标王 热搜: 镀锌  镀镍  镀铜  镀铬  镀金  镀银  配方  镀锡  三价铬  阳极 
 
当前位置: 首页 » 技术 » 电镀常识 » 正文

详解电镀含磷废水处理方法

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-02-20  来源:环保易交易  浏览次数:1677   关注:加关注
核心提示:近年来,水体富营养化问题愈加严重,引起国际社会的广泛关注。造成水体富营养化问题的原因是水体中富营养元素氮和磷含量过高。其

近年来,水体富营养化问题愈加严重,引起国际社会的广泛关注。造成水体富营养化问题的原因是水体中富营养元素氮和磷含量过高。其中,磷是引起水体富营养化的限制性元素,当湖泊中磷的质量浓度超过0.02mg/L时,就可能引起水体富营养化,因此国内外对废水排放中磷浓度的控制也越来越严格。

 

废水处理

 

电镀行业是我国水体重金属排放大户,也是氮磷营养元素排放大户。由于电镀工艺中使用大量次亚磷酸钠等作为化学镀剂,导致排放的电镀废水中通常含有较高浓度的磷元素。

笔者采用臭氧氧化—化学沉淀方法处理电镀含磷废水,评价臭氧对非正磷酸盐的氧化效果,探讨臭氧投加量、臭氧通入时间、废水初始磷浓度和废水初始pH等对非正磷酸盐转化率的影响。并以此为基础优化化学沉淀的工艺参数。通过两处理单元联用,以期最终出水达到电镀废水排放标准特别限值。

1实验部分

1.1实验水样

由于电镀行业是我国工业用水大户,因此通常采用膜技术对电镀废水进行处理,产生的淡水进入生产工艺过程中回用,而膜浓水中含有高浓度的污染物,需要进一步处理才能达标排放。

实验所使用水样均采自江苏常州某电镀厂的含镍废水外排膜浓液。该厂含镍废水(含电镀镍废水和化学镍废水)采用图1所示处理工艺。

 

废水处理

 

图1某电镀厂含镍废水处理工艺

1.2实验试剂与仪器

主要试剂:Ca(OH)2、NaOH、聚合氯化铝(PAC)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化铁(PFS)、CaCl2等均为分析纯,购自天津市科密欧化学试剂有限公司,高纯氧气由南京特种气体有限公司提供。

主要仪器:pHS-3C型pH计,上海雷磁仪器厂;JJ-4六联搅拌器,金坛市国旺实验仪器厂;UV-1700紫外分光光度计,日本岛津公司;JC-10臭氧发生器,盐城市亨泰环保设备制造有限公司;D01-ID/ZM质量流量控制器,北京七星华创电子设备股份有限公司;IDEAL-2000臭氧浓度检测仪,淄博爱迪尔计算机软件有限公司。

1.3实验装置

臭氧氧化反应采用图2所示的实验装置,主要由氧气瓶、臭氧发生器、质量流量控制器、臭氧反应塔和尾气吸收器等组成。其中臭氧反应塔为内径56mm、高度840mm、有效容积1.8L的竖式玻璃管。底部设有气体分散器,臭氧进入反应塔后由分散器分散成微小气泡。

反应塔侧面底部设有取样口,用于取样后分析相应指标。臭氧氧化实验步骤为:向氧化反应塔中加入1L电镀含磷实际废水;依次打开氧气瓶主阀和分压阀,调节质量流量控制器至相应流量,开启臭氧发生器和臭氧浓度检测仪;反应一段时间后,从臭氧反应塔取样口取出一定体积水样,采用钼酸铵分光光度法分析水样中总磷和正磷酸盐浓度。

 

废水处理

 

图2实验装置

2结果与讨论

2.1水样水质分析

实验所选取水样为该厂电镀废水不同时刻膜浓水外排水,其pH7.3±0.2,COD180~420mg/L,总磷10.5~50.2mg/L,正磷酸盐2.6~10.2mg/L,总盐8300~10400mg/L。可知次亚磷酸盐等非正磷酸盐含量占总磷的80%左右,而次亚磷酸钙的溶解度为16.7g,因此需要通过氧化法将其转化为易于处理的正磷酸盐。

2.2臭氧投加量对非正磷酸盐转化率的影响

实验所选取臭氧投加质量浓度为0、48、96、144、192mg/L,反应60min后测定水样中正磷酸盐和总磷浓度,结果表明,非正磷酸盐的转化率随着臭氧投加量的增加而增加。当臭氧投加质量浓度由0增加至96mg/L时,正磷酸盐占总磷比例由16.2%提升到99%以上,剩余非正磷酸盐质量浓度为0.47mg/L。当臭氧投加质量浓度为192mg/L时,正磷酸盐占总磷比例为99.5%,剩余非正磷酸盐质量浓度为0.2mg/L。臭氧投加量提高1倍,但是非正磷酸盐的转化率提升却十分有限,因此在实验中选择96mg/L为臭氧最佳投加量。

2.3臭氧反应时间对非正磷酸盐转化率的影响

实验水质同2.2,考察臭氧投加质量浓度为96mg/L时,废水中正磷酸盐占总磷比例和pH随时间的变化趋势,结果如图3所示。

从图3可以看出,反应开始前30min,非正磷酸盐迅速转化为正磷酸盐,30min后,反应渐趋平衡,非正磷酸盐转化率提升缓慢。但是水样pH变化趋势正好相反,反应前30min,pH变化较小,反应30min后,pH迅速下降。这一现象的原因可能是开始阶段,易于氧化的次亚磷酸根首先被氧化为正磷酸盐。

当次亚磷酸根完全氧化后,剩余以其他形式存在的难以被氧化的磷元素继续被氧化。同时,废水中大分子有机物被氧化分解为小分子羧酸类等物质,导致水样pH下降。废水pH降低同样会降低臭氧产生羟基自由基的效率,导致整个反应过程速率变慢。

 

废水处理

 

图3臭氧反应时间对非正磷酸盐转化率的影响

2.4废水中磷初始浓度对非正磷酸盐氧化率的影响

实验选取了3种总磷初始浓度不同的实际电镀含磷废水进行实验,废水总磷初始质量浓度分别为16.8、29.5、50.2mg/L时,经臭氧氧化后正磷酸盐占总磷的比例分别提升为99.8%、99.1%、98.2%。废水非正磷酸盐转化率随着初始总磷浓度增加而减少,这是由于非正磷酸盐浓度越高,所需臭氧耗用量越大,导致非正磷酸盐转化率降低。因此,在实际废水的处理过程中,需要及时根据总磷浓度的变化确定最佳臭氧投加量和反应时间。

2.5初始pH对非正磷酸盐转化率的影响

实验水质同2.2,实验前先用1mol/L的NaOH和HCl调节水样初始pH分别为4.9、7.4、10.0、12.1,然后通入96mg/L臭氧进行氧化反应60min。考察了废水初始pH对非正磷酸盐转化率的影响,结果表明,随着pH增加,非正磷酸盐转化为正磷酸盐的速率和比例有所增加。这是因为在碱性条件下,水体中存在大量的OH-,可以促进反应中羟基自由基的产生,引发链式反应,提高臭氧氧化率。因此,实际废水处理过程中,初始pH呈中性或偏碱性有利于非正磷酸盐的转化。

2.6沉淀剂的种类对磷去除率的影响

废水采用臭氧投加质量浓度为96mg/L,氧化60min后,其总磷质量浓度为50.2mg/L,非正磷酸盐质量浓度为0.4mg/L,pH为6.0。考察了沉淀剂——聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、CaCl2、Ca(OH)2以及助凝剂聚丙烯酰胺(PAM)对于充分氧化后废水中的总磷和正磷酸盐去除率的影响。

实验首先采用1mol/L的NaOH溶液调节废水pH=9,然后加入一定量的沉淀剂(PAC、PFS或CaCl2),在搅拌速率为300r/min下反应2min,再加入一定量PAM反应30s后,最后在80r/min搅拌速率下反应10min后静置沉淀30min,取上清液分析其中的总磷和正磷酸盐浓度。当采用Ca(OH)2进行沉淀时不调节水样pH,其他步骤同上。

沉淀剂处理效果如表1所示,沉淀剂PAC、PFS、CaCl2对氧化后废水中正磷酸盐的去除能力有限,而沉淀剂Ca(OH)2对正磷酸盐和总磷去除效果较好。因此,选择Ca(OH)2作为最佳沉淀剂。

2.7、Ca(OH)2投加量对磷去除率的影响

水质同2.6,考察了不同Ca(OH)2投加量对氧化后废水中磷去除率的影响。实验所用水样初始总磷质量浓度为50.2mg/L,正磷酸盐质量浓度为49.9mg/L。Ca(OH)2的投加质量浓度分别为200、300、400、500、600mg/L,其对总磷和正磷酸盐去除的实验结果如图4所示。

 

废水处理

 

图4氢氧化钙投加量对磷去除的影响

结果表明,Ca(OH)2投加量越大,对总磷的去除率越高。当Ca(OH)2投加质量浓度为400mg/L时,上清液中的正磷酸盐质量浓度小于0.1mg/L,总磷质量浓度小于0.4mg/L,可以达到《电镀污染物排放标准》中表3的规定。当Ca(OH)2投加质量浓度大于400mg/L时,正磷酸盐和总磷的去除率提升并不明显。同时,上清液的碱度会有所增加,后续处理过程中需要消耗大量的酸进行中和。因此,确定400mg/LCa(OH)2为实验最佳投加质量浓度。

2.8、PAM投加量对磷去除率的影响

水质同2.6,实验考察了不同PAM加入量对氧化后废水中总磷和正磷酸盐去除率的影响,选取沉淀剂Ca(OH)2投加质量浓度为400mg/L,PAM投加质量浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mg/L,其对总磷和正磷酸盐去除率影响如图5所示。

 

废水处理

 

图5PAM投加量对磷去除的影响

从图5可以看出,当PAM投加质量浓度为0.3mg/L,经沉淀后总磷质量浓度可降低至0.4mg/L以下,正磷酸盐质量浓度降低至0.1mg/L以下。当PAM投加质量浓度大于0.3mg/L,总磷和正磷酸盐浓度变化趋势不明显。从实验现象可以看出,与不加PAM相比,加入PAM后形成的絮体体积更大,沉淀时间减少。但是,过多加入PAM,不仅会增加废水处理药剂费用,同时还会增加水体COD。因此,实验确定PAM的最佳投加质量浓度为0.3mg/L。

2.9最佳实验条件下废水处理实验结果

分别在臭氧氧化和化学沉淀最佳条件下处理废水水样,通过臭氧氧化—化学沉淀复合工艺能够有效地处理电镀含磷废水,其总磷去除率达99.3%,正磷酸盐的去除率为99.0%,最终出水总磷质量浓度为0.34mg/L,正磷酸盐质量浓度为0.08mg/L。出水磷指标不仅能够达到《电镀污染物排放标准》中表3的规定,甚至能够达到《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类水的环境质量标准。

3结论

(1)臭氧对电镀废水中非正磷酸盐转化率的影响与臭氧投加量、臭氧反应时间、废水初始总磷浓度以及废水初始pH有关。臭氧投加量越大,反应开始阶段速率越快,非正磷酸盐最终转化率越高;非正磷酸盐转化率随废水中非正磷酸盐浓度增加而降低;pH对非正磷酸盐转化率影响不显著。

(2)采用Ca(OH)2和PAM作为沉淀剂和助凝剂对氧化后的废水进行处理效果较好。Ca(OH)2最佳投加质量浓度为400mg/L,PAM最佳投加质量浓度为0.3mg/L。最终出水正磷酸盐质量浓度可降低至0.1mg/L,总磷质量浓度可降低至0.4mg/L以下,达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)以及满足《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅴ类水体标准限值。

分享到:
 
关键词: 电镀含磷 废水处理
 
[ 技术搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]
 

 
点击排行
推荐技术
推荐图文
 
网站首页 | 企业资质 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 网站地图 | 排名推广 | 积分换礼 | 网站留言 | RSS订阅 | 豫ICP备17022444号
                 »¦¹«θ±¸ 310100103613