污水处理技术工艺

详解电镀含磷废水处理方法

发布日期:2019-05-08 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

近年来,水体富营养化问题日益严重,引起了国际社会的广泛关注。水体富营养化的原因是水体富营养化元素氮磷含量过高。磷是水体富营养化的限制因子。当湖泊中磷的质量浓度超过0.02mg/L时,会引起水体富营养化。因此,国内外对废水中磷浓度的控制越来越严格。

电镀工业是中国水和金属的主要排放源,也是氮和磷的主要排放源。由于在电镀过程中使用大量的次磷酸钠等作为化学镀剂,所以排出的电镀废水通常含有较高浓度的磷。

采用臭氧氧化-化学沉淀法处理电镀含磷废水。评价了臭氧对非正磷酸盐氧化的影响。讨论了臭氧用量、臭氧进入时间、废水初始磷浓度和废水初始pH值对非正磷酸盐转化率的影响。在此基础上,对化学沉淀工艺参数进行了优化。通过两个处理单元的组合,最终出水可达到电镀废水排放标准的特殊限值。

1实验部分

1.1实验水样

由于电镀工业是我国用水大户,通常采用膜技术处理电镀废水,在生产过程中对产生的淡水进行重复利用。膜浓缩水含有高浓度的污染物,需要进一步处理才能达到标准。

实验所用水样取自江苏常州某电镀厂。含镍废水(包括电镀镍废水和化学镍废水)采用图1所示的工艺进行处理。

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1.2实验试剂和仪器

主要试剂:Ca(OH)2,NaOH,聚氯化铝(PAC),聚丙烯酰胺(PAM),聚合氯化铁(PFS),CaCl2等均为分析纯,购自天津科米化学试剂有限公司,供应高纯氧由南京特种气体有限公司

主要仪器:PHS-3C酸度计、上海雷磁仪器厂、JJ-4六搅拌机、金坛国王实验仪器厂、日本岛津公司UV-1700紫外分光光度计、JC-10臭氧发生器、盐城恒泰环保设备制造有限公司。D01-ID/ZM质量流量控制器,北京七星华昌电子设备有限公司。理想-2000臭氧浓度检测仪,淄博爱迪尔电脑软件有限公司。

1.3实验装置

臭氧氧化反应使用图2所示的实验装置,主要由氧气瓶、臭氧发生器、质量流控制器、臭氧反应塔和排气吸收器组成。臭氧反应塔为垂直玻璃管,内径56mm,高840mm,有效体积1.8l。底部设有气体分散器。臭氧进入反应塔后,分散剂被分散成微小的气泡。

在反应塔底部设置一个采样口,用于采样后对相应的指标进行分析。臭氧氧化的实验步骤为:向氧化塔中加入1L实际含磷废水,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的流量,打开臭氧发生器和臭氧浓度检测器;反应一段时间后,从臭氧反应器的采样口抽取一定体积的水样,用钼酸铵分光度法测定水样中总磷和正磷酸盐的浓度。

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2结果与讨论

2.1水质分析

实验选取的水样为不同时期植物电镀废水中浓缩水的排放,pH值为7.3±0.2,COD180~420mg / L,总磷10.5~50.2mg / L,正磷酸盐2.6~10.2mg / L。总盐量为8300~10400mg / L.众所周知,次磷酸盐等非正磷酸盐的含量约为总磷的80%,次磷酸钙的溶解度为16.7g,因此必须通过氧化法将其转化为易于处理的正磷酸盐。 。

2.2臭氧剂量对非正磷酸盐转化的影响

反应时间为60分钟,测定了样品中磷酸盐和总磷酸盐的浓度。结果表明,非正磷的转化率随臭氧的增加而增加。当臭氧的浓度加上质量从0增加到96mg/l时,正磷酸根占总磷的比例从16.2%增加到99%以上,剩余的非正磷酸根质量浓度为0.47mg/l。臭氧的质量浓度为192毫克/升时,正磷酸根与总磷的比例为99.5%,其余的非正磷酸根质量浓度为0.2毫克/升。臭氧输入量增加了一倍,但非规则磷酸盐的转化率非常有限。因此,96mg/l被选为实验中臭氧增加的最佳值。

2.3臭氧反应时间对非正磷酸盐转化率的影响

实验水质与2.2相同。研究了臭氧质量浓度为96 mg/L时,废水中正磷酸盐与总磷的比值及pH值随时间的变化趋势。结果如图3所示。

从图3中可以看出,在反应开始前30分钟,非正磷酸盐迅速转化为正磷酸盐。 30分钟后,反应逐渐变为平衡,非正磷酸盐的转化率缓慢。然而,水样的pH变化趋势是相反的。反应前30分钟pH变化小,反应30分钟后pH迅速下降。其原因可能是初始阶段,其中易氧化的次磷酸盐首先被氧化成正磷酸盐。

当次亚磷酸根完全氧化时,其余难以其他形式氧化的磷继续被氧化。同时,废水中的大分子有机物被氧化分解成小分子羧酸等物质,导致水样pH下降。降低废水的pH值也会降低臭氧产生羟基自由基的效率,从而降低整个反应过程的速度。

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2.4废水中磷初始浓度对非规则磷酸氧化率的影响

对三种不同总磷初始浓度的电镀废水进行了试验研究。当废水中总磷的初始浓度分别为16.8 mg/L、29.5 mg/L和50.2 mg/L时,废水中总磷的初始浓度分别为16.8 mg/L、29.5 mg/L和29.5 mg/L。臭氧氧化后,正磷酸盐占总磷的比例分别提高到99.8%、99.1%和98.2%。废水中非正磷酸盐的转化率随总磷初始浓度的增加而降低,这是由于非正磷酸盐浓度越高,所需臭氧消耗越大,导致非正磷酸盐转化率降低。因此,在实际废水处理过程中,有必要根据总磷浓度的变化,确定最佳的臭氧投加量和反应时间。

初始pH值对非正磷酸盐转化率的影响

实验水质与2.2相同。在实验之前,分别用1mol / L NaOH和HCl将水样的初始pH调节至4.9,7.4,10.0和12.1,然后使96mg / L臭氧氧化60分钟。研究了废水初始pH对非正磷酸盐转化率的影响。结果表明,非正磷酸盐与正磷酸盐的比例和比例随着pH的增加而增加。这是因为在碱性条件下,水中存在大量OH-,这促进了反应中羟基自由基的产生,引发了链式反应,并提高了臭氧氧化速率。因此,在实际的废水处理过程中,初始pH值为中性或碱性,这有利于非正磷酸盐的转化。

2.6除尘器类型对除磷率的影响

废水使用臭氧加质量浓度为96毫克/升和60min氧化,其总磷质量浓度为50.2毫克/升,非正磷质量浓度为0.4毫克/升,ph值为6.0。研究了沉淀剂聚氯化铝、硫酸聚铁、Cacl2、ca(oh)2、聚丙烯酰胺(pam)对全氧化废水中总磷和正磷酸去除的影响。

实验中,废水pH=9,用1mol/L的NaOH溶液调节,然后加入一定量的沉淀剂(PAC、PFS或CaCl2),在300r/min的搅拌速度下反应2min,然后加入一定量的PAM处理30s。最后,以80r/min的搅拌速度反应10min,沉淀30min,测定上清液中总磷和正磷酸盐的浓度。用Ca(OH)2沉淀时,不需要调节水样的pH值,其它步骤与上述步骤相同。

如表1所示,沉淀剂PAC、PFS、CaCl 2去除氧化废水中正磷酸盐的能力有限,而沉淀剂Ca(OH)-2对正磷酸盐和总磷的去除效果较好。因此,选择Ca(OH)2为最佳沉淀剂。

2.7。 Ca(OH)2用量对除磷率的影响

在相同水质(2.6)条件下,考察了不同Ca(OH)2投加量对氧化废水除磷效果的影响。水样中总磷的初始浓度为50.2 mg/L,正磷酸盐的质量浓度为49.9 mg/L,Ca(OH)2的质量浓度分别为200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L和600 mg/L。总磷和正磷酸盐去除的实验结果如图4所示。

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结果表明,加a(oh)2后,总磷的去除率越高。当ca(oh)2加入质量浓度为400mg/l时,清洁液中的正磷酸的质量浓度小于0.1mg/l,总磷质量浓度小于0.4mg/l,符合“电镀污染物排放标准”表3。当ca(oh)2加入质量浓度大于400mg/l时,正磷酸根和总磷的去除率不显著增加。同时,溶液的碱性会增加,在随后的处理过程中会消耗大量的酸。因此,确定400mg/lca(oh)2是实验的最佳浓度。

PAM投加量对除磷效果的影响

水质与2.6相同。研究了不同PAM用量对氧化废水中总磷和正磷酸盐去除率的影响。沉淀剂Ca(OH)-2浓度为400 mg/L,质量浓度为400 mg/L,PAM浓度分别为0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5mg/L。对总磷和正磷酸盐去除率的影响如图5所示。

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从图5中可以看出,当PAM用量为0.3mg / L时,沉淀后总磷浓度可降至0.4mg / L以下,并且正磷酸盐浓度降至小于0.1mg / L.当PAM用量大于0.3 mg / L时,总磷和正磷酸盐浓度的变化趋势不明显。从实验现象可以看出,加入PAM后形成的絮体体积较大,与不存在PAM相比,沉淀时间减少。然而,过量添加PAM不仅会增加废水处理化学品的成本,还会增加水体的COD。因此,实验确定PAM的最佳浓度为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的最佳条件下处理废水水样,并通过臭氧氧化和化学沉淀相结合的方法有效处理含磷废水,总磷去除率为99.3 mt,正磷去除率为99.0 mt,最终总磷质量浓度为0.34 mg/l,正常磷酸质量浓度为0.08 mg/l。磷排放指标不仅能满足电镀污染物排放标准表3的要求,甚至能满足地表水环境质量标准(gb3838-2002)v.

3结论

主要研究结果如下:(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、总磷初始浓度和电镀废水初始pH有关。臭氧投加量越大,反应开始时的速率越快,非正磷酸盐的最终转化率越高,随着废水中非正磷酸盐浓度的增加,非正磷酸盐的转化率降低,pH值对非正磷酸盐的转化率影响不大。

(2)采用Ca(OH)-2和PAM作为沉淀剂和助凝剂处理氧化废水。Ca-(OH)-2的最佳浓度为400 mg/L,PAM-2的最佳浓度为0.3mg·L-1·mol~(-1)·h~(-1)·min~(-1)。正磷酸盐最终出水浓度可降至0.1mg/L,总磷浓度可降至0.4mg/L以下,达到“电镀污染物排放标准”(GB21900-2008)和“地表水环境质量标准”(GB3838-2002)中Ⅴ类水体限值。

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