試驗(yàn)研究：兩級(jí)沉淀法處理電鍍含鎳廢水

水處理網(wǎng)訊:電鍍廢水成分復(fù)雜，包含多種有機(jī)物、配合物和鎳、銅、鉛等重金屬。其中鎳是國(guó)際上公認(rèn)的致癌物質(zhì)，在GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中被歸為第一類污染物。

鎳及其化合物不僅能在土壤中富集，影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)，在水體中對(duì)水生生物也具有明顯的毒性，影響水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)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(guī)化學(xué)處理法的處理效果較差，需要設(shè)置后續(xù)離子交換裝置才能保證出水總鎳達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而離子交換樹脂常因?yàn)槭芷渌袡C(jī)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(tǒng)的總鎳處理效果，同時(shí)增加了運(yùn)行成本。

因此有必要探索更為有效而穩(wěn)定的含鎳廢水化學(xué)處理方法。

廣東某電鍍廠反滲透工藝中產(chǎn)生的高濃度含鎳濃水經(jīng)原有工藝處理后，鎳含量可穩(wěn)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，但仍無法達(dá)到GB21900-2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中表3要求(總鎳含量小于0.1mg/L)。

為使其總鎳達(dá)標(biāo)排放，本文采用堿沉淀一磷酸鹽沉淀兩級(jí)沉淀法對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)研究，以滿足表3標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí) 驗(yàn)

1 廢水的組成

試驗(yàn)廢水取自廣東某化學(xué)電鍍廠反滲透工藝中產(chǎn)生的高濃度含鎳濃水，其水質(zhì)指標(biāo)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(yàn)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(jí)沉淀法可有效去除廢水中的鎳，先對(duì)廢水進(jìn)行化學(xué)氧化破絡(luò)處理。

由于廢水呈強(qiáng)酸性，可直接投加NaC10，利用NaC10的強(qiáng)氧化性破壞廢水中有可能與鎳形成配合物的有機(jī)物，使其轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x的鎳離子，以便后續(xù)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?jǐn)?shù))NaOH溶液調(diào)節(jié)pH并攪拌，靜置沉淀后，取上清液測(cè)定總鎳濃度，以考察初次沉淀中pH對(duì)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(duì)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(yīng)后，調(diào)節(jié)pH，靜置沉淀，測(cè)定上清液中的總鎳濃度和總磷濃度;

(2)在(1)反應(yīng)完畢后，繼續(xù)投加一定量的PFS，攪拌反應(yīng)后靜置沉淀，測(cè)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(jì)測(cè)定?？傛嚥捎枚《糠止夤舛确y(cè)定，總磷(TP)采用過硫酸鉀一鉬酸銨分光光度法測(cè)定。

結(jié)果與討論

1 初次沉淀試驗(yàn)

為考察不同pH下初次沉淀的總鎳去除效果，取多份1000mL試驗(yàn)廢水，分別投加30%NaOH溶液調(diào)節(jié)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(jù)Ni(OH)2的溶度積理論計(jì)算，當(dāng)pH=9.5時(shí)，鎳離子可沉淀完全。

由圖1可知，當(dāng)pH從8.0升至9.0時(shí)，廢水的總鎳濃度出現(xiàn)驟降現(xiàn)象，隨后pH升高對(duì)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(yàn)

1.pH對(duì)二次沉淀的影響

為確定二次沉淀反應(yīng)后的pH對(duì)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(yīng)15min后，用5%NaOH溶液調(diào)節(jié)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(cè)定總鎳濃度，結(jié)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(dāng)pH=10.0時(shí)，上清液的總鎳濃度約為O.16mg/L，小于0.20mg/L，對(duì)應(yīng)的總鎳去除率可達(dá)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(duì)鎳的去除效果外，還應(yīng)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(duì)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(yīng)15rain后，利用5%NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至10.0，靜置沉淀，取上清液測(cè)定總鎳和總磷，結(jié)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(dāng)Na2HPO4投加量≥50mg/L時(shí)，總鎳濃度可穩(wěn)定低于0.20mg/L。

但Na2HPO4投加量的增大會(huì)使出水總磷升高，當(dāng)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(duì)二次沉淀出水進(jìn)行處理。

在二次沉淀反應(yīng)后，向廢水中投加一定量的5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))聚合硫酸鐵進(jìn)行攪拌反應(yīng)，靜置沉淀后，取上清液測(cè)定pH、總鎳和總磷，以考察聚合硫酸鐵的投加對(duì)二次沉淀出水總鎳和總磷的影響，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，隨著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(dǎo)致已經(jīng)沉淀的鎳釋放出來，進(jìn)而使出水的總鎳濃度升高。

當(dāng)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(xù)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(duì)總排放廢水的影響時(shí)，可在二次沉淀反應(yīng)后向廢水中加入50mg/L的聚合硫酸鐵進(jìn)行共沉淀反應(yīng);若無需考慮總磷對(duì)后續(xù)出水水質(zhì)的影響，則不用投加聚合硫酸鐵。

3 經(jīng)濟(jì)成本分析

選用兩級(jí)沉淀法對(duì)試驗(yàn)廢水進(jìn)行處理，主要處理成本為藥劑費(fèi)用，如表2所示。由表2可知，使用兩級(jí)沉淀法處理該廠的反滲透高濃度含鎳濃水，主要處理成本為3.69元/m。

結(jié)論

(1)采用堿一磷酸鹽兩級(jí)沉淀法處理某電鍍廠反滲透工序產(chǎn)生的高濃度含鎳濃水，出水的總鎳濃度可穩(wěn)定低于0.2mg/L，將出水與其他廢水混合后，總鎳濃度達(dá)到GB21900-2008表3要求。

(2)二次沉淀后聚合硫酸鐵的投加根據(jù)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。

原標(biāo)題:試驗(yàn)研究：兩級(jí)沉淀法處理電鍍含鎳廢水