含镍废水化学处理方法研究

含镍废水化学处理方法研究

电镀废水成分复杂，包括多种有机物、络合物以及镍、铜、铅等重金属。 其中镍是国际公认的致癌物质，在1996年《废水综合排放标准》中被列为I类污染物。

镍及其化合物不仅能在土壤中富集，影响农作物的正常生长，而且对水体中的水生生物有明显的毒性，影响水生动植物的生长和渔业生产。

目前处理含镍废水的方法包括化学处理、离子交换、电解和反渗透技术。 这些技术都有各自的优点和缺点，其中化学处理是最常用的。

在实际处理中，常规化学处理方法的处理效果较差，需要安装后续的离子交换装置，以确保废水中的总镍达到相关标准。 但离子交换树脂常常受到高浓度其他有机污染物的影响，其使用寿命降低。 短，从而影响整个系统的整体镍处理效果并增加运行成本。

因此，有必要探索更加有效、稳定的含镍废水化学处理方法。

广东某电镀厂反渗透工艺产生的高浓度含镍浓水经原工艺处理后，镍含量可稳定低于0.5mg/L。 与其他废水混合后（混合体积比约为1：2），可以稀释总镍浓度，但仍不能满足-2008年《电镀污染物排放标准》中表3的要求（总镍含量）小于0.1mg/L）。

为了使镍排放总量达标，本文采用碱沉淀和磷酸盐沉淀两阶段沉淀法对其进行实验研究，使其满足表3的标准。

实验

1 废水成分

试验废水取自广东某化学电镀厂反渗透工艺产生的高浓度含镍浓水。 其水质指标为：总镍232mg/L、总磷0.20mg/L、COD 13.6mg/L、pH 2.72。

2 试剂

NaClO（有效氯≥10%）、分析纯NaOH和聚合硫酸铁（PFS，总铁含量约19%，工业品）。

3 废水处理

试验废水的处理工艺为：化学氧化破络物、初次沉淀、二次沉淀。

1.化学氧化破坏肤色

为了保证两级沉淀法能够有效去除废水中的镍，首先对废水进行化学氧化和络合处理。

由于废水呈强酸性，可直接投加NaC10。 利用NaC10的强氧化性，可以破坏废水中可能与镍形成络合物的有机物，使其变成游离镍离子，以便后续沉淀去除镍。 NaCIO的添加量为1mL/L。

2. 初始降水量

Ni(OH)2在25℃时的溶解度积。 Ksp=2.0×10-15

提高废水的OH浓度可以促进Ni(OH)2的形成，通过让废水静置沉淀可以去除废水中的镍。

因此，可在氧化破络后的高浓度含镍废水中加入一定量的碱，提高废水的pH值，使游离镍离子与OH形成Ni(OH)2沉淀而被去除。已删除。

该过程中，首先加入30%（质量分数）的NaOH溶液调节pH并搅拌。 沉降后，取上清液测定总镍浓度，考察初沉淀中pH值对初沉淀水总镍浓度的影响。

3、二次降水

一次沉淀可以去除大部分镍，形成的氢氧化镍纯度高，可以作为资源回收利用。

初次沉淀后，废水中仍存在较低浓度的镍，因此初次沉淀水需要进行二次沉淀处理。

25℃时，Ni3(PO4)2的溶度积Ksp为5.0×10-31。 可用磷酸盐离子去除初沉淀水中残留的镍离子。

二次沉淀处理分为两步：

(1)取一定量的初始沉淀水，加入一定量，搅拌反应，调节pH，静置沉淀，测定上清液中的总镍浓度和总磷浓度；

(2)(1)反应完成后，继续加入一定量的PFS，搅拌反应，静置沉淀，测定上清液的pH、总镍和总磷浓度。

4 水质分析

使用上海雷磁的PHS.3C pH计测量pH。 使用二乙酰肟分光光度法测量总镍，使用过硫酸钾-钼酸铵分光光度法测量总磷（TP）。 详情请联系污水宝或查看更多相关技术文档。

结果与讨论

1 初始降水试验

为了考察不同pH下一次沉淀的总镍去除效果，取多份试验废水，加入30%NaOH溶液调节废水pH至8.0、8.5、9.0、9.5、10.0和10.5 。 搅拌后，得到沉降图。 如图 1 所示。

根据Ni(OH)2溶度积理论计算，当pH=9.5时，镍离子能完全沉淀。

从图1可以看出，当pH值从8.0升至9.0时，废水总镍浓度急剧下降，后续pH值的升高对除镍效果影响不大。

当pH：9.0时，原水中总镍由232mg/L下降至6.52mg/L~。 当pH：9.5时，上清液中总镍浓度为4.00mg/L。

一次沉淀水中的总镍浓度决定了二次沉淀剂的用量。

为了提高总镍去除率，并尽可能降低一次沉淀水的总镍浓度，减少二次沉淀的投药量，选取pH=9.5作为一次沉淀的最佳pH。

2 二次沉淀试验

1 pH值对二次沉淀的影响

为了测定二次沉淀反应后pH值对总镍去除效果的影响，取多份100mL一次沉淀水，分别添加100mg/ml。 搅拌15分钟后，用5% NaOH溶液调节pH至7.5、8.0和8.5。 、9.0、9.5 和 10.0。 静置沉淀后，取上清液测定总镍浓度。 结果如图2所示。

从图2可以看出，提高初始沉淀后的pH值有利于进一步去除废水中的镍。

当pH=10.0时，上清液总镍浓度约为0.16mg/L，小于0.20mg/L，相应的总镍去除率可达99.93%。 将出水与其他废水混合稀释至0.1mg/L以下。

如果进一步提高pH值，处理后的废水碱度会过高，因此确定二次沉淀的最佳pH值为10.0。

2、用量的影响

在考虑沉淀剂时，除了考虑其对镍的去除效果外，还应注意沉淀剂的引入可能会增加废水的总磷浓度。

为了测定不同投加量对二次沉淀水总镍和总磷的影响，取多份100mL一次沉淀水，分别添加12.5、25、50、100、200和300mg/。 搅拌反应后，用5%NaOH溶液调节pH至10.0，静置沉淀，取上清液测定总镍和总磷。 结果如图3所示。

由图3可知，增加投加量有利于进一步去除废水中的镍。 当投加量≥50mg/L时，总镍浓度可稳定低于0.20mg/L。

但投加量的增加会导致废水中总磷的增加。 当投加量大于50mg/L时，出水总磷浓度显着升高。 为保证二次沉淀后出水总镍浓度小于0.2mg/L，并尽可能控制总磷浓度，确定二次沉淀投加量为50mg/L。

3、聚合硫酸铁添加量的影响

为了进一步尝试降低二沉出水中的总磷，采用聚合硫酸铁处理二沉出水。

二次沉淀反应结束后，向废水中加入一定量的5%（质量分数）聚合硫酸铁，搅拌反应。 沉降后，取上清液测定pH、总镍和总磷，以检验聚合硫酸盐。 铁添加量对二次沉淀水中总镍和总磷的影响见表1。

从表1可以看出，随着聚合硫酸铁投加量的增加，出水pH值逐渐降低，pH值的降低会引起沉淀镍的释放，从而提高出水总镍浓度。

当聚合硫酸铁用量减少约2mg/L时； 继续增加聚合硫酸铁投加量不利于废水中镍的去除。

因此，当需要考虑降低二沉出水总磷浓度对废水排放总量的影响时，可在二沉反应后的废水中添加50 mg/L聚合硫酸铁进行共沉淀反应; 如果不需要考虑总磷对废水排放总量的影响，影响后续出水水质，则不需要添加聚合硫酸铁。

3 经济成本分析

试验废水采用两级沉淀法处理。 主要处理成本为化学品成本，如表2所示。从表2可以看出，采用两级沉淀法处理该厂反渗透高浓度含镍浓水的主要处理成本3.69元/米。

综上所述

（1）采用碱磷两级沉淀法处理某电镀厂反渗透工艺产生的高浓度含镍浓水。 出水总镍浓度可稳定低于0.2mg/L。 出水与其他废水混合后，总镍浓度符合-2008年表3的要求。

(2)二次沉淀后聚合硫酸铁的投加量根据主排污口出水中的总磷情况确定。