电镀行业是全世界三大污染工业之一,其产生的废水中不仅含有及大量有机污染物,还含有铜、镍、铬等重金属污染物。其中,镍是常见的致癌性重金属,无法被生物降解,其通过食物链的积累作用会对环境与人类健康产生严峻危害。随着日益严格的环保标准及清洁生产要求的颁布,部分地区对电镀废水的排放已要求达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2022)的表3标准,企业面临电镀废水提标改造的技术难题。
目前,含镍电镀废水常用的处理工艺包括化学沉淀法、生物法、吸附法和离子交换法等。化学沉淀法会造成二次污染,并且存在可逆反应,出水镍含量难以达到GB 21900—2022表3标准;生物法处理出水中含有大量微生物,难以直接回用;吸附法是将重金属进行吸附转移,吸附载体则难以处理。因此,开发高效率、低成本处理工艺对于解决电镀废水环境污染问题具有重要意义。 模拟断路器 笔者以福建某电镀厂含镍废水为处理对象,开发了以离子交换和铁基催化氧化为核心的含镍电镀废水处理工艺。运行结果表明,该工艺实现了水资源的在线循环利用与硫酸镍的回收,具有良好的环境效益与经济效益。
1 废水来源与工艺流程
无线收发 福建某电镀厂主要开展铜合金、锌合金、塑料、不锈钢等材质的零部件加工,选取其中一条镀镍生产线产生的含镍清洗废水作为处理对象。该废水总量约为20 m3/d,其水质见表 1。
大功率led电源 某科学的变速齿轮
该含镍电镀废水中的镍主要包括硫酸镍、氯化镍及化学镍。由于化学镀镍过程中需添加柠檬酸盐、醋酸、铵盐等大量的络合剂及稳定剂、光亮剂,废水污染物成分简单,大大增加了处理难度。采纳现有处理工艺(主要包括破络、混凝、沉淀等)对其进行处理,出水重
金属指标不仅无法达到GB 21900—2022表3标准,还产生了大量含镍污泥。这些污泥作为危废委外处理,不仅铺张了资源,而且处理费用高。
针对该企业含镍电镀废水重金属含量高、有机物成分简单且难生物降解的水质特征,开发了以离子交换和铁基催化氧化为核心的含镍电镀废水处理集成工艺。离子交换技术不仅可使废水重金属指标达到排放标准,还可回收重金属镍;铁基催化氧化技术为微电解耦合Fenton氧化反应,可高效、快速降解含镍废水中的有机物,产水可直接回用于电镀生产线。含镍电镀废水处理工艺流程如图 1所示。
废水首先通过平板膜过滤系统去除其中的悬浮物及杂质,然后经保安过滤器进入离子交换系统回收金属镍离子。
离子交换系统出水进入铁基催化氧化系统,通过强化微电解与Fenton氧化反应降解有机物,然后经过反渗透系统降低废水的电导率,保证出水可回用于电镀生产线。
该处理集成技术具有污泥产量低、运行成本低的优势,可实现水资源的在线循环利用与重金属镍的回收。
2 主要构筑物
2.1 平板膜过滤系统
固废焚烧 平板膜过滤系统尺寸为2.5 m×2.0 m×2.0 m,过滤精度约为0.1 μm,共1座,有效容积2.5 m3。内设平板膜组件1套,膜成分为碳化硅复合材料。设提升泵2台,流量2 m3/h,扬程32 m,功率0.75 kW。设鼓风机1台,最大风量1.67 m3/min。
碳化硅平板膜具有亲水性好、机械强度高、耐酸碱、孔隙率高、过滤精度高等优点。该过滤系统可拦截废水中的悬浮物,防止后续离子交换系统与铁基催化氧化系统发生污堵。平板膜的设计处理力量为50 m3/d,运行时掌握废水流量为1.2 m3/h。
当产水压力增大或流量降低时,需要同时开启鼓风机和反洗泵,对平板膜进行清洗。定期清理污泥,将其排入企业的污泥池进行压滤处理。连续运行后,平板膜过滤系统运行稳定,产水流量为1.2 m3/h,出水浊度<10 NTU。
2.2 离子交换系统
离子交换系统采纳弱酸阳离子交换树脂。运行前,采纳NaOH将树脂由H型转为Na型,这是由于Na型树脂对Ni2+的交换吸附力量比H型更强。
运行时,含镍电镀废水经过树脂层,废水中的Ni2+与树脂上的Na+进行置换。当树脂吸附饱和后,采纳H2SO4进行脱附再生,此时树脂为H型,获得的高浓度NiSO4溶液可用于镀槽镀液的补充。之后,采纳NaOH将树脂由H型转为Na型,再次吸附Ni2+。酸洗再生后树脂会残留游离酸,碱洗转型后树脂会残留游离碱,因此需要用水清洗。
燃料棒