合态金属进行破络合，与芬顿工艺协同使用，可有效减少亚铁投量，从而减少去除重金属所产生的化学污泥量。另一方面，臭氧氧化能分解电镀废水中难降解有机物，还具有气浮曝气的效果，对电镀废水中的表面活性剂等有机物进行气浮去除，实现减少化学产泥和保证重金属离子去除率。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种臭氧氧化与混凝沉淀结合的电镀废水前处理工艺，适用于高金属浓度的电镀废水排放前处理。具体处理方法包括以下步骤：
步骤一、臭氧氧化处理：将待处理的高浓度重金属电镀排放废水进行臭氧曝气处理；
步骤二、调节pH：向经步骤一处理后的废水中投加一定量的酸液或碱液，调节废水pH为3～4；
步骤三、芬顿反应处理：向经步骤一和步骤二处理的电镀废水投加过氧化氢溶液，随后加入硫酸亚铁，并搅拌均匀；
步骤四、调节pH沉淀：向经步骤三处理废水中投加碱液，调节溶液pH至9.0～10.5，搅拌均匀后，静置沉淀，将上清液与沉淀分离；
步骤五、混凝沉淀：将步骤四的上清液中进行混凝沉淀，将上清液与沉淀分离，并将上清液使用酸将pH调节至中性。
在本发明的技术方案中，步骤一中，所述的臭氧投加量为100～300mg/L。
在本发明的技术方案中，步骤一中，臭氧曝气时间为30～90分钟。
在本发明的技术方案中，步骤三中，所述的过氧化氢溶液的质量分数为30％，投加过氧化氢至废水中过氧化氢的浓度为50～75mg/L；加入硫酸亚铁至废水中硫酸亚铁浓度为50～100mg/L。
在本发明的技术方案中，步骤三中，搅拌转速为300r/min～500r/min，反应时间为15～45分钟。
在本发明的技术方案中，步骤三中，加入硫酸亚铁至废水中硫酸亚铁浓度为40～60mg/L。
在本发明的技术方案中，步骤五中，加入铝盐混凝剂进行混凝沉淀，至废水中铝盐混凝剂浓度为100～300mg/L，优选的，所述铝盐混凝剂选自聚合氯化铝、硫酸铝和铝铁复合混凝剂中的一种。
在本发明的技术方案中，步骤五中，加入铝盐混凝剂进行混凝沉淀时进行搅拌，搅拌过程为150～250r/min快速搅拌1～2分钟；15～25r/min慢速搅拌10～20分钟。
在本发明的技术方案中，步骤五中，沉淀时间为30～45分钟。
在本发明的技术方案中，所述碱液包括液碱、氢氧化钙；所述酸液包括盐酸、硝酸、硫酸。
与现有技术相比，本发明提供的技术方法具有以下效果：
1、本发明提供了一种高重金属浓度的电镀废水的处理方法，可使处理后的电镀废水中铜、锌和镍离子去除率达到98～99.5％。同时比同等处理效果的单独芬顿处理减少约20％的化学污泥产生，可对高重金属浓度的电镀排放废水进行有效前处理。
2、本发明利用臭氧的强氧化能力对电镀废水进行有效的重金属破络合反应，并结合后续铁盐、铝盐的双重絮凝沉淀，强化重金属去除效果。相比于同处理效果的单独芬顿处理工艺(同等重金属去除效果)，臭氧氧化结合混凝沉淀工艺能有效减少化学药剂(如双氧水和硫酸亚铁)投加量，从而减少整体的化学污泥产生量。
附图说明
图1是本发明采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。此外，下面所描述的各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突，就可以互相组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂与材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
为了说明本发明对电镀废水中重金属离子处理效果较好，考察了该方法在处理某电镀园区实际电镀废水处理中的效果，并与相等重金属去除效果的单独芬顿处理条件相比较，以期更好地发挥该方法对电镀废水中重金属离子的去除能力。
下面结合附图和实施例对本发明的构思作进一步详细的说明。
如图1所示，臭氧氧化结合混凝沉淀处理高重金属浓度的电镀排放废水的处理方法，包括以下步骤：
一、将待处理的含高浓度重金属的电镀排放废水至于臭氧反应池中，进行臭氧曝气处理，停留时间约30～90分钟；水体的臭氧曝气量为100～300mg/L；
二、将经步骤一处理的废水流入第一调节池中投加碱液，调节溶液pH为3～4；
三、将经步骤二处理后的废水流入芬顿反应池中，对废水进行低投量的芬顿反应，投加过氧化氢(双氧水)至废水中过氧化氢(双氧水)的浓度为50～75mg/L，随后加入硫酸亚铁至废水中硫酸亚铁浓度为50～100mg/L，并保持匀速搅拌，搅拌转速为300r/min～500r/min，反应15～45分钟；所述的过氧化氢(双氧水)的质量分数为30％；
四、将经步骤三处理废水流入第二调节池中投加碱液，调节溶液pH至9.0～10.5，搅拌5～10分钟后，沉淀30分钟，将上清液与沉淀分离；
五、将步骤四的上清液中流入混凝沉淀池中加入聚合氯化铝进行混凝沉淀，至废水中聚合氯化铝浓度为100～300mg/L，并设置搅拌程序为：150～250r/min快速搅拌1～2分钟；15～25r/min慢速搅拌10～20分钟；沉淀30～45分钟，将上清液与沉淀分离，并将上清液流入第三调节池中使用硫酸将pH调节至中性7.0。
本以下实施方式中的碱液包括但不限于氢氧化钠(液碱)和氢氧化钙；酸液包括但不限于盐酸、硝酸或硫酸；聚合硫酸铝可使用硫酸铝等其他铝盐混凝剂代替。
以惠州市某电镀工业园电镀排放废水为处理对象进行具体的是试验，见以下实施例1-5以及对比例1，原水水质为化学需氧量(COD)为645mg/L，总铜浓度为150mg/L，总镍浓度约为75mg/L，总锌浓度为56mg/L。
实施例1
如图1所示，臭氧氧化结合混凝沉淀处理高重金属浓度的电镀排放废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一、臭氧氧化处理：将电镀废水原水加入臭氧曝气反应池，进行曝气反应半小时，废水的臭氧曝气量为300mg/L。
步骤二、调节pH：臭氧曝气后的废水进行投加减调节pH到3.0后。
步骤三、芬顿反应处理：向经步骤一和步骤二处理的电镀废水投加过氧化氢(双氧水)60mg/L，硫酸亚铁50mg/L，搅拌反应30分钟后，静置沉淀30分钟。
步骤四、调节pH沉淀：向经步骤三处理废水中投加碱液，调节pH至9.0，并投加200mg/L的聚合硫酸铝进行混凝沉淀30分钟，将上清液与沉淀分离，
步骤五、混凝沉淀：混凝过程为250r/min快速搅拌1分钟，25r/min慢速搅拌10分钟，然后静置沉淀30分钟。最后取上清液进行pH调节至7.0为最终出水。经过三次重复试验，最终上清液水样的总铜、总锌和总镍平均浓度分别为，平均去除率分别为99.2％，99.8％和98.0％。
实施例2
实施方式与实例1方式基本一致，不同的是：步骤四中pH调节至10.5。其他与具体实施方式一相同。
实施例3
实施方式与实例1方式基本一致，不同的是：步骤一中废水臭氧曝气量为150mg/L。
实施例4
实施方式与实例1方式基本一致，不同的是：步骤五中聚合氯化铝投量为100mg/L。
实施例5
实施方式与实例1方式基本一致，不同的是：步骤四中pH调节至10.5，步骤五中投加硫酸铝进行混凝沉淀，投量为100mg/L。
对比例1
单独芬顿处理：往废水中投加一定量的酸液或碱液，调节pH至3～4，然后同时投加投加过氧化氢150mg/L，硫酸亚铁500mg/L，搅拌反应30分钟后，调节pH至7.0后，静置沉淀30分钟。
为验证臭氧和芬顿工艺协同前处理的组合工艺的化学产泥量比单独芬顿反应要少，进行了同等出水处理条件的单独芬顿处理实验，并检测其出水的总铜、总锌、总镍和产泥量，进行对比验证。
实施例1～5以及对比例1(单独芬顿反应)的的出水结果的总铜、总锌和总镍以及产泥率结果，见下表1。
表1臭氧和芬顿工艺协同前处理的组合工艺与单独芬顿工艺处理效果对比结果
通过表1的对比，可以得出本发明利用臭氧强氧化性进行破络合反应，并结合铁盐和铝盐双重絮凝沉淀的强化去除作用，可使处理后的电镀废水中总铜、总锌和总镍去除率达到98～99.9％。此处臭氧与芬顿工艺协同使用，前端的臭氧使用可以使后端芬顿工艺的亚铁投量大量减低，实例1～5中亚铁投量为对比例的十分之一，最后出水的重金属去除效果更优于对比例。因此，臭氧与芬顿工艺协同使用，相比于单独芬顿处理，能有效减少25％的化学产泥量，同时实现电镀废水中重金属离子的更有效处理。本发明通过将臭氧氧化处理、芬顿处理、混凝沉淀处理结合，提高了电镀废水中重金属离子的处理效率，减少了药剂使用量，减低处理过程中化学产泥量，降低了废水处理成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，包括如下步骤：
步骤一、臭氧氧化处理：将待处理的高浓度重金属电镀排放废水进行臭氧曝气处理；
步骤二、调节pH：向经步骤一处理后的废水中投加一定量的酸液或碱液，调节废水pH为3～4；
步骤三、芬顿反应处理：向经步骤一和步骤二处理的电镀废水投加过氧化氢溶液，随后加入硫酸亚铁，并搅拌均匀；
步骤四、调节pH沉淀：向经步骤三处理废水中投加碱液，调节溶液pH至9.0～10.5，搅拌均匀后，静置沉淀，将上清液与沉淀分离；
步骤五、混凝沉淀：将步骤四的上清液中进行混凝沉淀，将上清液与沉淀分离，并将上清液使用酸将pH调节至中性。
2.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤一中，所述的臭氧投加量为100～300mg/L。
3.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤一中，臭氧曝气时间为30～90分钟。
4.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤三中，所述的过氧化氢溶液的质量分数为30％，投加过氧化氢至废水中过氧化氢的浓度为50～75mg/L；加入硫酸亚铁至废水中硫酸亚铁浓度为50～100mg/L。
5.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤三中，搅拌转速为300r/min～500r/min，反应时间为15～45分钟。
6.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤三中，加入硫酸亚铁至废水中硫酸亚铁浓度为40～60mg/L。
7.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤五中，加入铝盐混凝剂进行混凝沉淀，至废水中铝盐混凝剂浓度为100～300mg/L，优选的，所述铝盐混凝剂选自聚合氯化铝、硫酸铝和铝铁复合混凝剂中的一种。
8.根据权利要求7所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤五中，加入铝盐混凝剂进行混凝沉淀时进行搅拌，搅拌过程为150～250r/min快速搅拌1～2分钟；15～25r/min慢速搅拌10～20分钟。
9.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：步骤五中，沉淀时间为30～45分钟。
10.根据权利要求1所述的采用臭氧和芬顿工艺协同前处理电镀废水的方法，其特征在于：所述碱液包括液碱、氢氧化钙；所述酸液包括盐酸、硝酸、硫酸。
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|---|---|---|---|---|
| CN116081903A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-05-09 | 山东省资源环境建设集团有限公司 | 一种Fenton深度处理废水的方法 |
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