《电镀废水镍离子超标问题分析及处理》

  • 来源专题:水体污染治理
  • 编译者: 王阳
  • 发布时间:2019-12-31
  • 摘要:本文针对公司新建电镀废水处理中心的在线监测系统出现废水处理后总排口镍离子超标的问题,采取航天系统质量问题归零的手段,通过故障树分析,排查了废水分流分治情况、电镀镍系废水处理的合理性设计、废水处理系统的管理和车间生产管理等方面,定位了问题的发生原因,并提出了相应的解决和预防措施,确保电镀废水各项指标的达标排放。

    关键词:电镀废水处理中心;镍离子超标;故障树分析

    桂林航天电子有限公司是一家航天机电元器件(组)件的高科技企业,主要研制生产继电器、连接器、特种开关和小型仪器设备等产品,表面处理工艺主要有镀金、镀银、镀铜、镀镍等,其中镀镍是公司的主要镀种。近年来随着公司的发展,产品电镀量大幅增加,旧废水处理系统难以负荷,因此新建了电镀废水处理中心以满足公司生产和社会环境保护要求。

    经过一年多时间的建设,废水处理中心进入试运行阶段。试运行期间,出现一次镍含量大于GB21900-2008《电镀污染物排放标准》中规定的0.5 mg/L 的异常情况,其它各监测指标正常。由于问题不复现,企业面临新设施验收期限和环保的压力剧增,需要通过系统梳理和问题逐一排查来确认超标原因,提出后续预防措施,确保电镀废水达标排放。

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  • 《电镀园区含镍废水物化处理工程实例》

    • 来源专题:水体污染治理
    • 编译者:王阳
    • 发布时间:2019-07-11
    • 摘 要: 以某电镀废水集中处理工程为实例,介绍了含镍废水的处理技术、工艺、构筑物参数 及运行效果。通过应用高级氧化破络技术、络合捕集技术以及管式微滤膜( TMF) 分离技术,构建了电镀废水重金属稳定达标处理关键技术体系,实现了出水在电镀含镍废水的单独监控池达到《电镀污染物排放标准》( GB 21900—2008) 的表 3 标准。该工艺技术体系能适应水量变化,运行稳定,处理效果好,自动化程度高,具有良好的环境效益、社会效益及经济效益。 电镀工艺中镍的镀种类型较多,应用面广,而在电镀镍工艺中常加入各种络合物,镍始终处于络合态,有利于提高电镀效果。目前络合物种类以有机物为主,主要包括羧酸类、氨基醇类、氨基羧酸类、无机多磷酸类和有机磷酸类[1],而络合物的存在给后续处理带来了较大的难度。目前,《电镀污染物排放标准》( GB 21900—2008) 表 3 标准要求含镍废水预处理出水监测点一类污染物 Ni2+≤0. 1 mg /L,这对于成分复杂、络合复杂、水质波动大的电镀废水而言,具有较大的挑战性。考虑项目投产后需长期稳定达标,在工程工艺设计阶段即需充分考虑工艺的达标保障性。以某电镀废水集中处理工程中含镍废水的处理工艺应用为例,介绍了基于高级氧化破络技术、络合捕集技术以及管式微滤膜( TMF) 分离技术的重金属镍稳定达标关键技术的集成体系与示范应用。 1 工程概况 某电镀产业园总用地面积为 7. 10 hm2,包含 17幢电镀厂房、3 幢办公楼、1 座仓库、配套 1 座园区集中式废水处理中心。 园区配套的电镀废水集中处理工程设计规模为5 000 m3/d,占地面积为 5 333 m2,设计运行时间为20 h /d,处理规模为 250 m3/h。土建工程一次性建设实施,设备工程分两期实施,一期工程配置规模为2 500 m3/d( 125 m3/h) 。根据进水水质将废水分成7 股,分别进行处理。 2 废水处理工艺 2. 1 工艺流程 针对废水水质特点及设计排放标准,确定废水处理工艺流程。 2. 2 工艺说明 将电镀园区中不同电镀车间的镀镍工序产生的漂洗水集中收集,通过管道进入调节池,考虑到有部分 Cr6+混入,一级反应池组先进行 Cr6+还原,然后加碱和 PAM 絮凝反应,进入一级沉淀池,去除部分镍和全部的铜和铬,出水进入二级反应池组,通过加入高效的破络合药剂对镍的络合物进行氧化,消除强络合态的镍,同时加入高络合能力的重金属捕捉剂,确保镍能完全去除,然后进入 TMF 膜分离系统,通过膜分离悬浮态的重金属镍,实现固液分离,膜出水进入镍监控池,检测达标后进入后续处理系统,若不达标,则进入应急反应池,再返回含镍预处理系统进行处理。 2. 3 主要应用技术 ① 基于高级氧化破络的重金属稳定达标技术 电镀废水成分复杂,往往含有大量的重金属物质、有机助剂等。在电镀过程中,因为镀层质量控制的需要,重金属离子往往以络合物形式存在,从而在电镀过程中缓慢释放金属离子进行沉积,提升镀层质量; 然而在废水排放和处理过程中,因为这样一些络合物的存在,使得镍的去除难度加大,单纯的化学沉淀法难以实现重金属的有效去除,因而如何破除络合物、实现金属离子的释放就成为重金属去除过程中的关键技术。高级氧化技术在应用过程中产生的羟基自由基( ·OH)[2]或硫酸盐自由基[3]具有强氧化作用,能有效氧化与镍结合的络合物或螯合物,将强络合态镍转化为弱络合态镍或离子态镍[4],然后通过重补剂竞争络合或沉淀分离,达到去除镍的目的。本项目采用自主研发的破络合剂,针对电镀废水中存在的络合物具有普适性,能实现络合物的有效去除。 ② 基于络合捕集的重金属稳定达标技术 电镀废水处理过程中,重金属离子主要通过与外加药剂( 氢氧化钠、氢氧化钙、硫化钠等) 形成氢氧化物、硫化物沉淀等形式,从废水中固液分离,最终转化为固态污染物,但是对于大部分重金属,其氢氧化物溶度积常数( Ksp) 比较大,使得其去除效果比较差,难以满足目前日益严格的出水排放要求。另外,电镀废水中常常含有一些络合剂,其稳定性高,简单加入氢氧化钠、氢氧化钙难以沉淀这部分络合态重金属离子。重金属捕集剂是一种与重金属离子强力螯合的化工药剂,能在常温和很宽的 pH 值范围内,与废水中的 Cu2+、Ni2+、Zn2+等重金属离子进行化学反应,并在短时间内迅速生成不溶性、低含水量、容易过滤去除的絮状沉淀,从而达到去除重金属离子的目的,确保废水达到排放标准[5,6]。目前,根据现有电镀废水中络合物的种类,并结合高级氧化破络技术,自主合成的重补剂可实现镍的达标。 ③ 基于 TMF 分离的重金属稳定达标技术 目前对于电镀废水以物化处理法为主,通常采用化学沉淀法,基本工艺组合为反应系统 + 分离系统。目前常见的固液分离方式有沉淀、气浮和膜分离,其中沉淀法具有通用性强、造价低、易管理等特点,应用广泛; 气浮法则具有容易设备化、占地小、分离效率高等特点,在一些小规模的电镀污泥处理工程中也得到应用。但是气浮法和沉淀法都具有一定的不稳定性,容易出现浮泥、跑泥等现象,造成出水水质波动,重金属超标风险大。膜分离法具有分离效果好、系统稳定等特点,尤其是能够确保出水 SS浓度非常低; 另外,在进行膜分离的同时,还能实现污泥的浓缩、污泥高效吸附等功能,进一步提升出水水质和后续污泥脱水设备的效率,因此在电镀废水处理中具有广阔的应用前景。本项目采用的管式微滤膜以多孔高分子材料作为分离介质,采用低压( 0. 07 ~ 0. 7 MPa) 运行膜过滤,用以分离液体中的高浓度悬浮固体; 分离时采用错流过滤方式,固液混合物在压力作用下在膜表面错流流动; 固体颗粒在错流状态下在固液混合物中不断浓缩,不断在膜表面堆积。TMF 膜过滤系统具有显著的优点: 可以绝对去除尺寸大于膜孔径的固体物,去除效果非常稳定; 不需要投加絮凝剂等聚合物,节约药剂,降低污泥产量,提升污泥资源化利用价值; 自动随时开/停机,自动化程度高; 超微滤过滤精度高,不需要进后处理过滤器,可以直接和反渗透等中水回用设备联用。
  • 《脉冲电絮凝处理电镀废水的工艺优化与应用》

    • 来源专题:水体污染治理
    • 编译者:wangyang
    • 发布时间:2020-12-29
    • 摘要:以实际电镀厂废水为研究对象,采用铁电极板电絮凝技术,考察比电流、溶液初始pH值、占空比和曝气强度等参数对废水中镍和铬去除效果的影响,并利用响应面法优化了电絮凝工艺。结果表明,当比电流为122 A/m³、占空比为48%、初始pH值为7. 1、曝气强度为2.4 L/L时,电解30 min后,对Ni2\Cr6+和总珞的去除率分别为99. 65%、100%、100% ,比能耗为0. 757kW - h/m³,与传统的单因素试验相比,降低了 11.87%。实际工程废水的处理规模为30 m³/h,400多天的运行效果表明,经响应面优化的电絮凝工艺运行稳定,出水水质达标。 关键词:脉冲电絮凝;电镀废水;重金属;响应面法 电镀工业排放的废水富含铜、锌、镰、锯和镉等重金属离子,属一类典型的重金属废水,具有毒性大、不易降解、易被生物富集和放大等特点,对生态环境及人类健康危害严重。电絮凝是处理该类重金属废水的一种环境友好型技术,具有去除效率高、设备简单、占地面积小等特点UT。能耗是电絮凝技术处理废水的重要成本指标,脉冲电絮凝利用脉冲电源“充电-放电-充电”的间歇性方式运行,达到了节省能耗、减缓电极钝化的效果。 Xu等研究了铝铁为正负极的双向脉冲电絮凝技术, 考察其同步去除实际冶炼废水中Zn2+和Mn2+的机理,在脉冲电源频率为5 000 Hz、占空比为40%、初始pH值为7.0、电流密度为8 mA/c㎡,正负极逆转时间为25 s : 5 s(Fe : A1)时,电解3 h后,对Zn"和Mn2+的去除率分别达到99. 16%和70. 37% ,电耗为 18.3 kW • h/m³。 对传统的电絮凝工艺参数进行优化,可采用单因素法,尽管该方法简单,但无法体现各因素间的交互作用。响应面法(RSM)综合了数学和统计学的方法,通过开发参数间的交互效应模型,形象地显示各种因子与响应值之间的关系,实现了过程优化并可获得最佳操作条件小。响应面法基于试验设计,显著减少试验次数、提高工作效率。目前,鲜见采用响应面法优化电絮凝工艺参数的研究报道。 笔者以实际电镀废水为研究对象,通过铁电极板脉冲电絮凝技术,分析比电流、溶液初始pH值、 占空比和曝气强度等参数对去除重金属离子的影响,通过响应面法优化评估影响因子对处理效率的相互作用,探寻最佳工况条件、降低运行成本。同时,将响应面法优化获得的工艺参数运用到实际工程项目中,评估运行性能。