含鎳廢水化學(xué)處理方法研究
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2019-4-2 9:13:33
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電鍍廢水成分復雜，包含多種有機物、配合物和鎳、銅、鉛等重金屬。其中鎳是國際上公認的致癌物質(zhì)，在GB8978—1996《污水綜合排放標準》中被歸為第一類(lèi)污染物。
鎳及其化合物不僅能在土壤中富集，影響農作物的正常生長(cháng)，在水體中對水生生物也具有明顯的毒性，影響水生動(dòng)植物的生長(cháng)和漁業(yè)生產(chǎn)。
目前處理含鎳廢水的方法有化學(xué)處理法、離子交換法、電解法和反滲透技術(shù)等，這些技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中化學(xué)處理法最為常用。
在實(shí)際處理中，常規化學(xué)處理法的處理效果較差，需要設置后續離子交換裝置才能保證出水總鎳達到相關(guān)標準，而離子交換樹(shù)脂常因為受其他有機污染物濃度較高的影響，使用壽命減短，進(jìn)而影響了整個(gè)系統的總鎳處理效果，同時(shí)增加了運行成本。
因此有必要探索更為有效而穩定的含鎳廢水化學(xué)處理方法。
廣東某電鍍廠(chǎng)反滲透工藝中產(chǎn)生的高濃度含鎳濃水經(jīng)原有工藝處理后，鎳含量可穩定低于0.5mg/L，在與其他廢水混合(混合體積比約為1：2)后，總鎳濃度可得到稀釋?zhuān)詿o(wú)法達到GB21900-2008《電鍍污染物排放標準》中表3要求(總鎳含量小于0.1mg/L)。
為使其總鎳達標排放，本文采用堿沉淀一磷酸鹽沉淀兩級沉淀法對其進(jìn)行試驗研究，以滿(mǎn)足表3標準。
實(shí) 驗
1 廢水的組成
試驗廢水取自廣東某化學(xué)電鍍廠(chǎng)反滲透工藝中產(chǎn)生的高濃度含鎳濃水，其水質(zhì)指標為：總鎳232mg/L，總磷0.20mg/L，COD13.6mg/L，pH2.72。
2 試劑
NaClO(有效氯≥10%)，分析純NaOH和Na2HPO4，聚合硫酸鐵(PFS，全鐵含量約19%，工業(yè)品)。
3 廢水的處理
試驗廢水的處理流程為：化學(xué)氧化破絡(luò )一初次沉淀一二次沉淀。
1.化學(xué)氧化破絡(luò )
為確保兩級沉淀法可有效去除廢水中的鎳，先對廢水進(jìn)行化學(xué)氧化破絡(luò )處理。
由于廢水呈強酸性，可直接投加NaC10，利用NaC10的強氧化性破壞廢水中有可能與鎳形成配合物的有機物，使其轉變?yōu)橛坞x的鎳離子，以便后續沉淀法去除鎳，NaCIO的投加量為1mL/L。
2.初次沉淀
25℃時(shí)，Ni(OH)2的溶度積。Ksp=2.0×10-15
提高廢水的OH一濃度可促進(jìn)Ni(OH)2生成，將廢水靜置沉淀即可除去廢水中的鎳。
故可向氧化破絡(luò )后的高濃度含鎳廢水中投加一定量的堿，以提高廢水pH，使游離態(tài)的鎳離子與OH一生成Ni(OH)2沉淀而得以去除。
本工藝先投加30%(質(zhì)量分數)NaOH溶液調節pH并攪拌，靜置沉淀后，取上清液測定總鎳濃度，以考察初次沉淀中pH對初次沉淀出水總鎳濃度的影響。
3.二次沉淀
初次沉淀能除去絕大部分的鎳，且形成的氫氧化鎳純度較高，可作為資源回收。
初次沉淀后，廢水中仍存在較低濃度的鎳，故需對初次沉淀出水進(jìn)行二次沉淀處理。
25℃時(shí)，Ni3(PO4)2的溶度積Ksp=5.0×10-31，可利用磷酸根離子去除初次沉淀出水中殘余的鎳離子。
二次沉淀處理分為兩步：
(1)取一定量初次沉淀出水，投加一定量的Na2HPO4，攪拌反應后，調節pH，靜置沉淀，測定上清液中的總鎳濃度和總磷濃度;
(2)在(1)反應完畢后，繼續投加一定量的PFS，攪拌反應后靜置沉淀，測定上清液pH、總鎳和總磷濃度。
4 水質(zhì)分析
pH采用上海雷磁的PHS.3C型pH計測定�？傛嚥捎枚《糠止夤舛确y定，總磷(TP)采用過(guò)硫酸鉀一鉬酸銨分光光度法測定。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
結果與討論
1 初次沉淀試驗
為考察不同pH下初次沉淀的總鎳去除效果，取多份1000mL試驗廢水，分別投加30%NaOH溶液調節廢水pH至8.0、8.5、9.0、9。5、10.0和10.5，攪拌后靜置沉淀圖1所示。
根據Ni(OH)2的溶度積理論計算，當pH=9.5時(shí)，鎳離子可沉淀完全。
由圖1可知，當pH從8.0升至9.0時(shí)，廢水的總鎳濃度出現驟降現象，隨后pH升高對鎳去除效果的影響很小。
pH：9.0時(shí)，總鎳從原水的232mg/L降至6.52mg/L~而pH：9.5時(shí)，上清液的總鎳濃度為4.00mg/L。
初次沉淀出水的總鎳濃度決定了二次沉淀藥劑的使用量。
為提高總鎳去除率，盡量降低初次沉淀出水的總鎳濃度，以減少二次沉淀的投藥量，選擇pH=9.5作為初次沉淀的最佳pH。
2 二次沉淀試驗
1.pH對二次沉淀的影響
為確定二次沉淀反應后的pH對總鎳去除效果的影響，取多份100mL的初次沉淀出水，分別投加100mg/LNa2HPO4，攪拌反應15min后，用5%NaOH溶液調節pH至7.5、8.0、8.5、9.0、9.5和10.0，靜置沉淀后取上清液測定總鎳濃度，結果如圖2所示。
由圖2可以看出，提高初次沉淀后的pH有利于進(jìn)一步去除廢水中的鎳。
當pH=10.0時(shí)，上清液的總鎳濃度約為O.16mg/L，小于0.20mg/L，對應的總鎳去除率可達99.93%。將出水與其他廢水混合稀釋即可低于0.1mg/L。
若進(jìn)一步提高pH，則會(huì )使處理后的廢水堿度太大，故確定二次沉淀的最佳pH為10.0。
2.Na2HPO4投加量的影響
以Na2HPO4為沉淀劑，除需考慮其對鎳的去除效果外，還應注意到該沉淀劑的引入可能會(huì )使廢水的總磷濃度升高。
為確定不同Na2HPO4投加量對二次沉淀出水總鎳和總磷的影響，取多份100mL的初次沉淀出水，分別投加l2.5、25、50、100、200和300mg/LNa2HPO4，攪拌反應15rain后，利用5%NaOH溶液調節pH至10.0，靜置沉淀，取上清液測定總鎳和總磷，結果如圖3所示。
圖3表明，增大Na2HPO4投加量有利于進(jìn)一步去除廢水中的鎳，當Na2HPO4投加量≥50mg/L時(shí)，總鎳濃度可穩定低于0.20mg/L。
但Na2HPO4投加量的增大會(huì )使出水總磷升高，當投加量大于50mg/L時(shí)，出水總磷濃度明顯上升。為確保二次沉淀后出水總鎳濃度小于0.2mg/L，并盡量控制總磷濃度，確定二次沉淀的Na2HPO4投加量為50mg/L。
3.聚合硫酸鐵添加量的影響
為進(jìn)一步嘗試降低二次沉淀出水的總磷，使用聚合硫酸鐵對二次沉淀出水進(jìn)行處理。
在二次沉淀反應后，向廢水中投加一定量的5%(質(zhì)量分數)聚合硫酸鐵進(jìn)行攪拌反應，靜置沉淀后，取上清液測定pH、總鎳和總磷，以考察聚合硫酸鐵的投加對二次沉淀出水總鎳和總磷的影響，結果如表1所示。
由表1可知，隨著(zhù)聚合硫酸鐵投加量增大，出水pH逐漸降低，而pH下降將會(huì )導致已經(jīng)沉淀的鎳釋放出來(lái)，進(jìn)而使出水的總鎳濃度升高。
當聚合硫酸鐵投加量為50medL時(shí)，總鎳濃度為0.16mg/L，總磷濃度為1.20mg/L，相比于未投加聚合硫酸鐵的出水，總鎳濃度基本不變，總磷濃度則下降了約2mg/L;繼續提高聚合硫酸鐵投加量不利于廢水中鎳的去除。
因此，在需要考慮降低二次沉淀出水總磷濃度對總排放廢水的影響時(shí)，可在二次沉淀反應后向廢水中加入50mg/L的聚合硫酸鐵進(jìn)行共沉淀反應;若無(wú)需考慮總磷對后續出水水質(zhì)的影響，則不用投加聚合硫酸鐵。
3 經(jīng)濟成本分析
選用兩級沉淀法對試驗廢水進(jìn)行處理，主要處理成本為藥劑費用，如表2所示。由表2可知，使用兩級沉淀法處理該廠(chǎng)的反滲透高濃度含鎳濃水，主要處理成本為3.69元/m。
結論
(1)采用堿一磷酸鹽兩級沉淀法處理某電鍍廠(chǎng)反滲透工序產(chǎn)生的高濃度含鎳濃水，出水的總鎳濃度可穩定低于0.2mg/L，將出水與其他廢水混合后，總鎳濃度達到GB21900-2008表3要求。
(2)二次沉淀后聚合硫酸鐵的投加根據總排放口出水總磷情況而定。
(3)該法的藥劑處理成本約為3.69元/m。(來(lái)源：環(huán)球電鍍網(wǎng) 作者：陳振國，汪曉軍)
