一种电镀含镍废水的处理装置及处理方法与流程

本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种电镀含镍废水的处理装置及处理方法。

背景技术：

电镀行业含镍废水是指电镀镍时所产生的清洗水，以及高浓化镍废液预处理后排放的废液及电镀厂综合废水等。电镀废水水质成分复杂，含有大量重金属离子及有机污染物，特别是化学镀镍废水，废水中含有大量的络合剂与镍、铜等金属离子络合共存，比如柠檬酸、酒石酸和次磷酸钠等，导致重金属离子很难经混凝沉淀有效去除，必须先破络合后才能去除。传统的破络合工艺主要包括化学氧化破络合、电化学氧化破络合工艺等，化学氧化破络合工艺主要用到臭氧、次氯酸钠、芬顿试剂等氧化剂，由于含化学镀镍废水成分较复杂，为达到较好的去除效果，氧化剂投加量较大，处理成本较高。电化学氧化破络合效果稳定性差，难以规模化处理含镍废水。

电镀含镍废水不仅含重金属污染组分，还含有大量有机及氮磷组分，需进一步对其进行有机及氮磷组分的去除。重金属离子具有生物毒性，常规处理后，无法保证处理出水可以直接进入生化系统，从而进行有机物及氮磷等污染组分去除。所以，如何有效处理化学镀镍废水是一个难题。

电镀企业因生产性质决定其排水水质、水量波动较大，污水处理单元稳定运行压力大，而建设大型电镀工业园区，对电镀企业各工序废水分类收集并集中处理成为今后电镀行业废水处理的趋势。因此，目前亟需一种能够稳定运行且运行成本小的规模化处理电镀废水装置及工艺。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种电镀含镍废水的处理装置，本发明的目的之二在于提供一种电镀含镍废水的处理方法。这种处理装置及处理工艺可用于电镀工业园含镍废水的集中处理。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种电镀含镍废水的处理装置，该处理装置包括依次相连的预处理混凝装置、一级沉淀池、一级芬顿反应装置、浸没式超滤膜反应器(mcr)、二级混凝装置、二级沉淀池、生化反应池和膜生物反应器(mbr)。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，预处理混凝装置包括依次相连的第一ph调节池、混凝剂加药池和第一絮凝剂加药池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，混凝剂加药池为聚合氯化铝(pac)加药池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，第一絮凝剂加药池为聚丙烯酰胺(pam)加药池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，一级芬顿反应装置包括依次相连的第二ph调节池、第一硫酸亚铁加药池、双氧水加药池、芬顿反应池、曝气池和第一调碱池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，一级芬顿反应装置的进水端设有toc(总有机碳)在线检测装置。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，二级混凝装置包括依次相连的第三ph调节池、重金属捕集剂加药池、第二硫酸亚铁加药池、第二调碱池和第二絮凝剂加药池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，重金属捕集剂加药池所投加的重金属捕集剂为与重金属离子具有螯合能力的物质，如选用无机硫化物或有机硫化物；进一步优选的，重金属捕集剂选自硫化钠、多硫化钠、二甲基二硫代氨基甲酸钠、二甲氨基二硫代甲酸钠、二乙基二硫代氨基甲酸钠、n,n-双(二硫代羧基)二乙烯三胺乙基聚合物、dtcr重金属捕集剂中的至少一种。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，第二絮凝剂加药池为聚丙烯酰胺加药池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，生化反应池包括依次相连的厌氧池和好氧池。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，各装置单元的连接均为串联设置。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，一级沉淀池的进水口与浸没式超滤膜反应器的排泥口相连。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，混凝剂加药池的进水口与浸没式超滤膜反应器的排泥口相连。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，浸没式超滤膜反应器内置中空纤维超滤膜组件。

优选的，这种电镀含镍废水的处理装置中，第一ph调节池、混凝剂加药池、第一絮凝剂加药池、第二ph调节池、第一硫酸亚铁加药池、双氧水加药池、芬顿反应池、第一调碱池、第三ph调节池、重金属捕集剂加药池、第二硫酸亚铁加药池、第二调碱池、第二絮凝剂加药池均设有搅拌装置。

本发明还提供了一种电镀含镍废水的处理方法。

一种电镀含镍废水的处理方法，是采用上述的处理装置处理电镀含镍废水。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法包括以下步骤：

1)将电镀含镍废水引入预处理混凝装置，加入聚合氯化铝进行混凝反应，再加入聚丙烯酰胺进行絮凝沉淀；

2)将预处理混凝装置出水引入一级沉淀池，进行固液分离；

3)将一级沉淀池出水引入一级芬顿反应装置，加入硫酸亚铁和双氧水，进行芬顿反应；

4)将一级芬顿反应装置出水引入浸没式超滤膜反应器，进行固液分离；

5)将浸没式超滤膜反应器出水引入二级混凝装置，依次投加重金属捕集剂、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺，进行混凝沉淀；

6)将二级混凝装置出水引入二级沉淀池，进行固液分离；

7)将二级沉淀池出水依次引入生化反应池和膜生物反应器，进行生化处理；

8)将膜生物反应器出水排放，或者回收利用。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤1)中，在预处理混凝装置的第一ph调节池调节废水的ph值至7～8。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤1)中，以聚合氯化铝溶液的量计，聚合氯化铝溶液的投加量为100mg/l～800mg/l。在实际应用中，可以选用质量浓度为9％～11％的聚合氯化铝水溶液。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤1)中，加入聚合氯化铝进行混凝反应的时间为10min～30min。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤1)中，聚丙烯酰胺的投加量为2mg/l～5mg/l；进一步优选的，聚丙烯酰胺的投加量为2mg/l～4mg/l。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤3)中，在一级芬顿反应装置的第二ph调节池调节废水的ph值至3～4。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤3)中，硫酸亚铁(以亚铁离子计)与废水toc的质量比为(2.5～3.3)：1；进一步优选的，硫酸亚铁与废水toc的质量比为(2.5～3)：1。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤3)中，双氧水中h2o2(以纯h2o2计)与废水toc的质量比为(2.5～4)：1；进一步优选的，双氧水中h2o2与废水toc的质量比为(2.5～2.7)：1。双氧水的浓度可以根据实际情况进行调整。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤3)中，芬顿反应的时间为20min～40min。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤3)中，在曝气池中曝气的时间为10min～30min。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤3)中，在第一调碱池调节废水的ph值至7.5～8.5。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤4)中，浸没式超滤膜反应器中的泥水混合物部分回流至一级沉淀池或混凝剂加药池进行吸附反应。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤4)中，浸没式超滤膜反应器的泥水混合物浓度控制在4000mg/l～7000mg/l。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤4)中，回流至一级沉淀池或混凝剂加药池的泥水混合物质量为芬顿反应产泥量的0.8～1.2倍。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，在二级混凝装置的第三ph调节池调节废水的ph值至7.5～8.5。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，重金属捕集剂的投加量为100mg/l～300mg/l；进一步优选的，重金属捕集剂的投加量为100mg/l～200mg/l。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，加入重金属捕集剂后反应10min～30min。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，硫酸亚铁的投加量为50mg/l～200mg/l；进一步优选的，硫酸亚铁的投加量为50mg/l～100mg/l。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，加入硫酸亚铁反应10min～30min。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，聚丙烯酰胺的投加量为1mg/l～5mg/l。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法步骤5)中，在第二调碱池调节废水的ph值至7～8。

这种电镀含镍废水的处理方法步骤7)中，生化反应池设置厌氧池和好氧池，属于常规的ao工艺。优选的，好氧池设置2～4倍进水流量的泥水混合物回流反硝化脱氮。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法骤7)中，膜生物反应器的废水活性污泥浓度控制在5000mg/l～8000mg/l。

优选的，这种电镀含镍废水的处理方法骤7)中，膜生物反应器设置有2～4倍进水流量的泥水混合物回流至好氧池。

这种电镀含镍废水的处理方法骤8)中，膜生物反应器出水经检测达标后排放，或者将出水进行反渗透处理，做中水回用。

这种电镀含镍废水的处理方法中，调节废水ph值的方法属于本领域的常规方法，如采用酸(盐酸或硫酸)以及碱(氢氧化钠或碳酸钠)进行调节。

本发明的有益效果是：

利用本发明提供的处理装置处理电镀含镍废水，能够稳定去除电镀废水中重金属、cod、氨氮等特征污染物，保证电镀废水处理出水达标或达到中水回用条件，而且运行成本比较经济。

具体来说，本发明与现有技术相比，具有如下的优点：

本发明提供的处理装置在芬顿工艺前增加混凝预处理，极大的降低芬顿工艺的负荷，节约破络合用芬顿药剂投加；芬顿工艺为稳定的破络合物及去除有机物、磷酸盐的工艺，芬顿与mcr反应器结合不仅可以发挥直接氧化去除作用，还可以发挥mcr反应器中高浓度污泥的吸附作用，并减少沉淀池因跑泥而导致重金属流失至下游，重金属污染物去除稳定；mcr反应器截留的高浓度铁泥具有吸附作用，通过排泥返回至一级沉淀池或混凝剂加药池，可以进一步吸附去除污染物，并结合生化强化处理，可连续、集中处理电镀工业园区电镀含镍废水，达标排放或进一步中水回用处理。

附图说明

图1是本发明电镀含镍废水处理装置的示意图；

图2是实施例电镀含镍废水处理装置的示意图。

图2中，100-预处理混凝装置，110-第一ph调节池，120-混凝剂加药池，130-第一絮凝剂加药池，200-一级沉淀池，300-一级芬顿反应装置，310-第二ph调节池，320-第一硫酸亚铁加药池，330-双氧水加药池，340-芬顿反应池，350-曝气池，360-第一调碱池，400-浸没式超滤膜反应器，500-二级混凝装置，510-第三ph调节池，520-重金属捕集剂加药池，530-第二硫酸亚铁加药池，540-第二调碱池，550-第二絮凝剂加药池，600-二级沉淀池，700-生化反应池，710-厌氧池，720-好氧池，800-膜生物反应器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于本领域技术人员来说，

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例和对比例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有技术方法得到。除非特别说明，试验或测试方法均为本领域的常规方法。

如图1所示，电镀含镍废水的处理装置包括依次相连的预处理混凝装置、一级沉淀池、一级芬顿反应装置、浸没式超滤膜反应器、二级混凝装置、二级沉淀池、生化反应池和膜生物反应器。浸没式超滤膜反应器的排泥口还与一级沉淀池的进水口相连。

下面参考图2描述根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置。

如图2所示，根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，包括预处理混凝装置100、一级沉淀池200、一级芬顿反应装置300、浸没式超滤膜反应器400、二级混凝装置500、二级沉淀池600、生化反应池700和膜生物反应器800。

根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，预处理混凝装置100包括依次相连的第一ph调节池110、混凝剂加药池120和第一絮凝剂加药池130。

根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，一级芬顿反应装置300包括依次相连的第二ph调节池310、第一硫酸亚铁加药池320、双氧水加药池330、芬顿反应池340、曝气池350和第一调碱池360。在一级芬顿反应装置的进水端，即第二ph调节池的进水管路设有toc在线检测装置，toc在线检测装置与芬顿试剂(硫酸亚铁和双氧水)投加联动控制。toc在线检测装置可以是orp计，也称氧化还原电位在线分析仪。

根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，二级混凝装置500包括依次相连的第三ph调节池510、重金属捕集剂加药池520、第二硫酸亚铁加药池530、第二调碱池540和第二絮凝剂加药池550。

根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，生化反应池700包括依次相连的厌氧池710和好氧池720。

根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，浸没式超滤膜反应器400的排泥口与一级沉淀池200的进水口相连。

根据本发明实施例的电镀含镍废水处理装置，浸没式超滤膜反应器400的排泥口还与混凝剂加药池120的进水口相连。

如图2所示，一个电镀含镍废水处理装置的实施例中，第一ph调节池110，混凝剂加药池120，第一絮凝剂加药池130，一级沉淀池200，第二ph调节池310，第一硫酸亚铁加药池320，双氧水加药池330，芬顿反应池340，曝气池350，第一调碱池360，浸没式超滤膜反应器400，第三ph调节池510，重金属捕集剂加药池520，第二硫酸亚铁加药池530，第二调碱池540，第二絮凝剂加药池550，二级沉淀池600，厌氧池710，好氧池720和膜生物反应器800依次相连接。

应用实施例的处理装置处理电镀含镍废水，电镀含镍废水首先进入预处理混凝装置，在预处理混凝装置的第一ph调节池添加氢氧化钠调节废水的ph值至7～8，在混凝剂加药池投加100mg/l～800mg/l的pac溶液，在第一絮凝剂加药池投加2mg/l～5mg/l的pam进行沉淀。混凝去除电镀含镍废水中的悬浮物、胶体及部分重金属，预处理混凝产生的絮体可以进一步吸附一部分重金属。

电镀含镍废水经预处理混凝装置处理后，进入一级沉淀池进行泥水分离，一级沉淀池出水进入一级芬顿反应装置。在第二ph调节池调节废水的ph至3.5左右，然后依次进入第一硫酸亚铁加药池和双氧水加药池，按一级沉淀出水toc浓度控制投加芬顿试剂(硫酸亚铁和双氧水)。硫酸亚铁与toc的质量比为(2.5～3.3)：1，双氧水与toc的质量比为(2.5～4)：1。加完芬顿试剂后进入芬顿反应池进行反应，再进入曝气池曝气，然后进入第一调碱池调节ph值至7.5～8.5。

一级芬顿反应装置出水进入mcr反应器，mcr反应器中内置中空纤维超滤膜组件。mcr反应器中泥水混合物浓度控制在4000mg/l～7000mg/l，较高的泥水混合物浓度有益于通过污泥吸附去除重金属，而且mcr对泥水分离彻底，避免重金属随污泥进入下一工艺单元。在mcr反应器底部设置连续排泥管路至一级沉淀池或混凝剂加药池，排出一级芬顿反应装置产生的污泥，而且mcr反应器排出的铁泥在一级沉淀池或混凝剂加药池仍然有吸附去除作用。可按芬顿产铁泥产量的0.8-1.2倍回流泥水混合物。

mcr反应器出水进入二级混凝装置，在第三ph调节池调节废水的ph为7.5～8.5，然后依次进入重金属捕集剂加药池、第二硫酸亚铁加药池、第二调碱池和第二絮凝剂加药池。在重金属捕集剂加药池、第二硫酸亚铁加药池和第二絮凝剂加药池分别加入重金属捕集剂、硫酸亚铁和pam进行混凝沉淀。其中，重金属捕集剂的投加量为100mg/l～300mg/l，硫酸亚铁的投加量为50mg/l～200mg/l，聚丙烯酰胺的投加量为1mg/l～5mg/l。经一级芬顿反应装置处理后的废水，其中的络合镍转化为离子态，可以被重金属捕集剂以及混凝去除。第二调碱池调节废水的ph值为7～8。重金属捕集剂为与重金属离子具有螯合能力的物质，如选用无机硫化物或有机硫化物。

二级混凝装置出水经二级沉淀池泥水分离后，进入生化反应池。通过生化反应池的厌氧池和好氧池，进行传统的ao工艺。好氧池设置3倍进水流量的泥水混合物回流反硝化脱氮。

生化反应池出水进入mbr反应器强化生化处理，在mbr反应器中，控制废水的活性污泥浓度为5000mg/l～8000mg/l。mbr反应器有3倍进水流量的泥水混合物回流至好氧池，保证生化系统高生物量。

经过mbr反应器的出水可以达到《电镀污染物排放标准》(gb21900-2008)，也可以作为中水回用进水，直接进行反渗透工艺单元，无需进行混凝等预处理。一级沉淀池和二级沉淀池产生的污泥可以排放处理。

应用实施例

采用上述实施例的处理装置处理电镀含镍废水。取某电镀工业园区含镍废水进行水质分析检测，水质如表1所示。

表1电镀含镍分水原水质分析结果

步骤一：取废水进行混凝实验，在搅拌条件下投加氢氧化钠调节废水ph为7.5，投加300mg/l的10％pac溶液，混凝反应15min后投加4mg/lpam进行沉淀。

步骤二：取步骤一沉淀后上清液进一步进行芬顿反应，调节芬顿反应ph为3.5，测上清液toc为87mg/l，按硫酸亚铁(以亚铁离子计)与toc比值为3:1，投加261mg/l硫酸亚铁(以亚铁离子计，实际投加七水硫酸亚铁的质量为261×278/56＝1295.7mg/l)，按双氧水(以纯h2o2计)与toc比值为2.7:1，投加235mg/l双氧水进行30min芬顿反应，芬顿反应结束后曝气20min，继续曝气调ph为8，芬顿出水用0.45μm滤膜过滤测cod：84mg/l，镍含量为1.1mg/l。

步骤三：取步骤二芬顿泥水混合物经mcr进行泥水分离后，调节出水的ph为8，投加200mg/l重金属捕集剂，搅拌反应15min，投加100mg/l硫酸亚铁搅拌反应15min，加氢氧化钠调节ph为7.5后，投加2mg/lpam沉淀。

步骤四：取步骤三沉淀出水进入a/o+mbr反应器进行生化实验，生化总停留时间26h。按检测总氮浓度投加碳源、磷酸钠，控制膜池污泥浓度5000mg/l，连续运行一周，检测出水水质如下表2所示。

表2出水水质分析结果

根据表2的测试结果，通过采用本发明的处理装置处理电镀含镍废水，出水水质可以达到《电镀污染物排放标准》(gb21900-2008)的一级a排放标准。

取应用实施例步骤二芬顿后未投加pam沉淀的芬顿污泥，按芬顿反应硫酸亚铁投加量所能产生铁泥的量与步骤一沉淀后的上清液混合搅拌10min，即取步骤一上清液，按500mg/l投加步骤二产生的芬顿铁泥搅拌吸附，吸附反应10min后，沉淀取上清液，对比吸附反应后的上清液与步骤一上清液，cod去除了约15-20mg/l，其他污染物均有3％～11％左右去除，表明芬顿铁泥回流至一级沉淀池仍然有很强的吸附作用。

应用对比例1

取相同的电镀工业园含镍废水直接进行芬顿实验，投加300mg/l硫酸亚铁(以亚铁离子计)，投加300mg/l双氧水，调节芬顿反应ph为3.5，芬顿反应30min后，曝气20min，用氢氧化钠调节ph为8，取上清液检测cod：113mg/l，镍含量为2.6mg/l。上清液cod浓度及镍浓度均比实施例步骤二的高，表明直接用芬顿预处理含镍废水不仅芬顿药剂耗量高，且污染物去除效果差。

应用对比例2

取相同的电镀工业园含镍废水进行两级混凝实验，即先按实施例步骤一进行一级混凝实验，投加300mg/l的10％pac进行混凝，混凝沉淀取上清液，再投加300mg/l的10％pac进行二级混凝实验，混凝出水进行toc测定，toc浓度79mg/l，即二级混凝只去除了约8mg/l的toc，二级混凝对污染物的去除效率低。进一步将二级混凝沉淀后上清液用重金属捕集剂去除剩余金属镍，最佳出水含镍量为2.3mg/l，镍出水超标无法进入生化工艺处理，且重金属捕集剂用量大。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对上述实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。