臭氧催化氧化-重金属捕集深度处理化学镀镍废水的研究

【摘要】：化学镀工艺是一种新型的金属表面处理技术，具有涂层均匀、简单、节能、环保、应用范围广等特点。但同时，在化学镀工艺中加入各种新型络合剂、光亮剂、缓冲溶液等，与金属离子形成难以处理的络合金属（尤其是镍络合物），导致废水处理的难度大大增加。近年来，国家和地方环保部门对电镀废水污染物排放的要求越来越严格。废水排放标准表3规定，总Ni的排放限值为0.1 mg ·L~（-1）。因此，本文主要以常规物理化学处理后的化学镀镍废水为研究对象，对其低浓度、高稳定性的复合镍污染物进行深入研究，以期找到一种新的稳定高效的深度处理方法。本文以东莞某电镀工业园区某污水处理厂实际的化学镀镍废水为研究对象，分析了其水体污染指标和污染特性，提出了预氧化变形结合重金属沉淀剂去除废水中总Ni的处理思路，通过实验筛选出一种新的高效臭氧预氧化除渣-重金属捕获和螯合深度处理技术系统，即 O_3-SN9 耦合系统。结果表明，臭氧预氧化反应的初始pH值为7.0~11.0，反应时间为40 min，臭氧载气流速为3 L ·min~（-1），SN9 用量为 40 mg·L~（-1），处理后出水总镍浓度小于 0.1 mg ·L~（-1），可满足水污染物专项排放限值中总Ni的排放浓度要求（表3）。

LC-MS 和 TBA 捕获 ·OH试验结果表明，臭氧氧化以间接氧化为主，直接氧化为辅。为提高O_3中气液传质的效率和有效利用率，在臭氧预氧化过程中加入固体催化剂，形成臭氧催化氧化与重金属捕集耦合体系（SAO3-II/O_3-SN9）。实验结果表明，SAO3-II/O_3-SN9体系的最佳反应条件为：反应初始pH范围为7.0~10.0，反应时间为30 min，料液比为1：1.5，O_3载气流速为3 L·min~（-1），SAO3-II催化剂层的填充位置靠近曝气头。出水总 Ni 浓度为 0.09 mg·用 SAO3-II/O_3-SN9 系统处理后。L~（-1），并且与 O_3-SN9 系统相比，反应时间可减少 25%。SAO3-II 的表征表明，SAO3-II 可以催化臭氧转化为强氧化性 ·OH，它增加了臭氧的间接氧化能力。根据最佳测试结果，设计了一整套连续运行的扩展测试设备，并在电镀处理厂进行了中试研究。测试的最佳结果是最大处理流速为 60 L ·h~（-1），处理后出水总 Ni 浓度可稳定低于 0.1 mg ·L~（-1）。加工成本通过中试获得，为下一阶段研究提供数据支持和理论依据。