一种化学镍废水的处理系统及处理工艺的制作方法

本发明涉及一种化学镍废水的处理系统及处理工艺，属于废水处理技术领域。

背景技术：

镀镍作为金属表面修饰的主要方式，一般有化学镀镍和电解镀镍两种镀镍方式，化学镀镍比电解镀镍所得到的镀层中镍的结合力更好，并且化学镀镍的镀件化学、磁学以及力学性能更优，目前几乎所有电镀企业都有化学镀镍。在化学镀镍中产生的废水称为化学镍废水，其中除了有以硫酸镍和氯化镍为主的游离态镍，还有因生产工艺需要添加的各种络合剂与镍离子结合形成的稳定络合镍，络合镍中镍离子很难被氢氧化钠和硫化钠所沉淀，而传统重金属捕捉剂的螯合能力有限，也很难把镍离子从络合剂中夺走，即使是次氯酸钠、氯酸钠这类强氧化剂对高稳定的络合镍(如ni-edta)也无能为力；化学镍废水中还包含较多的次磷酸盐和亚磷酸盐，但次磷酸盐和亚磷酸盐不同于一般的正磷，次磷酸盐和亚磷酸盐均无法通过石灰等进行沉淀处理，即使通过氧化处理，也无法把次磷酸根和亚磷酸根彻底氧化成正磷酸根，磷也无法彻底去除；此外，化学镍废水中的氨氮、codcr也难以通过简单的方法有效去除。

因此，化学镍废水的处理难度很大，现有工艺和系统存在如下各种问题：(1)投资大，能源消耗大；(2)工艺流程长，运行管理难度大，运行成本高；(3)固体废弃物产生量大，处置成本高；(3)镍、磷、氨氮、codcr很难达到gb21900_2008《电镀污染物排放标准》的排放标准。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为解决化学镍废水的处理难度大，总镍、总磷、氨氮、codcr难以达到排放标准的技术问题，提供一种化学镍废水的处理系统及处理工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种化学镍废水的处理系统，包括依次连通的ph调节池、微电解池、钛电极氧化池、铝铁电极电絮凝池和沉淀池，其中：

ph调节池，设有化学镍废水进口，并通过管道与酸/碱存储罐连接；

微电解池，底部布置有曝气管道，池体中填充有占池体高度的1/4-1/2的铁碳微电解材料；

钛电极氧化池，底部布置有曝气管道，内设钛电极组件，所述钛电极组件包括连接板和固接于所述连接板一侧且平行交替排列的钛阳极板和钛阴极板，相邻钛阳极板和钛阴极板的间距为5～10cm；

铝铁电极电絮凝池，底部布置有曝气管道，内设铝铁电极组件，所述铝铁电极组件包括连接板和固接于所述连接板一侧且平行交替排列的铝极板、铁极板，相邻铝极板、铁极板为阴极、阳极或阳极、阴极，极板间距为1～3cm；

沉淀池，用于沉淀产生上清液后达标排放。

优选地，所述铁碳微电解材料为铁碳包容多孔构架式结构，比表面积为1.5-2.5m²/g。

优选地，钛阴极板及钛阳极板均包括钛本体及覆盖于所述钛本体表面的iro2·ta2o5涂层。

优选地，所述ph调节池的底部布置有曝气管道。

优选地，所述沉淀池为斜管沉淀池，与砂滤罐连通，所述砂滤罐用于将沉淀池内沉淀产生的上清液过滤后达标排放。

优选地，沉淀池底部设置有排泥斗，排泥斗通过管道与排泥泵连通并通至系统外部储泥池。

本发明还提供一种化学镍废水的处理工艺，步骤如下：

将化学镍废水排入ph调节池中，并调节其ph值至2-3之间；

将ph调节池中的废水排入微电解池中，在充氧不通电的条件下进行微电解反应，充氧速率为0.5-1.5l/min，反应至ph为6.0-7.0；

将微电解池中的废水排入钛电极氧化池中进行电解反应，曝气速率为0.5-1l/min，电流密度为15～30ma/cm²，电解时间为120～180min；

将钛电极氧化池中的废水排入铝铁电极电絮凝池中进行电絮凝处理，废水起始ph调节至7.5-8.0，曝气速率为0.5-1l/min，电流密度为5～10ma/cm²，电絮凝处理时间为60～180min；

将电絮凝池处理后的废水排入沉淀池中进行沉淀，产生达标水。

优选地，在铝铁电极电絮凝池中进行电絮凝处理的过程中每隔5-15分钟切换一次阴阳极。

优选地，在调节废水ph的同时进行曝气以将化学镍废水搅拌均匀。

本发明的有益效果是：

本发明将化学镀镍废水先后在微电解池中进行微电解反应、在钛电极氧化池中进行电解反应、在铝铁电极电絮凝池中进行电絮凝处理，最后经过沉淀池沉淀后得到上清液，可使达标水中总镍、总磷、氨氮和codcr污染物全部远低于gb21900_2008《电镀污染物排放标准》的排放标准；并且本发明的处理方法操作简单，工艺流程短，效果稳定，无需投加重金属捕捉剂、硫化钠等对环境有害的药剂，避免了对环境的二次污染，本发明的处理系统具有投资少、占地少、能源消耗小、运行成本低，可以稳定运行，使化学镍废水达标排放。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明化学镍废水的处理系统及处理流程方框图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

一种化学镍废水的处理系统，如图1所示，处理系统包括依次连通的ph调节池、微电解池、钛电极氧化池、铝铁电极电絮凝池和沉淀池；其中：

ph调节池，设有化学镍废水进口，并通过管道与酸/碱存储罐连接；所述ph调节池的底部还布置有曝气管道，目的是在加酸或者加碱调节化学镍废水ph时起到搅拌均匀的作用；

微电解池，底部布置曝气管道，池体中填充有占池体高度1/4-1/2(如1/4、1/3、1/2)的铁碳微电解材料，所述铁碳微电解材料为铁碳包容多孔构架式结构，比表面积为1.5-2.5m²/g；

钛电极氧化池，底部布置有曝气管道，内设钛电极组件，所述钛电极组件包括连接板和固接于所述连接板一侧且平行交替排列的钛阳极板和钛阴极板，相邻极板间距为5～10cm(如5cm、7cm、10cm)；所述钛阴极板及钛阳极板均包括钛本体及覆盖于所述钛本体表面的iro2·ta2o5涂层；

铝铁电极电絮凝池，底部布置有曝气管道，内设铝铁电极组件，所述铝铁电极组件包括连接板和固接于所述连接板一侧且平行交替排列的铝极板、铁极板，相邻铝极板、铁极板为阴极、阳极或阳极、阴极，相邻极板间距为1～3cm(如1cm、2cm、3cm)；

沉淀池，优选为斜管沉淀池，与砂滤罐连通，所述砂滤罐用于将沉淀池内沉淀产生的上清液过滤后达标排放；沉淀池底部设置有排泥斗，排泥斗通过管道与排泥泵连通并通至系统外部储泥池。

一种采用实施例1的处理系统处理化学镍废水的处理工艺，将ph值为6.5、总镍浓度为350mg/l、总磷浓度为40mg/l、氨氮浓度为605mg/l、codcr为1496mg/l的化学镍废水处理为总镍浓度不大于0.1ppm、总磷浓度不大于0.2ppm、氨氮浓度不大于3ppm、codcr浓度不大于2ppm的达标水，处理工艺如图1所示，步骤如下：

将化学镍废水排入ph调节池中，并用硫酸水溶液调节其ph值至2-3之间，在加硫酸水溶液调节废水ph的同时进行曝气以将化学镍废水搅拌均匀；

将ph调节池中的废水排入微电解池中，在充氧不通电的条件下进行微电解反应，充氧速率为0.5-1.5l/min，反应进行至ph为6.0-7.0；微电解反应过程发生的电化学反应如下：fe–2e→fe²⁺，2h⁺+2e→2[h]→h2，o2+2h2o+4e→4oh^-，4fe²⁺+o2+4h⁺→2h2o+4fe³⁺；阳极释放的二价铁离子有混凝作用，它与废水中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物而去除部分带负电荷的微粒；反应中产生的初生态的fe²⁺和原子h，具有高化学活性，能改变废水中镍络合剂的结构和特性，络合剂发生断链、开环等反用，使其中的镍络合态脱稳；由fe²⁺氧化生成的fe³⁺逐渐水解生成聚合度大的fe(oh)3胶体絮凝剂，可以有效吸附、凝聚废水中的污染物，从而增强对废水的净化效果；

将微电解池中的废水排入钛电极氧化池中进行电解反应，曝气速率为0.5-1l/min，电流密度为15～30ma/cm²，电解时间为120～180min，电解产生大量的羟基自由基(·oh)、臭氧、过氧化氢、活性氯等强氧化性物质，将化学镍废水中的固定铵最大限度地转化为游离铵，并通过硝化和反硝化作用将游离铵转化为氮气去除，在曝气的同时进行吹脱，从而起到去除氨氮的作用；在此氧化过程中，具有还原性的次磷酸根、亚磷酸根也被充分氧化生成正磷酸根，在后续电絮凝池中生成磷酸铁、磷酸铝等，从而起到去除磷的效果；

将钛电极氧化池中的废水排入铝铁电极电絮凝池中进行电絮凝处理，铝极板、铁极板每隔5-15分钟切换一次阴阳极，废水起始ph调节至7.5-8.0，曝气速率为0.5-1l/min，电流密度为5～10ma/cm²，电解时间为60～120min；电解释放出al³⁺、fe²⁺等离子，在经一系列的水解、聚合及亚铁的氧化过程，生成各种羟基络合物、多核羟基络合物及氢氧化物，使废水中的胶态杂质、悬浮物杂质凝聚沉淀分离，从而降低codcr、去除磷和镍；

将电絮凝池处理后的废水排入沉淀池中进行沉淀，再将沉淀池内沉淀产生的上清液通过砂滤罐过滤后产生达标水，沉淀物通过排泥斗收集并排出。

具体实施例见下表1：

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。