铁碳微电解+芬顿氧化+螯合树脂工艺处理络合镍废水

彭文刚

[摘 要]本文主要介绍了铁碳微电解+芬顿氧化+螯合树脂工艺在江苏某企业电镀废水处理中的应用，工艺特点，以及主要构筑物的设计参数。经实践证明该工艺运行效果良好，处理后出水水质达到了《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）的标准。

[关键词]络合镍废水；铁碳微电解；芬顿氧化；螯合树脂

中图分类号：X783 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0059-01

1、工程概况

江苏某企业是一家专业生产、加工五金制品的生产商，其生产废水主要包括酸碱废水、含铬废水和络合镍废水，设计总水量80m3/h，其中酸碱废水30m3/h，含铬废水30m3/h，络合镍废水20m3/h，处理后出水达到《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）的标准。其进出水水质如表1所示：

2、主要工艺流程

酸碱废水采用酸碱中和的处理工艺，含铬废水采用化学氧化还原的处理工艺，而络合镍废水由于含有大量EDTA络合剂和次磷酸盐，采用常规工艺难以达到出水水质标准。在经过充分讨论、论证的基础上，又反复进行小试验证，最后确定其主体处理工艺采用“铁碳微电解+芬顿氧化+螯合树脂”，其工艺流程如图1所示。

2.1、络合镍废水预处理工艺

车间排放的络合镍废水成分比较复杂，含有大量柠檬酸、EDTA络合剂、次磷酸盐、亚磷酸盐及pH缓冲液等污染物，在进行芬顿氧化前需要对其进行预处理，以达到降低运行成本，提高出水水质的目的。在多次小试成功的基础上，确定采用铁碳微电解的预处理工艺。

铁碳微电解工艺即采用金属腐蚀原理，在不通电的情况下，利用浸没在水中的铁碳微电解材料自身所产生的电位差，对废水进行电解处理。铁碳微电解具有结构简单，成本低的特点，是一种比较理想的预处理工艺。一方面通过该工艺，可去除废水中的一部分COD，另一方面通过微电解反应中产生的Fe2+，可减少后续硫酸亚铁和混凝剂的投加量，从而降低了整个系统的运行成本。

2.2、络合镍废水主体处理工艺

络合镍废水主体处理工艺采用芬顿氧化+化学沉淀。芬顿氧化工艺主要利用芬顿试剂（硫酸亚铁和双氧水）所产生的具有强氧化性的羟基自由基，在废水中与各种难降解有机物（包括有机络合物）及还原性物质（包括次磷酸盐）发生氧化还原反应，使得還原性物质被氧化（次磷酸盐被氧化成磷酸盐），难降解有机物结构被破坏，最终氧化分解。

后续的混凝沉淀可通过化学沉淀法去除废水中经过破络处理的各种重金属离子、磷酸盐及各类悬浮物。

2.3、络合镍废水深度处理工艺

经过混凝沉淀处理的废水中，仍残留有少量重金属离子，需要采用一定的深度处理工艺以保证出水水质达标。

螯合树脂具有巨孔状树脂结构，非常适合于经过前处理水体中所残留的重金属阳离子的去除，与普通离子交换树脂相比，螯合树脂具有与金属离子结合力更强，选择性更高的优点。为保证螯合树脂对镍离子的亲和性，并防止在其表面形成金属氧化物或氢氧化物沉淀，其进水pH需调整至3～6的范围。

3、主要构筑物及设计参数

3.1、络合镍废水调节池

络合镍废水调节池为地下钢筋混凝土结构，外形尺寸L×B×H=8.0×6.0×4.0m，有效水深3.5m，设计停留时间8.4h。池内设曝气搅拌，配备2台耐腐蚀卧式提升泵（1用1备），采用超声波液位计自动控制启停，水泵流量20m3/h，扬程12m，功率2.2kW。

3.2、铁碳微电解池

铁碳微电解池为钢结构内衬FRP，外形尺寸L×B×H=3.5×3.0×4.3m，有效水深4.0m，设计停留时间2.1h。池内设铁碳微电解填料，高度2m。

3.3、芬顿反应池

芬顿反应池为钢结构内衬FRP，外形尺寸L×B×H=3.5×3.0×4.3m，有效水深3.9m，设计停留时间2.0h。池内设快混搅拌机1台，功率3.7kW，转速65rpm；配备2组4台硫酸亚铁和双氧水加药泵（2用2备），双氧水投加量为220mg/l（质量比COD：H2O2=1：1～1：2），硫酸亚铁投加量为90mg/l（摩尔比Fe2+：H2O2=1：10）。

3.4、还原反应池

还原反应池为钢结构内衬FRP，外形尺寸L×B×H=1.65×1.5×4.3m，有效水深3.85m，设计停留时间29min。池内设曝气搅拌，配备4台液碱和亚硫酸氢钠加药泵（2用2备），采用pH计自动控制液碱加药泵启停，调节pH值至10～11；亚硫酸氢钠加药泵的启停采用ORP计自动控制，调节ORP值至在40mV以下。

3.5、混凝沉淀池

混凝沉淀池池采用斜管沉淀池的型式，半地下钢筋混凝土结构，外形尺寸L×B×H=7.0×3.0×4.3m（含配水区），有效水深3.70m，表面负荷1.11m3/（m2.h）。池内设有斜管填料，规格为Φ80x1000mm。配备2台污泥传送泵，流量10m3/h，扬程10m，功率0.75kW，采用PLC自动控制定时排泥的方式排泥。

3.6、螯合树脂塔

螯合树脂塔数量为3座（2用1备，串联工作，再生时采用气动阀门进行切换），材质碳钢衬胶，尺寸为Φ2.0mx2.4mH，树脂床高度1.2m，过滤流速6.4m/h。配备2台硫酸加药泵（1用1备），保证合树脂塔进水pH值在3～6以内。

4、调试及运行效果

经过一段时间的调试运行表明，“铁碳微电解+芬顿氧化+螯合树脂”的处理工艺对络合镍废水有较好的处理效果，尤其当pH=3，双氧水投加量为240mg/l，硫酸亚铁投加量为100mg/l时，破络效果最佳。

5、建议与结论

“铁碳微电解+芬顿氧化”工艺具有良好的破络效果，与“化学沉淀+螯合树脂”工艺联用时，对络合镍等重金属络合废水有较好的处理效果，对COD的去除率也可达到40%左右。在本工程中，螯合树脂塔出水除COD外，其他指标均已达到了《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）的标准，对同行业类似废水处理具有很好的借鉴意义。

参考文献

[1] 刘洋，黄瑞敏，刘欣，文淦斌.铁碳微电解-Fenton联合处理化学镀镍废水[J].电镀与涂饰，2010，33（23）：1030-1032.endprint