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在该过程中,要特别注意重金属离子沉淀的起始浓度和起始pH。对Ni2+而言,其沉淀起始质量浓度为3mg/L,初始沉淀的pH约在7.8,当pH达到9.3时开始出现大量沉淀。Ni2+浓度过低时,pH需要适当调高。如采用氢氧化钠调节pH,通常可根据废液中Ni2+的浓度,将废水的pH调至8.5~9.5,使Ni2+质量浓度降低到1.0mg/L以下。如把pH调至9.5~11.0时,Ni2+去除得更彻底[3]。为了降低人工操作的烦琐及误差,通常将含镍废水的pH调至9~10即可,此时,可去除废水中大部分的Ni2+,出水中Ni2+质量浓度在2.0mg/L以下。再经后续的物化及两级RO系统处理后,系统出水中的Ni2+质量浓度可稳定达到0.5mg/L以下。
另外,如果废水中存在有大量的硫酸盐、氟化物或磷酸盐需要同时沉淀时,使用石灰乳液作为沉淀剂更为宜。从镍系沉淀池排出的污泥,必须要单独处理,不能与其他的污泥混合处理。通常采用污泥脱水机将含镍污泥脱水后,单独委外处理。
4.2、酸碱及含油废水调试
该废水中除了酸碱以外,更多的是一些表面活性剂及各类油脂,导致该废水的COD较高。该废水中的油脂类物质主要是金属构件在切削、碾磨、清洗等过程中添加的各类机械油、除锈剂、切削油、表面活性剂、石蜡等。这类油脂主要以乳化液状态存在。在进行后续处理之前,首先利用油比水轻的原理,在隔油池中将含油废水中的油脂类物质从水中分离出来。
在均质池内加入少量的稀硫酸(质量分数控制在5%左右),可实现酸化破乳,然后废水进入后续重力斜板式三联隔油池,可去除直径在10~100μm的浮油,除油率在60%~80%。
4.3、综合废水处理调试
对预处理后的综合污水,首先采用化学混凝沉淀法进行处理。以仪器监控由定量加药机投加NaOH和Ca(OH)2,控制pH10~11,同时投加混凝剂PAC,会有初级絮凝体氢氧化物和磷酸钙盐产生。然后在絮凝池内定量投加助凝剂PAM,缓慢搅拌后可进一步增大絮凝物的体积。产生的沉淀物排至污泥浓缩池进行压滤。综合污水经过袋式过滤及UF过滤后,70%废水采用两级反渗透系统进行处理,其余30%废水则采用混凝沉淀法进行化学深度处理。在调试过程中,对两级RO膜系统进行了一周的连续检测,运行状况如表1所示。
表1反渗透系统运行参数及处理效果
检测批次 | 产水量 / (m3˙h-1) | 产水电导率 / (μS˙cm-1) | 运行压强 / MPa | 进水镍质量浓度 / (mg˙L-1) | 出水镍质量浓度 / (mg˙L-1) |
1 | 8.62 | 22.4 | 1.81 | 1.76 | 0.25 |
2 | 8.77 | 23.2 | 1.77 | 1.86 | 0.31 |
3 | 8.59 | 20.7 | 1.66 | 1.62 | 0.28 |
4 | 8.52 | 17.7 | 1.72 | 1.88 | 0.44 |
5 | 8.28 | 23.7 | 1.73 | 1.75 | 0.33 |
6 | 8.55 | 23.9 | 1.64 | 1.99 | 0.21 |
结果表明,系统经过半年的运行,出水电导率始终维持在25μS/cm以下,反渗透膜对废水中残余重金属镍离子具有较好的截留效果,达80%以上。
5、系统处理效果及讨论
5.1、运行效果
该工程经过一段时间的调试后,系统运行情况良好,处理效果可靠,出水水质达到了国家《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级排放标准,其中总镍达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)表2标准,实现了约70%的出水回用目标。
5.2、投资与运行费用
工程总投资约360万元,运行费用主要包括:电费、药费、耗材费、人工费等,运行成本约7.9元/m3。
6、结论
(1)阳极氧化废水含有一类污染物重金属镍及油脂,其废水成分较为复杂,治理方法难以统一。本工程先采用对含镍废水预处理,再与预处理后的酸碱含油废水混合后进行深度处理,使得含镍废水达到很好的处理效果,工艺具有较高的可行性。
(2)在去除阳极氧化废水中重金属镍的过程中,要加强对废水预处理时pH的准确控制,使镍在进入后续的RO等系统之前能实现较高的去除率,如此才能稳定确保回用水及排放出水中镍的质量浓度在0.5mg/L以下。
(3)该套废水处理、中水回收设计方案,可以使废水回用率达70%以上,废水排放指标稳定达到国家《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级排放标准,并使镍达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)表2标准,很好地保护了周边的生态环境,提高了废水的利用率,响应了国家节能减排的政策。
本文作者:郭永福,梁柱,冯冬燕,温猛,王雨,吴伟,白仁碧
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