申请日2015.03.03
公开(公告)日2015.06.17
IPC分类号C02F103/16; C02F1/42
摘要
本发明属于废水治理技术领域，具体涉及一种电镀废水处理的方法和装置系统。该方法为：电镀废水经过过滤后进入离子交换单元，使电镀废水中的重金属离子吸附于离子交换树脂上，所述离子交换单元包括两个以上串联的离子交换塔;所述电镀废水与离子交换塔中的离子交换树脂接触前，进行了雾化处理。本发明通过结构及参数的合理配置和优化，不使用其它化学药品，污泥量锐减至极少，符合节能减排的要求;废水处理后重金属含量小于0.3mg/L，乃至小于0.1mg/L，达到国家允许排放标准;处理后得到的中水可以直接再利用，可进一步节省水资源、降低生产成本。
摘要附图
权利要求书
1.一种电镀废水处理的方法，所述电镀废水经过过滤后进入离子交换单元， 使电镀废水中的重金属离子吸附于离子交换树脂上，其特征在于：所述离子交 换单元包括两个以上串联的离子交换塔;所述电镀废水与离子交换塔中的离子 交换树脂接触前，进行了雾化处理。
2.根据权利要求1所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：所述雾化处 理的操作由设于离子交换塔内的雾化装置完成;所述雾化装置包括靠近离子交 换塔底部设置的雾化器;所述电镀废水通过管道从离子交换塔顶部进入，在压 力作用下从雾化器喷出，再与离子交换树脂接触进行离子交换，经离子交换处 理后的液体再从离子交换塔顶部流出。
3.根据权利要求1所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：所述离子交 换塔的填料为具有以下一种或多种官能团的离子交换树脂：铵基官能团、胺基 官能团、氨基官能团、磺酸基官能团和季胺II型官能团。
4.根据权利要求1所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：所述离子交 换单元由串联的离子交换塔1、离子交换塔2、离子交换塔3和离子交换塔4 组成。
5.根据权利要求4所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：所述离子交 换塔1和离子交换塔2用于吸附电镀废水中高含量的重金属离子;所述离子交 换塔3用于调整电镀废水的酸碱值;所述离子交换塔4用于吸附电镀废水中低 含量的重金属离子。
6.根据权利要求4所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：当电镀废水 中残留的重金属主要为铬时，离子交换塔1采用的树脂为：胺基树脂和季胺树 脂，它们填料的数量比为：2:4;离子交换塔2采用的树脂为：胺基树脂和磺酸 基树脂，它们填料的数量比为：3:4;离子交换塔3采用的树脂为：磺酸基树脂 和铵基树脂，它们填料的数量比为：2.5:4;离子交换塔4采用的树脂为：胺基 树脂、磺酸基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比为：3:3:4;
或者，当电镀废水中残留的重金属主要为镍和铜时，离子交换塔1采用的 树脂为：铵基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比为：2:3;离子交换塔2采用 的树脂为：胺基树脂和磺酸基树脂，它们填料的数量比为：3:4;离子交换塔3 采用的树脂为：磺酸基树脂和铵基树脂，它们填料的数量比为：3:3;离子交换 塔4采用的树脂为：氨基树脂、铵基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比为： 3:4:3。
7.根据权利要求5或6所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：所述电 镀废水在离子交换单元的处理过程中，压力为0.5-8.0Kg/cm2范围。
8.根据权利要求1至6任一项所述的电镀废水处理的方法，其特征在于： 所述离子交换单元后还连接有隔膜电解单元;所述隔膜电解单元用于处理离子 交换树脂洗脱后的再生液，回收重金属。
9.根据权利要求8所述的电镀废水处理的方法，其特征在于：所述离子交 换单元和隔膜电解单元设于移动平台上。
10.一种电镀废水处理的装置系统，其特征在于：
包括依次设置的离子交换单元和隔膜电解单元;
所述离子交换单元由串联的离子交换塔1、离子交换塔2、离子交换塔3 和离子交换塔4组成;所述离子交换塔内设有电镀废水的雾化装置，所述雾化 装置包括靠近离子交换塔底部设置的雾化器;所述离子交换塔顶部设有电镀废 水的进口和处理后废水的出口，电镀废水的进口与雾化器通过设置的管道相连; 所述离子交换塔1和离子交换塔2用于吸附电镀废水中高含量的重金属离子; 所述离子交换塔3用于调整电镀废水的酸碱值;所述离子交换塔4用于吸附电 镀废水中低含量的重金属离子;
所述隔膜电解单元用于处理离子交换树脂洗脱后的再生液，回收重金属。
说明书
一种电镀废水处理的方法和装置系统
技术领域
本发明属于废水治理技术领域，具体涉及一种电镀废水处理的方法和装置 系统。
背景技术
电镀废水来源于电镀生产工艺，该工艺包括电镀前处理工序、电镀工序和 电镀后处理工序三部分组成，每个工序在一定程度上都有废水产生。其中，电 镀生产过程中的镀件漂洗废水是电镀废水的主要来源之一，约占车间废水排放 量的80%。以PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)的电镀前清洗为例，如 图1所示，其清洗后形成的废水中含有油脂、铁皮、表面活性剂、酸碱、重金属 等物质，需要综合处理后才能排放。
电镀废水中最主要的有害物质为重金属。重金属在自然界中难以降解，有 很强的隐蔽性和富集性，用含重金属废水浇灌农田会影响农作物的产量和品质， 严重时会造成农作物绝收。重金属对人的危害极大，水生动植物从污染水体中 摄取重金属在体内富集，通过食物链进入人体，在人体的某些器官积蓄起来造 成慢性中毒。现代医学研究表明，一些重金属离子进入人体会使人致癌、致畸、 致染色体突变，潜伏期可达数十年。我国电镀行业每年消耗大量镍、铜、铬， 这些重金属除转化为镀层外，有一部分生成废渣和含重金属离子的废水。如不 进行有效处理，其危害难以估量。更为可怕的是重金属危害有长期潜伏、累积 和不可逆转的特点。并且现在铜和镍价格较高，所以无论是从环境保护还是经 济角度，废水中镍、铜离子的资源化回收都有着极其重要的意义。
现有处理电镀废水中重金属的方法主要有：化学沉淀法、生物法、电解法、 膜分离法及离子交换法等。当前电镀行业废水处理面临的主要问题可以归纳为 专业化程度低，机械装备水平低，污染治理水平低，有效治理率低，运行成本 高及废水回用率低等。具体如，沉淀法是加入化学试剂，在碱性条件下将重金 属离子沉淀的一种方法，如中国专利申请201210520919.4公开的一种高效处理 含镍废水的方法，该方法的优点是成本低、滤渣脱水性好，缺点是耗时长、滤 渣量大和出水硬度较高。沉淀法操作简便，但该法只是使重金属转移，容易产 生二次污染。生物法无毒、安全、不产生二次污染，但是活体生物絮凝剂不易 保存，絮凝剂生产成本高，如中国专利申请200910154766.4公开的一种电解处 理含镍电镀废水并回收镍的方法，该方法能有效地回收镍，但是电解法不适用 于低浓度的电镀废水，同样存在重金属污染物转移导致二次污染的问题。膜分 离方法的优点是设备简单、操作方便、占地少、效率高、不需添加化学试剂等， 缺点是膜组件价格昂贵、膜使用过程中易受污染等。
对于离子交换法，其具有选择性吸附及浓缩富集功能，能将重金属离子从 废水中分离出来，得到浓度较高、杂质含量较低的回收液，具有很好的发展前 景。例如，中国专利申请201310560417.9公开了一种利用弱酸离子交换纤维处 理含镍/含铜电镀废水的方法，其对电镀废水进行预处理后，将纤维装于离子交 换柱进行处理转型，转型为Na型纤维，得到处理后的离子交换柱;该处理后的 离子交换柱1-4个串联成离子交换系统;将处理后的电镀废水通入离子交换系统 进行吸附处理，当出水中金属离子浓度小于0.5mg/L时，直接排出。该方法在去 除电镀废水中重金属离子时虽然达到了较快捷、高效的目的，但是，其出水中 金属离子浓度仍然只控制在小于0.5mg/L。
然而，随着新《电镀污染物排放标准》(GB1900-2008)的颁布实施，使得电 镀行业污染物排放标准日益严格，水中重金属含量从达到0.5mg/L过渡到 0.3mg/L，甚至0.1mg/L才能排放。国内现有电镀废水处理技术基本无法满足新 排放标准要求，因此，深入开展电镀废水处理技术的相关研究显得尤为重要。
本发明基于上述现有技术，对离子电镀废水处理的离子交换法及其装置系 统进行了探索，以达到新标准严格的排放要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种高效去除废水中重金属的电镀废水处理的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种电镀废水处理的方法，所述电镀废水经过过滤后进入离子交换单元， 使电镀废水中的重金属离子吸附于离子交换树脂上，所述离子交换单元包括两 个以上串联的离子交换塔;所述电镀废水与离子交换塔中的离子交换树脂接触 前，进行了雾化处理。
所述离子交换塔的个数可根据处理的电镀废水的污染情况，选择两个以上 进行串联;并根据处理的电镀废水中的主要重金属污染物，选择不同的离子交 换树脂填料。所述电镀废水的过滤，主要是除去废水中的悬浮物及颗粒固体杂 质。本发明通过离子交换串联和雾化处理的设置，特别是采用雾化处理增大了 废水在离子交换树脂中的交换能力，可高效去除电镀废水中的重金属离子，使 出水能轻松达到国家标准要求。
进一步，所述雾化处理的操作由设于离子交换塔内的雾化装置完成;所述 雾化装置包括靠近离子交换塔底部设置的雾化器;所述电镀废水通过管道从离 子交换塔顶部进入，在压力作用下从雾化器喷出，再与离子交换树脂接触进行 离子交换，经离子交换处理后的液体再从离子交换塔顶部流出。该雾化装置利 用压力进行雾化，采用扩大面积接触和非加热的处理方式，废除了加热耗能的 方式，符合高效和节能的要求。
进一步，所述离子交换塔的填料为具有以下一种或多种官能团的离子交换 树脂，即：铵基官能团、胺基官能团、氨基官能团、磺酸基官能团、季胺II型 官能团等，如铵基离子交换树脂、磺酸基离子交换树脂、胺基离子交换树脂、 季胺型离子交换树脂等。所述官能团离子交换树脂的组合根据电镀废水的性质 进行选择。优选地，所述填料中，具有铵基官能团、磺酸基官能团与季胺II型 官能团的离子交换树脂的数量比为：2-4:3-4:3-4。
进一步，所述离子交换单元由串联的离子交换塔1、离子交换塔2、离子交 换塔3和离子交换塔4组成。
进一步，所述离子交换塔1和离子交换塔2用于吸附电镀废水中高含量的 重金属离子;所述离子交换塔3用于调整电镀废水的酸碱值;所述离子交换塔 4用于吸附电镀废水中低含量的重金属离子。
更具体地，当电镀废水中残留的重金属主要为铬时，离子交换塔1采用的 树脂为：胺基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比为：2:4;离子交换塔2采用 的树脂为：胺基树脂和磺酸基树脂，它们填料的数量比为：3:4;离子交换塔3 采用的树脂为：磺酸基树脂和铵基树脂，它们填料的数量比为：2.5:4;离子交 换塔4采用的树脂为：胺基树脂、磺酸基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比 为：3:3:4。
当电镀废水中残留的重金属主要为镍和铜时，离子交换塔1采用的树脂为： 铵基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比为：2:3;离子交换塔2采用的树脂为： 胺基树脂和磺酸基树脂，它们填料的数量比为：3:4;离子交换塔3采用的树脂 为：磺酸基树脂和铵基树脂，它们填料的数量比为：3:3;离子交换塔4采用的 树脂为：氨基树脂、铵基树脂和季胺树脂，它们填料的数量比为：3:4:3。
进一步，所述电镀废水在离子交换单元的处理过程中，压力为0.5-8.0Kg/cm2范围，优选压力为在3.0-6.0Kg/cm2;电镀废水的处理流量为每小时500-3000L。
进一步，所述离子交换单元后还连接有隔膜电解单元;所述隔膜电解单元 用于处理离子交换树脂洗脱后的再生液，回收重金属。
进一步，所述离子交换单元和隔膜电解单元设于移动平台上，这样构成了 便捷式操作平台，便于在电镀槽边操作。
在上述电镀废水处理方法原理的基础上，本发明还提供一种高效去除废水 中重金属的电镀废水处理的装置系统。
采用的技术方案为：
一种电镀废水处理的装置系统，包括依次设置的离子交换单元和隔膜电解 单元;
所述离子交换单元由串联的离子交换塔1、离子交换塔2、离子交换塔3 和离子交换塔4组成;所述离子交换塔内设有电镀废水的雾化装置，所述雾化 装置包括靠近离子交换塔底部设置的雾化器;所述离子交换塔顶部设有电镀废 水的进口和处理后废水的出口，电镀废水的进口与雾化器通过设置的管道相连; 所述离子交换塔1和离子交换塔2用于吸附电镀废水中高含量的重金属离子; 所述离子交换塔3用于调整电镀废水的酸碱值;所述离子交换塔4用于吸附电 镀废水中低含量的重金属离子;
所述隔膜电解单元用于处理离子交换树脂洗脱后的再生液，回收重金属。
本发明的有益技术效果是：
本发明具有以下优点：
1)采用多个离子交换塔的串联，通过其填料中铵基、磺酸基、二型季胺等 官能团的多树脂组合，可选择性的富集多种类型的重金属;
2)对电镀废水采用压力雾化处理后，再与离子交换树脂接触交换，扩大了 接触面积接触并采用了非加热的处理方式，达到了节能并提高处理效能的目的;
3)富集后重金属以隔膜电解方式，回收高纯原金属材料，提高了价值还减 少了二次污染;
4)结构单元采用便捷式组装，形成槽边作业，有利于电镀废水在线处理并 循环使用;
5)电镀废水处理中，通过参数的优化设置，使处理废水与产生废水在量上 达到平衡，可达到不排放的目标。
因此，通过以上结构及参数的合理配置和优化，本发明除调节pH即脱附 使用微量酸碱之外，不使用其它化学药品，污泥量锐减至极少(一般可减少 95%-98%)，符合节能减排的要求。废水处理后重金属含量小于0.3mg/L，乃至 小于0.1mg/L，达到国家允许排放标准。处理后得到的中水可以直接再利用， 可进一步节省水资源、降低生产成本。