申请日2017.03.16
公开(公告)日2017.05.24
IPC分类号C02F9/06; C02F103/16
摘要
一种耗能低、无二次污染且能彻底去除化学镀镍废水中磷和镍的方法及所采用的处理系统。其将总磷浓度高达3000mg/L和镍浓度高达700mg/L的镀镍废水处理至总磷浓度小于0.5ppm和镍浓度小于0.1ppm的达标出水。其通过三维电解技术，将化学度镍废水中的次磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸，将络合态的镍离子释放。通过双重氧化和多次混泥沉淀反应，使次磷酸、亚磷酸进一步被氧化，使游离形态的镍离子沉淀，最后通过离子闹交换柱将废水中的残余镍离子彻底去除，最终使出水达到排放标准。其可使化学镀镍废水中污染物全部得到控制，并且持续稳定的达到国家排放标准，对处理后含镍、磷的泥再进行后处理，可以有效回收镍、磷。
摘要附图
权利要求书
1.一种去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，采用以下步骤将总磷浓度在150mg/L-3000mg/L和镍浓度在45mg/L-700mg/L镀镍废水处理至总磷浓度小于0.5ppm和镍浓度小于0.1ppm的达标出水：
步骤1，将所述镀镍废水排入1#调节池中并调节其pH值至三维电解时不易产生阴极析氢的弱酸状态;
步骤2，之后，将1#调节池中的废水排入三维电解反应器中进行一级处理，在该反应器底部设置曝气装置下进行氧化破络处理，其中，三维电极为铁碳和活性炭混合的复合电极，曝气反应60-180min;经三维电解使该废水中的大部分次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸，同时使其中的镍络合态脱稳;
步骤3，将一级处理后的废水排入1#混泥沉淀池进行二级处理，调节其pH值至8-9，加入助凝剂、絮凝剂进行一次混泥沉淀并产生一次上清液;
步骤4，将二级处理后产生的一次上清液排入2#调节池并调节其pH值至2-4;
步骤5，之后，将调节好pH值的一次上清液排入双氧化池进行三级处理，加入氧化剂、fenton试剂进行双重氧化处理，氧化时间60-120min;双重氧化处理后使该上清液中的全部次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸并使镍离子再次脱稳;
步骤6，将三级处理后的废水排入2#混泥沉淀池并调节其pH值至8-9进行四级处理，再次加入助凝剂，絮凝剂进行二次混泥沉淀并产生二次上清液;
步骤7，将四级处理后产生的二次上清液排入3#调节池并调节其pH值至4-5;
步骤8，以流速为10-15bv/h的速度将调节好pH值的二次上清液注入离子交换系统进行五级处理，以吸附该上清液中的残余镍离子;
步骤9，经离子交换系统处理后的排水为所述的达标出水。
2.根据权利要求1所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，其特征在于：所述二级处理中所用的助凝剂为硫酸亚铁或聚合氯化铝，加入量为2-4kg/t;所述絮凝剂为PAM，加入量为0.015-0.05kg/t。
3.根据权利要求2所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，其特征在于：所述四级处理中所用的助凝剂为氢氧化钠，加入量为2-4kg/t;所述絮凝剂为PAM，加入量为0.015-0.05kg/t。
4.根据权利要求1所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸钠或过硫酸钾，其加入量为2-40kg/t;所述fenton试剂为双氧水和硫酸亚铁的组合，其中，双氧水的的浓度为30V%，其加入量为5-50ml/L，硫酸亚铁的加入量为：5-60kg/t。
5.根据权利要求1所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，其特征在于：所述一级处理中的阴阳电极之间流过的电流密度为30-80mA/cm2，反应时间60-180min。
6.根据权利要求5所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，其特征在于：所述三维电解反应器中，阴阳电极均为石墨电极，所述复合电极中的活性炭的粒径在1-5mm。
7.根据权利要求6所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，其特征在于：所述铁碳中的铁与碳的重量比为6:1。
8.一种去除化学镀镍废水中磷和镍的处理系统，其特征在于：依次由废水收集池、1#调节池、三维电解反应器、1#混凝沉淀池、2#调节池、双氧化池、2#混凝沉淀池、3#调节池和离子交换柱组成，其中，
废水收集池，用以收集总磷浓度在150mg/L-3000mg/L和镍浓度在45mg/L-700mg/L的镀镍废水;
1#调节池，采用氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或几种，将泵入该调节池中的镀镍废水的pH值调节至5-6;
三维电解反应器，对镀镍废水进行一级处理;其包括阳极、阴极、填充于阳极与阴极之间的三维电极和压缩空气输送结构，经三维电解反应使镀镍废水中的大部分次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸，同时使其中的镍络合态脱稳;
1#混凝沉淀池，将一级处理后的废水排入1#混泥沉淀池进行二级处理，通过加入助凝剂、絮凝剂进行一次混泥沉淀并产生一次上清液;
2#调节池，采用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸中的一种或几种，将泵入该调节池中的一次上清液的pH值调节至1-4;
双氧化池，将调节好pH值的一次上清液排入该池中进行三级处理，加入氧化剂、fenton试剂进行双重氧化处理，使该一次上清液中的全部次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸并使镍离子再次脱稳;
2#混凝沉淀池，将三级处理后的废水排入2#混泥沉淀池进行四组处理，再次加入助凝剂，絮凝剂进行二次混泥沉淀并产生二次上清液;
3#调节池，采用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸中的一种或几种，将四级处理后产生的二次上清液的pH值调节至4-5;
离子交换柱，将调节好pH值的二次上清液注入离子交换系统进行五级处理，以吸附该上清液中的残余镍离子。
9.根据权利要求8所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的处理系统，其特征在于：所述三维电解反应器中，阴极置于电解槽中间位置，两端设置为阳极极板，极板之间填充所述的三维电极，水和压缩空气分别由电解槽的底部进入，采用溢流的方式出水。
10.根据权利要求9所述的去除化学镀镍废水中磷和镍的处理系统，其特征在于：所述铁碳中的铁与碳的重量比为6:1。
说明书
去除化学镀镍废水中磷和镍的方法及处理系统
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，特别涉及一种化学镀镍废水总磷和镍的处理方法及所采用的处理系统。
背景技术
化学镀镍是一种有效提高工件耐腐蚀性和耐磨性的表面处理技术，已被广泛的应用。但是化学镀镍溶液因其自身的还原反应性质导致镀液不稳定、使用寿命短，产生的废液中含有大量的次磷酸根、亚磷酸根、硫酸钠及一些有机物等。目前水体富营养化情况十分严重，随着社会对水体富营养化的关注不断提高和国家对水体富营养化的治理不断加强，污水排放中的磷含量控制越来越严格。因此，简单而有效地去除富营养化水体中的磷营养盐已经成为水污染治理中的关键问题。
目前常用的除磷工艺主要有生物法、化学法。生物法是利用聚磷菌在缺氧、厌氧和好氧交替的情况下完成对污水中磷的去除。但是实践表明，单一的生物除磷工艺很难达到排放标准。化学除磷包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法、反渗透法等。其中较为常用的为化学沉淀法、吸附法。
化学沉淀法是通过向水体中添加碱调节废水的pH值，然后添加混凝剂和絮凝剂，通过沉淀实现初步固液分离，采用过滤等精处理后排放。由于化学沉淀法具有去磷效果好、处理费用低等优点，目前应用最为广泛，但是该方法只能处理水体中正磷酸根，对于亚磷酸根和次磷酸根则无法实现沉淀，从而不能满足达标排放的要求。
吸附法是利用某些多孔或大比表面积的固体物质对水中的磷酸根离子的亲和力来实现污水除磷的目的。通过在吸附剂表面的物理吸附、离子交换或表面沉淀作用，将磷从污水中分离出来。化学镀镍废水中通常都含有较高的络合剂和缓冲剂，吸附法很难实现磷的完全去除。
同样面临这些问题的还有离子交换法、反渗透法等。因此，对于化学镀镍废水中磷的处理，常规单一的方法不能够持续有效的满足排放标准。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耗能低、无二次污染且能彻底去除化学镀镍废水中磷和镍的方法及所采用的处理系统。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：
本发明的去除化学镀镍废水中磷和镍的方法，采用以下步骤将总磷浓度在150mg/L-3000mg/L和镍浓度在45mg/L-700mg/L镀镍废水处理至总磷浓度小于0.5ppm和镍浓度小于0.1ppm的达标出水：
步骤1，将所述镀镍废水排入1#调节池中并调节其pH值至三维电解时不易产生阴极析氢的弱酸状态;
步骤2，之后，将1#调节池中的废水排入三维电解反应器中进行一级处理，在该反应器底部设置曝气装置下进行氧化破络处理，其中，三维电极为铁碳和活性炭混合的复合电极，曝气反应60-180min;经三维电解使该废水中的大部分次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸，同时使其中的镍络合态脱稳;
步骤3，将一级处理后的废水排入1#混泥沉淀池进行二级处理，调节其pH值至8-9，加入助凝剂、絮凝剂进行一次混泥沉淀并产生一次上清液;
步骤4，将二级处理后产生的一次上清液排入2#调节池并调节其pH值至2-4;
步骤5，之后，将调节好pH值的一次上清液排入双氧化池进行三级处理，加入氧化剂、fenton试剂进行双重氧化处理，氧化时间60-120min;双重氧化处理后使该上清液中的全部次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸并使镍离子再次脱稳;
步骤6，将三级处理后的废水排入2#混泥沉淀池并调节其pH值至8-9进行四级处理，再次加入助凝剂，絮凝剂进行二次混泥沉淀并产生二次上清液;
步骤7，将四级处理后产生的二次上清液排入3#调节池并调节其pH值至4-5;
步骤8，以流速为10-15bv/h的速度将调节好pH值的二次上清液注入离子交换系统进行五级处理，以吸附该上清液中的残余镍离子;
步骤9，经离子交换系统处理后的排水为所述的达标出水。
所述二级处理中所用的助凝剂为硫酸亚铁或聚合氯化铝，加入量为2-4kg/t;所述絮凝剂为PAM，加入量为0.015-0.05kg/t。
所述四级处理中所用的助凝剂为氢氧化钠，加入量为2-4kg/t;所述絮凝剂为PAM，加入量为0.015-0.05kg/t。
所述氧化剂为过硫酸钠或过硫酸钾，其加入量为2-40kg/t;所述fenton试剂为双氧水和硫酸亚铁的组合，其中，双氧水的的浓度为30V%，其加入量为5-50ml/L，硫酸亚铁的加入量为：5-60kg/t。
所述一级处理中的阴阳电极之间流过的电流密度为30-80mA/cm2，反应时间60-180min。
所述三维电解反应器中，阴阳电极均为石墨电极，所述复合电极中的活性炭的粒径在1-5mm。
所述铁碳中的铁与碳的重量比为6:1。
本发明的去除化学镀镍废水中磷和镍的处理系统，依次由废水收集池、1#调节池、三维电解反应器、1#混凝沉淀池、2#调节池、双氧化池、2#混凝沉淀池、3#调节池和离子交换柱组成，其中，
废水收集池，用以收集总磷浓度在150mg/L-3000mg/L和镍浓度在45mg/L-700mg/L的镀镍废水;
1#调节池，采用氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钙中的一种或几种，将泵入该调节池中的镀镍废水的pH值调节至5-6;
三维电解反应器，对镀镍废水进行一级处理;其包括阳极、阴极、填充于阳极与阴极之间的三维电极和压缩空气输送结构，经三维电解反应使镀镍废水中的大部分次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸，同时使其中的镍络合态脱稳;
1#混凝沉淀池，将一级处理后的废水排入1#混泥沉淀池进行二级处理，通过加入助凝剂、絮凝剂进行一次混泥沉淀并产生一次上清液;
2#调节池，采用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸中的一种或几种，将泵入该调节池中的一次上清液的pH值调节至1-4;
双氧化池，将调节好pH值的一次上清液排入该池中进行三级处理，加入氧化剂、fenton试剂进行双重氧化处理，使该一次上清液中的全部次亚磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸并使镍离子再次脱稳;
2#混凝沉淀池，将三级处理后的废水排入2#混泥沉淀池进行四组处理，再次加入助凝剂，絮凝剂进行二次混泥沉淀并产生二次上清液;
3#调节池，采用硫酸、盐酸、硝酸等无机酸中的一种或几种，将四级处理后产生的二次上清液的pH值调节至4-5;
离子交换柱，将调节好pH值的二次上清液注入离子交换系统进行五级处理，以吸附该上清液中的残余镍离子。
本发明的处理系统中，所述三维电解反应器中，阴极置于电解槽中间位置，两端设置为阳极极板，极板之间填充所述的三维电极，水和压缩空气分别由电解槽的底部进入，采用溢流的方式出水。
本发明的处理系统中，所述铁碳中的铁与碳的重量比为6:1。
本发明通过三维电解技术，将化学度镍废水中的次磷酸、亚磷酸氧化为正磷酸，将络合态的镍离子释放。通过双重氧化和多次混泥沉淀反应，使次磷酸、亚磷酸进一步被氧化，使游离形态的镍离子沉淀，最后通过离子闹交换柱将废水中的残余镍离子彻底去除，最终使出水达到排放标准。本发明可使化学镀镍废水中污染物全部得到控制，并且持续稳定的达到国家排放标准，对处理后含镍、磷的泥再进行后处理，可以有效回收镍、磷。本发明能够彻底解决化学镀镍废水中磷和镍无法持续达标的难题。本发明方法处理后的废水中镍离子浓度远低于0.1ppm，总磷亦达排放标准，安全环保，并利于实现镍资源的回收和循环再利用。