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CN101456637A - 综合电镀废水的处理工艺及方法 - Google Patents

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CN101456637A CNA2008101533436A CN200810153343A CN101456637A CN 101456637 A CN101456637 A CN 101456637A CN A2008101533436 A CNA2008101533436 A CN A2008101533436A CN 200810153343 A CN200810153343 A CN 200810153343A CN 101456637 A CN101456637 A CN 101456637A
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孙宝盛
刘世德
齐庚申
朱文亭
刘然
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Tianjin University
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Abstract

本发明公开了一种综合电镀废水的处理工艺及方法。基于微电解－芬顿试剂处理法、化学沉淀法和膜技术的综合运用，首先通过铁碳的置换作用置换出水中的重金属离子，回收金属资源。同时氧化有机物去除COD并破除络合物。其次通过氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法的结合运用，将多余的金属离子沉淀，使之达到排放标准。在此基础上通过超滤－反渗透膜的联合作用使出水达到《生活饮用水卫生标准》，且根据电镀工艺要求，总硬度和电导率优于自来水水质。同时在铁碳微电解的置换作用下回收了废水中所含的大部分重金属，重金属纯度较高。本方面流程简单、水处理及回用费用低、投资回收期短且实现了水资源及重金属资源的回收利用。

Description

综合电镀废水的处理工艺及方法
技术领域
本发明属于电镀废水的处理技术，特别是涉及一种将多种电镀废水处理达标并同时回收重金属资源的工艺。
背景技术
众所周知在电镀行业中要进行镀镍、镀铜、镀铬、镀锌等多种生产工艺，所产生废水的种类也多种多样，如镀件清洗废水；电镀废液；冲刷车间地面、刷洗地板以及通风设备冷凝水和由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的排水等。其中，镀件清洗水几乎占具废水排放量的80％以上。而且电镀废水中含有大量的重金属离子及氰化物等高污染物质，毒性较大。
由于电镀废水的组成成份较复杂，其处理技术也是多种多样，目前以化学方法为主。含氰废水经过破氰、含铬废水经过铬还原后与酸碱铜镍废水一起通过调整pH值或者加入硫化钠使重金属沉淀并加入混凝剂、高分子助凝剂等将金属离子、悬浮物和COD等去除，使出水水质达到排放标准。处理产生的污泥经过浓缩脱水之后外运处置。该方法的优点是投资少、处理费用低、处理量较大。但随着我国环保标准的提高。达标排放标准日趋严格，同时由于电镀行业生产技术的不断发展，各种新药剂的应用层出不穷，该方法已经无法达到规定的处理标准，更无法达到生产回用水质的要求。除此之外由该种方法所产生的污泥中不同的重金属混合在一起造成了严重的二次污染。
如何解决上述问题，并在实现电镀废水处理达标的同时又可实现重金属的提取回收就是本发明所要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电镀废水处理工艺，将电镀废水进行综合处理达标并实现循环利用，同时又可回收重金属资源的工艺。
本发明基于微电解-芬顿试剂处理法、化学沉淀法和膜技术的综合运用。其原理在于首先通过铁碳的置换作用置换出水中的重金属离子，回收金属资源。同时氧化有机物去除COD并破除络合物。其次通过氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法的结合运用，将多余的金属离子沉淀，使之达到排放标准。在此基础上通过超滤-反渗透膜的联合作用使出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，且根据电镀工艺要求，总硬度和电导率优于自来水水质。
对电镀废水处理回用以及贵金属资源回收方法，其工艺步骤包括：
(1)采用分流制排水管网，根据电镀工艺的不同将来水分为含氰废水、含铬废水、酸碱铜镍综合废水三种，各种废水均排入不同的调节池中。
(2)将步骤(1)中含氰废水采用二级破氰氧化，含铬废水采用还原剂还原并调节pH值到7.5～8混凝沉淀，出水均进入同一酸碱综合废水调节池，统称为综合废水。
(3)将步骤(2)中综合废水提升进入微电解-芬顿试剂反应池，利用铁的置换作用将重金属离子置换使之固结在污泥及碳粒中并利用铁碳微电极的电极作用及羟基自由基的氧化作用氧化破络、去除COD。之后调节pH值进入气浮池或一级沉淀池，出水经第二次pH值调节并加入硫化钠混凝之后进入二级沉淀池，再经砂滤池之后达标排放。
(4)将步骤(3)中达到排放标准的污水经保安过滤器进入超滤膜装置，出水再经过保安滤器之后进入反渗透装置，实现回用。膜处理的浓废液排入步骤(2)所述酸碱综合废水调节池中。
步骤(2)中含铬废水经充分还原并调节pH值混凝沉淀，生成的氢氧化铬沉淀以污泥的形式进入单独的污泥浓缩池，经高温煅烧回收金属。
步骤(3)中微电解池铁碳体积比取1:1，采用下进水方式、穿孔管布水以便于布水均匀，运行中配合穿孔管曝气，气水比为30:1每天曝气时间取2-3h，防止铁碳板结并使池中因过度消耗而产生的铁碳空隙密实，通过定期的补加铁碳保证其与污水的接触时间稳定。运行中定期清理池中污泥以及余碳，经煅烧之后回收铜镍金属。
步骤(3)中芬顿试剂包括过氧化氢和硫酸亚铁，其中过氧化氢浓度取30％，过氧化氢与硫酸亚铁摩尔比取10:1，一方面保证具有足够量产生羟基自由基的催化剂亚铁离子，同时也避免了因三价铁的絮凝作用导致污泥量大，堵塞管路。
步骤(3)中气浮池(一级沉淀池)控制pH在7.5-8，保证残余的大部分重金属离子形成沉淀。
步骤(3)中二级沉淀池控制pH在10.5左右，硫化钠投加量视铜离子浓度而定。保证所有重金属离子形成沉淀，并以污泥的形式进入污泥浓缩池。
步骤(3)中砂滤池采用上进水传统单层快滤池，气水同时反冲洗。去除残余的悬浮物，操作简单且效果较好。
步骤(4)中膜系统采用可编程逻辑控制器(PLC)同时完成电气和仪表的自动控制和监测，污水回用率达75％以上。
实施具体方式
下面结合工程实例并参照附图的处理过程对本发明做进一步的说明。深圳市某电镀工业园包含了各种电镀镀种，其污水日排放量为3000吨，进水水质指标如表1：
表1  三种污水的污水水质           单位：mg/L
Figure A200810153343D00051
1.含氰及含铬废水
含氰废水采用二级破氰氧化处理，出水进入酸碱综合废水调节池；含铬废水采用还原剂氧化，经调节pH值、混凝沉淀以后，上清液进入酸碱综合废水调节池与酸碱铜镍废水一起处理，污泥经煅烧回收其中的三氧化二铬。
2.酸碱铜镍废水与上述含氰含铬废水的处理出水经以下处理工艺处理：
(1)微电解-芬顿试剂处理工艺
采用三个微电解池并联使用，穿孔管布水曝气。每隔一个月左右定期清理池体。铁碳装填体积比为1:1将余碳煅烧可得到大量铜镍金属。芬顿试剂中过氧化氢浓度取30％，投加量为1.2L/m3污水，过氧化氢与硫酸亚铁摩尔比取10:1。
(2)混凝气浮(混凝沉淀工艺)
调节pH为7.6，将大部分残余铜离子及一部分镍离子去除，混凝剂采用聚铝，絮凝剂采用聚丙烯酰胺。污泥排入污泥浓缩池。
(3)二次沉淀
调节pH为10.5，将剩余的镍离子沉淀。同时加入一定量的硫化钠，沉淀铜离子。混凝剂采用聚铝，絮凝剂采用聚丙烯酰胺。污泥排入污泥浓缩池。
(4)砂滤工艺
经气浮和混凝沉淀处理后的废水中还可能含有少量的悬浮物和胶体，可以通过砂滤池过滤去除，使出水安全进入膜系统。砂滤池采用上进水单层传统砂滤池，气水同时反冲洗。布水为长柄滤头小阻力配水系统。砂滤池出水经pH回调以后可达到广东省地方标准DB4426-2001第二时段的一级排放标准之要求
(5)膜处理工艺
步骤(4)所述满足达标排放要求出水进入中间水池，经加压泵增压后进入保安过滤器，再经过超滤膜装置处理后，经高压泵加压进入反渗透装置，反渗透出水排入清水池中，供电镀车间使用。超滤和反渗透的浓废液排入综合废水调节池中。
整个系统采用上位机对系统的运行进行监测，可编程逻辑控制器(PLC)同时完成电气和仪表的自动控制和监测，每一级浓缩系统均在线监测pH、总溶解性固体、温度和流量。而且，液位、压力、温度、电动球阀同泵之间进行连锁。水箱设置低液位控制，水箱液位太低时自动控制增压泵停止运行。高压泵前设置低压开关，当给水流量和压力出现反常时，高压泵将自动停止，以保护高压泵和膜元件。在膜浓水侧配置自动控制的电动球阀，在膜系统运行前、停机后进行低压冲洗，以清除膜表面的污染物，置换压力管内的浓水和赶走膜元件中的空气。膜系统定时用膜透过液冲洗2～5min，以减少浓差极化发生和冲洗膜面累积的污染物。
表2  回用水出水水质检测结果       单位：mg/L
Figure A200810153343D00061
本发明的有益效果及特点是，利用铁碳的置换作用置换出水中的重金属离子，回收金属资源，同时通过氢氧化物沉淀法和硫化物沉淀法的结合运用，实现了综合电镀废水的达标排放，配合超滤-反渗透膜的联合作用使出水达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，且根据电镀工艺要求，总硬度和电导率优于自来水水质。所回收的废水中其重金属纯度较高，具有很好的回收价值。本发明工艺流程简单、水处理及废水回用费用低、投资回收期短且可实现水资源及重金属资源的回收利用。可广泛应用与综合电镀废水的处理回用。

Claims (10)

1.综合电镀废水的处理工艺及方法，采用分流制排水管网，将来水分为含氰废水、含铬废水、酸碱铜镍综合废水三种，各种废水排入不同的调节池中，含氰废水采用二级破氰氧化处理，出水进入酸碱综合废水调节池；含铬废水采用还原剂氧化，经调节pH值、混凝沉淀，其上清液亦进入酸碱综合废水调节池，混凝沉淀后的污泥经煅烧回收其中的三氧化二铬，其特征在于：进入酸碱综合废水调节池的含氰、含铬废水以及含有酸碱铜镍的综合污水经微电解及芬顿试剂处理工艺、混凝气浮或混凝沉淀后经二次沉淀池、砂滤工艺及膜处理工艺的综合处理实现污水回用，
2.根据权利要求1所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述微电解工艺是采用铁刨花和碳粒混合填充微电解池，铁刨花选用工业废铁，碳粒选用活性炭，铁刨花和碳粒的装填体积比为1:1；
3.根据权利要求1或2所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述微电解工艺其综合污水进水方式采用穿孔管布水并配合穿孔管曝气，气水比取30:1；
4.根据权利要求1至3之一所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述微电解工艺对微电解池清理后所得的余碳进行煅烧，回收铜镍金属，
5.根据权利要求1所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述芬顿试剂中的过氧化氢浓度取30％，过氧化氢与硫酸亚铁摩尔比取10∶1，
6.根据权利要求1所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述混凝气浮或混凝沉淀处理工艺，采用的混凝剂为聚铝，采用的絮凝剂为聚丙烯酰胺，控制污水pH为7.5～8，
7.根据权利要求1或6所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述二次沉淀池需加入：所述聚铝混凝剂、所述聚丙烯酰胺絮凝剂、硫化钠共沉淀，控制沉淀池进水的pH值在10～11，
8.根据权利要求1所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述砂滤池采用上进水传统单层快滤池，气水同时反冲洗，
9.根据权利要求1所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述膜处理工艺中的膜采用超滤膜和反渗透膜串联，
10.根据权利要求9所述的综合电镀废水的处理工艺及方法，其特征在于所述膜处理工艺过程均采用上位机对系统的运行进行监测，由可编程逻辑控制器对生产工艺参数进行自动控制和监测，对每一级处理过程均在线监测pH、总溶解性固体、温度和流量。
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