最新电镀络合废水破络合后处理工艺优化.docx
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最新电镀络合废水破络合后处理工艺优化
电镀络合废水破络合后处理工艺优化
电镀络合废水破络合后处理工艺优化
近些年,我国的汽车、电子行业发展迅速。
表面处理技术得到广泛应用,同时伴随着大量的电镀废水产生。
电镀工艺会产生大量的铜、镍、锌等重金属有毒污染物,且成分复杂。
电镀生产过程中加入了很多的稳定剂、络合剂、光亮剂,如EDTA—Na、柠檬酸盐(Na3C6H5O7)、铵盐、乳酸等,它们会与Cu2+、Ni2+形成稳定的络合物。
给处理带来
难度,环境带来危害。
目前,工程上应用较多的传统的化学法处理工艺,包括化学中和法、化学沉淀法、化学氧化法、化学还原法。
单一的氧化还原或沉淀法都不能达到处理效果。
工程实践中,酸性氧化破络一沉淀法在电镀废水处理工艺中应用较多,大多选择酸性氧化剂次氯酸钠,但在pH值为6~8的次氯酸钠氧化破络应用较少,效果较差。
对于pH值中性的络合废水处理工艺来说,氧化剂双氧水在pH值为6~8时的破络效果理想。
本文探讨出了双氧水破络一沉淀法的工艺运行参数,对于简化处理流程,节省运行成本,指导工程实践意义重大。
1试验部分
1.1试验装置及流程
试验采用烧杯试验,试验设备采用六联搅拌机、6个1L烧杯。
络合废水处理工艺流程:
络合废水原水(pH值为6~8)经过双氧水氧化破络,之后进入pH调节池,依次投加硫化钠、硫酸亚铁、PAC、PAM,经过斜管沉淀池,实现对重金属的去除。
工艺流程见图1所示。
1.2试验水质
原水取自深圳某电镀园区五类电镀废水中的络合废水,水质见表1。
处理后水质达到GB21900-2008《电镀污染物排放标准》中表2要求,即p(总铜)<0.5mg/L,p(总镍)<0.5mg/L。
1.3试验方法
(1)破络氧化剂的选择试验。
分别选择次氯酸钠和双氧水2组浓度梯度,在原水pH值下破络30min,用氢氧化钠调节pH值到10.0,反应20min,然后分别加入200mg/L的硫化钠溶液,加入硫酸亚铁,转速调到300r/min加入混凝剂PAC,搅拌30S,将转速调到100r/min,加入絮凝剂PAM,搅拌10min,转速调到50r/min,搅拌1O
min。
静止沉淀3Omin。
取上清液测定铜、镍、锌3种金属离子浓度。
(2)单因素影响试验和正交试验。
先对双氧水投加量、氧化破络时间、pH值、硫化钠投加量4个因素进行单因素影响试验,在原水pH值下,投加一定量的双氧水(因素C),破络一定的时间(因素D),用氢氧化钠调节pH值到一定值(因素A),反应20min,然后分别加入一定量的硫化钠溶液(因素B),加入硫酸亚铁,混凝沉淀过程同试验方法
(1)。
取上清液测定铜、镍、锌3种金属离子浓度研究某一单因素影响试验时,设定该因素一定的变化梯度,其它3因素取某一固定值,分析影响效果根据上述单因素试验分析结果,选取恰当的3水平,构成4因素3水平正交试验,试验的A、B、C、D都取相应的值,步骤同单因素影响试验。
1.4分析方法
铜、镍分析方法参照标准方法。
2结果与讨论
2.1氧化破络氧化剂的选择
取1.0L络合废水水样于1.0L大烧杯中,分别加人氧化剂的量:
次氯酸钠(10%)1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5mL;双氧水(10%)0.24、0.36、0.48、0.60、0.72、0.84mL。
原水pH值约为7.4。
结果见图2、图3。
由图2、图3可知,随着氧化剂投加量的增加,次氯酸钠破络条件下残余铜离子和镍离子浓度逐渐降低,双氧水破络条件下当投加量为0.23~0.68mL/L,铜离子和镍离子浓度逐渐降低,投加量为0.68~0.81mL/L,离子浓度略有升高的趋势。
原因可能是双氧水过量,多余的双氧水分解产生的氧气上浮,不利于矾花的沉降,影响处理效果。
由于双氧水的氧化破络效果较好,故选择双氧水破络。
2.2单因素试验结果与分析
2.2.1双氧水投加量的影响
在PH值为10、硫化钠投加量为300mg/L、氧化破络时间为30min的条件下,考察双氧水投加量对铜、镍离子去除的影响。
结果见图4。
由图4可知,随着双氧水投加量的增加,铜、镍离子浓度明显递减,当双氧水投加量达到0.34mL/L时,残余铜、镍离子质量浓度分别为0.39、0.38mg/L,处理结果达标。
故取双氧水投加量为0.34mL/L。
2.2.2氧化破络时间的影响
在pH值为10、硫化钠投加量为300mg/L、双氧水投加量为O.34mL/L的条件下,考察氧化破络时间对铜、镍离子去除的影响,结果如图5所示。
由图5可知,随着反应时间的递增。
残余铜离子浓度先是明显递减而后趋于平缓,拐点在40min处。
随着反应时间的递增,残余镍离子浓度缓慢递减,考虑减少水力停留时间、节省用地等综合因素。
故取氧化破络时间为40min。
2.2.3硫化钠投加量的影响
在pH值为10、双氧水投加量为0.34mL/L、氧化破络时间为40min的条件下,考察硫化钠投加量对铜、镍离子去除的影响,结果如图6所示。
由图6可知,随着硫化钠投加量的递增,残余铜离子浓度明显递减,当硫化钠投加量为250mg/L时,残余铜离子质量浓度为0.45mg/L,处理结果达标。
在硫化钠投加量为50—300mg/L时,残余镍离子浓度都达标。
所以硫化钠投加量取250mg/。
2.2.4.PH值的影响
在双氧水投加量为0.34mL/L、氧化破络时间为40min、硫化钠投加量为250mg/L的条件下,考察pH值对铜、镍离子去除的影响,结果如图7所示。
由图7可知,随着pH值的递增,残余铜离子浓度平缓递减,且都达标。
随着pH值的递增,残余镍离子浓度明显递减,当pH值达到10.5时,残余镍离子质量浓度为0.31mg/L,处理达标。
所以pH值取10.5。
2.3正交试验
为了确定络合废水处理工艺的最佳工艺条件,考察pH值(A)、硫化钠投加量(B)、双氧水投加量(C)、氧化破络时间(D)4因素对处理效果的影响,设计了4因素3水平的正交试验。
试验确定的因素、水平见表2,正交试验结果见表3。
从表3中可见。
在正交试验过程中经处理的铜、镍离子浓度有明显的波动,处理后残余铜、镍离子浓度随4个因素的变化在达标浓度线上下出现波动,因此,要同时对水样中铜、镍的去除效果来分析工艺的最优控制条件。
2.4正交试验数据分析
本正交试验极差分析结果见表4、表5。
对于铜的极差分析结果显示4因素中硫化钠投加量是最主要的影响因素,其次是pH值、氧化破络时间、双氧水投加量。
对于镍的极差分析结果表明pH值是最主要的影响因素,其次是硫化钠投加量、双氧水投加量、氧化破络时间。
对铜、镍极差分析可知试验的最佳工艺条件组合均为A3B3C3D3,即处理工艺最佳条件组合为:
双氧水投加量为0.34mL/L,破络时间为40min,调节pH值到10.5,硫化钠投加量为250mg/L。
3结论
(1)络合废水的pH值为6~8时。
双氧水较次氯酸钠氧化破络效果好。
(2)络合废水处理工艺中铜离子去除的因素影响显著性顺序为:
B>A>D>C。
因素B对试验结果的影响是非常显著的。
镍离子去除的因素影响显著性顺序为:
A>B>C>D。
因素A对试验结果的影响是非常显著的。
处理工艺最佳条件组合为:
原水pH值为6~8,双氧水的投加量为0.34mL/L,破络时间为40min,破络后调节pH值到10.5,硫化钠的投加量为250mg/L。
本试验方法对络合废水处理实际运行提供可靠依据。
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