含镍废水回用装置及方法
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IPC分类编号 C02F9/04;C02F9/06;/20;/16
概括
本发明提供了一种含镍废水回收利用装置，包括依次连接的膜过滤系统、树脂吸附系统、催化氧化系统和反渗透系统，各系统联合处理含镍废水，实现水和金属镍的回收利用，且不产生污泥。该装置处理含镍废水时，可处理不同水质的含镍废水，并可有效降低出水电导率，保证出水水质稳定，同时实现重金属镍的回收利用，大大缓解环保压力。
索赔
1.一种含镍废水回用装置，其特征在于：该装置包括依次连接的膜过滤系统、树脂吸附系统、催化氧化系统和反渗透系统。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述膜过滤系统依次包括平板膜单元和过滤单元；
优选地，所述平板膜单元包括平板膜，优选为无机平板膜；
优选地，所述无机平板膜为碳化硅平板膜；
优选地，无机平板膜的平均孔径为0.05～0.5μm，优选为0.1～0.4μm；
优选地，过滤单元包括过滤器。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述膜过滤系统与树脂吸附系统之间依次连接有中继罐和提升泵。
4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述树脂吸附系统包括多组串联的树脂吸附罐，优选为4组；
优选的，所述树脂吸附罐内设置有离子交换树脂，优选为弱酸性阳离子交换树脂；
优选的，所述树脂吸附罐的一端设有废水入口管道；
优选的，所述树脂吸附罐的与废水入口管道相对的一端设有废水出口管道；
优选的，相邻树脂吸附罐之间的废水出水管与废水进水管连接；
优选的，所述多组树脂吸附罐的废水进水管相互连通；
优选的，所述多组树脂吸附罐的废水出水管相互连通；
优选的，所述树脂吸附罐连接有水泵；
优选地，所述树脂吸附罐连接有碱泵；
优选地，所述树脂吸附罐连接有酸泵；
优选的，所述水泵通过进水管道与树脂吸附罐连接；
优选的，所述碱泵通过进碱管道与树脂吸附罐连接；
优选的，所述酸泵通过进酸管道与树脂吸附罐连接；
优选的，所述树脂吸附罐远离水泵的一端设有出水管；
优选的，所述树脂吸附罐与碱泵相对的一端设有出碱管道；
优选的，所述树脂吸附罐与所述酸泵相对的一端设有出酸管路；
优选的，所述多组树脂吸附罐的进水管相互连通；
优选的，所述多组树脂吸附罐的进碱管道相互连通；
优选的，所述多组树脂吸附罐的进酸管道相互连通；
优选的，所述多组树脂吸附罐的出水管相互连通；
优选的，所述多组树脂吸附罐的出碱管道相互连通；
优选的，所述多组树脂吸附罐的出酸管道相互连通。
5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述催化氧化系统包括与树脂吸附系统连接的第一转运罐；
优选地，所述催化氧化系统还包括：与所述第一转运水箱连接的氧化塔；
优选的，所述氧化塔的数量至少为1个，优选为2～3个；
优选地，所述氧化塔采用串联方式连接；
优选的，所述氧化塔上设有填料；
优选地，所述填料包括铁碳填料或金属SiO2-C填料；
优选地，所述第一转运水箱与氧化塔之间设有转运泵；
优选的，所述输送泵与氧化塔连接的管路上设有加药装置；
优选的，所述加药单元依次包括加药水箱和加药泵。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述反渗透系统包括反渗透单元；
优选地，所述反渗透单元包括反渗透膜；
优选地，所述反渗透系统设有淡水出口；
优选地，所述反渗透系统设有浓缩水出口；
优选地，所述反渗透系统中还设有位于反渗透单元与催化氧化系统之间的第二转水箱。
7.一种含镍废水回用方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述的含镍废水回用装置进行。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）含镍废水经过膜过滤系统过滤，滤除悬浮颗粒；
（2）过滤后的废水进入树脂吸附系统进行离子交换；
（3）经过离子交换后的废水进入催化氧化系统进行催化氧化；
（4）催化氧化后的废水进入反渗透系统，除盐并得到回用淡水。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤（1）中含镍废水中镍的质量浓度为20~/L；
优选地，所述含镍废水的电导率为100～/cm；
优选地，所述含镍废水的pH值为2.0～8.0；
优选的，所述含镍废水的运行流速为0.6～0.8m3/h；
优选的，步骤（2）中过滤后的废水依次进入一系列树脂吸附罐进行离子交换；
优选的，对吸附饱和后的树脂吸附罐进行反冲洗脱附；
优选地，所述反冲洗依次包括水洗、酸洗、水洗、碱洗、水洗；
优选地，所述酸洗液包括硫酸；
优选地，所述酸洗液的pH值为1.5～2.5，优选为1.8～2.2；
优选的，酸洗时间为25～45分钟；
优选地，所述碱洗的碱洗溶液包括氢氧化钠；
优选地，碱性洗涤溶液的pH值为12至14，优选为12.5至13.5；
优选的，碱洗时间为15～30分钟；
优选的，洗涤时间为10~60min；
优选地，步骤（3）中所述催化氧化为微电催化氧化；
优选的，所述催化氧化过程中加入氧化剂；
优选地，所述氧化剂为过氧化氢；
优选的，加入氧化剂后，废水中氧化剂的质量浓度为1～5％，优选为2～3.5％；
优选的，经过离子交换后的废水进入氧化塔，在氧化剂和填料的作用下进行催化氧化；
优选的，步骤（4）中淡水中镍的质量浓度为0～0.06mg/L；
优选地，淡水的pH值为4.5至7.5；
优选地，在生产淡水的同时，还生产一些浓水；
优选的，淡水与浓水的质量比为4～6:1。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)通过膜过滤系统滤除含镍废水中的悬浮颗粒，含镍废水中镍的质量浓度为20~/L，电导率为100~/cm，pH值为2.0～8.0，运行流速为0.6～0.8m3/h；
(2)过滤后的废水依次进入串联的树脂吸附罐进行离子交换，吸附饱和后的树脂吸附罐依次经过水洗、酸洗、水洗、碱洗、水洗进行反洗脱附，其中，酸洗溶液包括硫酸，pH为1.5～2.5，时间为25～45分钟，碱洗溶液包括氢氧化钠，pH为12～14，时间为15～30分钟，水洗时间为10～60分钟；
(3)离子交换后的废水串联进入氧化塔，向废水中添加双氧水，在双氧水和填料的作用下进行催化氧化，添加双氧水后的废水中双氧水质量浓度为1～5％；
(4)废水经过催化氧化后进入反渗透系统除盐，得到淡水回用，同时产生部分浓水，淡水与浓水的质量比为4～6∶1；淡水中镍的质量浓度为0～0.06mg/L，pH值为4.5～7.5。
手动的
一种含镍废水回收利用装置及方法
技术领域
本发明涉及工业废水技术领域，具体涉及一种含镍废水回收利用装置及方法。
背景技术
电镀是利用电化学方法对金属和非金属表面进行装饰、保护和获得新性能的工艺过程。为保证电镀产品质量，使金属镀层具有光滑、良好的外观并与基体牢固结合，镀前必须彻底清除镀件表面的污物（油污、铁锈、氧化皮等），镀后必须清除镀件表面的附着液体。因此，一般电镀生产过程中要排放大量的废水。
近年来，随着人们对生活质量要求的不断提高以及国家对环境保护的日益重视，对电镀废水的处理和排放也日趋严格，对废水回收利用的要求也逐渐提高。环保已成为电镀企业生存和发展的首要前提。因此，搞好电镀废水处理，降低污染物的危害一直是行业和环保部门关注的重点。
本发明公开了一种化学镀镍废水零排放处理方法，主要包括与UV光催化氧化预处理、均质膜、反渗透等组合方案，但均质膜电渗析装置对进水水质要求较高，前期加入的试剂量较大，导致废水电导率高，水质波动较大，容易导致装置频繁更换，造成投资大、电耗大、运行成本高。
本发明公开了一种阳极氧化封孔产生的含镍废水的处理方法及系统，其主要步骤包括络合破碎预处理、、碱调混凝沉淀、离子吸附，该方法将大大增加污泥的产生量，从而产生较高的污泥处理成本，且该系统出水全部排放，未提出废水回用的措施。
本发明公开了一种电镀废水深度处理回用系统，主要由铁碳微电解槽、MBR反应槽、絮凝剂装置、杀菌器装置、盘式过滤器、石英砂过滤器、碳纤维过滤器、保安过滤器、超滤装置、缓冲水箱、酸碱调节装置、一级反渗透系统、二级反渗透系统、回用水箱组成，但该方法仍然会产生污泥，且没有实现镍离子的回收。
综上所述，现有电镀废水处理存在污泥量大、无法回收水和镍等问题，因此有必要研发一种能够实现废水回用和金属镍回收的含镍废水处理工艺。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种含镍废水回用装置，包括依次连接的膜过滤系统、树脂吸附系统、催化氧化系统和反渗透系统，可依次去除含镍废水中的悬浮颗粒、镍离子、有机物及盐类，对于不同水质的废水均能保证出水水质稳定。同时饱和的吸附树脂经反冲洗后可实现金属镍的回收利用，缓解环保压力，提高资源利用率，具有较高的工业应用价值。
为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种含镍废水回用装置，包括依次连接的膜过滤系统、树脂吸附系统、催化氧化系统和反渗透系统。
本发明提供了一种含镍废水回收利用装置，包括依次连接的膜过滤系统、树脂吸附系统、催化氧化系统和反渗透系统，其中，膜过滤系统可过滤含镍废水中的悬浮颗粒，树脂吸附系统可对含镍废水中的镍离子进行离子交换，吸附饱和后的树脂通过反冲洗可实现镍离子的回收，且不产生污泥；催化氧化系统可降低含镍废水中的COD值，释放OH基团，并将废水中的有机物氧化降解为CO2和H2O，最后反渗透系统可去除含镍废水中的盐分，降低废水的电导率；综上所述，本发明提供的含镍废水回收利用装置可处理不同水质的含镍废水，可有效降低出水电导率，保证出水水质稳定，大大缓解环保压力。
优选地，所述膜过滤系统依次包括平板膜单元和过滤单元。
优选地，所述平板膜单元包括平板膜，优选为无机平板膜。
优选地，所述无机平板膜为碳化硅平板膜。
本发明优选采用碳化硅平板膜作为膜过滤系统中的无机平板膜，其具有高硬度、高耐磨、高耐腐蚀、高温强度等特点，可用于各种耐磨、耐腐蚀、耐高温环境，能很好的适用于不同水质的含油废水的过滤。碳化硅平板膜孔径可调，过滤精度高，通量大，化学稳定性好，使用寿命长，效果好。
本发明中的碳化硅平板膜为碳化硅平板膜组件，由多片平行排列的膜组成，含镍废水在膜间流动，在压力作用下，水通过膜层进入膜内侧，经集水通道流出膜组件，悬浮颗粒等杂质无法透过膜层；而悬浮颗粒截留在膜层表面造成的堵塞，可通过反冲洗或空气洗涤进行再生。
优选地，所述无机平板膜的平均孔径为0.05～0.5μm，例如0.05μm、0.10μm、0.15μm、0.20μm、0.25μm、0.30μm、0.35μm、0.40μm、0.45μm或0.50μm，优选为0.1～0.4μm。
优选地，过滤单元包括过滤器，优选地是精密过滤器。
本发明优选在过滤单元中包括精密过滤器，其过滤精度更高，通量大，阻力小，截污能力强，可以使最终出水水质更加稳定。
优选的，所述膜过滤系统与树脂吸附系统之间依次连接有中继罐和提升泵。
优选地，所述树脂吸附系统包括多组串联的树脂吸附罐，例如2组、3组、4组、5组、6组或7组，优选为4组。
本发明优选采用多组树脂吸附槽，选取一台树脂吸附槽备用，当某一台树脂吸附槽吸附饱和时，可继续处理废水，同时对树脂吸附槽进行反冲洗，节省时间成本，实现连续处理。
优选的，所述树脂吸附罐内装有离子交换树脂，优选为弱酸性阳离子交换树脂。
本发明树脂吸附罐中的离子交换树脂优选为弱酸性离子交换树脂，能够较好的去除含镍废水中的镍离子，分离效果较好。
优选地，所述弱酸性阳离子交换树脂为弱酸性螯合离子交换树脂。
优选的，所述树脂吸附罐的一端设有废水入口管道。
优选的，所述树脂吸附罐的与废水入口管道相对的一端设有废水出口管道。
优选的，所述废水出口管道与相邻树脂吸附罐之间的废水入口管道连接。
优选的，所述多组树脂吸附罐的废水进水管道相互连通。
优选的，所述多组树脂吸附罐的废水出水管相互连通。
本发明优选将多组树脂吸附罐的废水入口管与废水出口管进行互联，可以很好的确定多组树脂吸附罐之间的串联顺序，便于树脂吸附系统中反冲洗与离子交换同时进行操作。
优选的，所述树脂吸附罐连接有水泵。
优选的，所述树脂吸附罐连接有碱泵。
优选的，所述树脂吸附罐连接有酸泵。
优选的，所述水泵通过进水管道与树脂吸附罐连接。
优选的，所述碱泵通过进碱管道与树脂吸附罐连接。
优选的，所述酸泵通过进酸管道与树脂吸附罐连接。
优选的，所述树脂吸附罐远离水泵的一端设有出水管路。
优选的，所述树脂吸附罐与碱泵相对的一端设有出碱管线。
优选的，所述树脂吸附罐与酸泵相对的一端设有出酸管线。
本发明在树脂吸附槽上设置了水进出、酸进出、碱进出管线及相应的水泵、酸泵、碱泵，便于树脂吸附槽的就地反冲洗再生，便于含镍废水的连续处理。
优选的，所述多组树脂吸附罐的进水管道相互连通。
优选的，所述多组树脂吸附罐的进碱管道相互连通。
优选的，所述多组树脂吸附罐的进酸管道相互连通。
优选的，所述多组树脂吸附罐的出水管相互连通。
优选的，所述多组树脂吸附罐的出碱管道相互连通。
优选的，所述多组树脂吸附罐的出酸管道相互连通。
优选地，所述催化氧化系统包括与树脂吸附系统连接的第一转运水箱。
优选地，所述催化氧化系统还包括与所述第一转运水箱连接的氧化塔。
优选的，所述氧化塔的数量至少为1个，例如可以为1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个或9个，优选为2～3个。
优选的，所述氧化塔为串联结构。
优选的，所述氧化塔内设有填料。
优选地，所述填料包括铁碳填料或金属SiO2-C填料。
本发明中的填料包括铁碳填料或金属SiO2-C填料，在氧化剂作用下可对废水中的有机物产生自发的微电解氧化反应，使废水中的有机物降解为CO2和H2O。无需电解槽或曝气池即可实现废水中有机物的降解，占地面积小、氧化效率高。
优选地，所述第一转运水箱与氧化塔之间设有转运泵。
优选的，所述输送泵与氧化塔连接的管路上设有加药装置。
优选的，所述加药单元依次包括加药水箱和加药泵。
优选地，反渗透系统包括反渗透单元。
优选地，反渗透单元包括反渗透膜。
本发明对于反渗透膜没有任何限制，可以使用本领域技术人员所知的用于反渗透处理的任何膜，例如市售的TM720-370、BW30-400IG等反渗透膜。
优选地，所述反渗透系统设有淡水出口。
优选地，所述反渗透系统设有浓水出口。
优选地，所述反渗透系统中还设有位于反渗透单元与催化氧化系统之间的第二转水箱。
本发明第二方面提供一种含镍废水的回收利用方法，其采用第一方面所述的含镍废水回收利用装置进行。
本发明采用第一方面提供的含镍废水回收利用装置来处理含镍废水，不仅能够得到水质稳定的出水，从而实现水资源的循环利用，而且能够较好地回收废水中的镍离子，大大提高资源利用率，减少废水排放。
优选地，该方法包括以下步骤：
（1）含镍废水经过膜过滤系统过滤，滤除悬浮颗粒；
（2）过滤后的废水进入树脂吸附系统进行离子交换；
（3）经过离子交换后的废水进入催化氧化系统进行催化氧化；
（4）催化氧化后的废水进入反渗透系统，除盐并得到回用淡水。
本发明提供的含镍废水回收利用方法依次通过过滤系统过滤悬浮颗粒、通过树脂吸附系统进行离子交换、通过催化氧化系统降解有机物、通过反渗透系统除盐，针对不同水质的废水，均可获得水质稳定的可回用淡水，可大通量连续处理废水，通过树脂反洗回收镍离子，大大减少废水排放量，提高资源利用率。
本发明对含镍废水中镍离子含量没有任何限制，对于本领域中常见的镍离子浓度的含镍废水，例如电镀废水，都能达到良好的处理效果。
优选的，步骤（1）中含镍废水中镍的质量浓度为20～30/L，例如可以为20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L、500mg/L、30～40mg/L、40～60mg/L、50～60mg/L、60～70mg/L、80～90mg/L、95～100mg/L、100～150mg/L、150～200mg/L。
本发明含镍废水中镍的质量浓度范围可达20~/L，处理范围广且能保证出水水质稳定，实用价值高。
优选的，所述含镍废水的电导率为100~/cm，例如可以为100us/cm、150us/cm、200us/cm、500us/cm、300us/cm、400us/cm、500us/cm、600us/cm、700us/cm、800us/cm、900us/cm、/cm、/cm、/cm、10 ...
优选地，所述含镍废水的pH值为2.0～8.0，例如可以为2.0、2.2、2.5、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0、4.2、4.5、4.8、5.0、5.2、5.5、5.8、6.0、6.2、6.5、6.8、7.0、7.2、7.5、7.8或8.0。
本发明对于不同pH值的含镍废水均能获得较好的出水水质，适用于工业环境产生的不同水质的废水。
优选的，所述含镍废水的运行流量为0.6～0.8m3/h，例如可以为0.6m3/h、0.62m3/h、0.65m3/h、0.68m3/h、0.70m3/h、0.72m3/h、0.75m3/h、0.78m3/h或0.80m3/h。
优选的，步骤（2）中过滤后的废水依次进入串联的树脂吸附槽进行离子交换。
优选的，吸附饱和后的树脂吸附罐采用反冲洗进行解吸。
优选的，所述反洗依次为水洗、酸洗、水洗、碱洗、水洗。
本发明优选的反冲洗工艺包括上述步骤，其中，本发明水洗后的水可直接作为车间生产的循环冷却水；酸洗液和碱洗液返回酸洗槽和碱洗槽循环使用；酸洗可以将离子交换树脂上的镍离子解吸，得到含镍离子的溶液，当含镍溶液浓度较高时，可以送至储罐另作他用；碱洗可以将离子交换树脂由氢型转化为盐型，例如钠型，以更好地提高离子交换树脂后续的吸附性能。
优选地，所述酸洗的酸洗液包括硫酸。
优选地，所述酸洗液的pH值为1.5至2.5，例如可以为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5，优选为1.8至2.2。
本发明优选控制酸洗液pH值为1.5～2.5，当酸洗液反复冲洗离子交换树脂导致pH值升高时，需额外加酸将pH值控制在1.5～2.5，从而更好地保证树脂的解吸效果，延长树脂的使用寿命。
优选的，酸洗时间为25至45分钟，例如可以为25分钟、26分钟、28分钟、30分钟、32分钟、35分钟、38分钟、40分钟、42分钟或45分钟。
优选地，所述碱洗的碱洗溶液包括氢氧化钠。
优选地，碱性洗涤溶液的pH值为12-14，例如可以为12.0、12.1、12.4、12.5、12.8、13.0、13.2、13.4、13.5、13.8或14.0，优选为12.5-13.5。
本发明优选控制碱洗溶液的pH值为12～14之间，可以更好的促进树脂的转化。
优选的，碱洗时间为15至30分钟，例如可以为15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟、20分钟、21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟或30分钟。
优选地，洗涤时间为10至60分钟，例如可以为10分钟、11分钟、13分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟、20分钟、21分钟、22分钟、23分钟、24分钟、25分钟、26分钟、27分钟、28分钟、29分钟、30分钟、40分钟、50分钟或60分钟。
优选地，步骤（3）中催化氧化为微电催化氧化。
本发明采用微电解催化氧化降解有机物，在氧化剂作用下，在铁的催化作用下，能使废水中的有机物快速降解为CO2和H2O，从而降低废水中的COD值，节省时间和空间。
优选地，在催化氧化过程中加入氧化剂。
优选的，所述氧化剂为过氧化氢。
优选的，加入氧化剂后，废水中氧化剂的质量浓度为1-5％，例如可以为1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％，优选为2-3.5％。
优选的，经过离子交换后的废水进入氧化塔，在氧化剂和填料的作用下进行催化氧化。
优选地，步骤（4）中淡水中镍的质量浓度为0至0.06 mg/l，例如0 mg/l，0.01 mg/l，0.02 mg/l，0.03 mg/l，0.03 mg/l，0.04 mg/l，0.04 mg/l，0.05 mg/l或0.05 mg/l或0.06 mg/l。
本发明的废水淡水中镍的质量浓度仅为0-0.06 mg/l，甚至低于检测线，这表明含镍废水在通过本方法处理后可以获得更好的治疗效果。
优选地，淡水的pH值为4.5至7.5，例如，可以为4.5、4.8、5.0、5.2、5.5、5.8、6.0、6.2、6.5、6.5、6.8、6.8、7.0、7.2或7.5。
优选地，在产生淡水时也会产生一部分浓缩水。
优选地，淡水与浓缩水的质量比为4至6：1，例如，可以是4：1，4.2：1，4.5：1，4.8：1，5：1，5：1，5.2：1，5.5：1，5.5：1，5.8：1或6：1。
本发明的淡水河盐水的质量比高达4-6：1，盐水含量较低，盐水中的镍离子含量相对较低。
作为本发明的首选技术解决方案，该方法包括以下步骤：
（1）通过膜过滤系统从含镍废水的悬浮颗粒中过滤悬浮的颗粒，其中含镍废水中镍的质量浓度为20〜/L，电导率为100〜/cm，pH值为2.0〜8.0，操作流速为0.6〜0.8m3/h;
（2）过滤的废水依次进入树脂吸附罐进行离子交换，并用水洗涤吸附饱和的树脂吸附罐，洗涤，洗水，洗涤，碱性洗涤和水洗涤，依次洗净，以进行酸水溶液和溶解度为45分钟包括氢氧化钠，pH值为12至14，时间为15至30分钟，水洗时间为10至60分钟；
（3）离子交换后的废水以串联进入氧化塔，在废水中添加过氧化氢，并在过氧化氢和填充剂的作用下进行催化氧化，其中添加氢氢在1至5％后，在废水中，过氧化氢的质量浓度在废水中；
（4）催化氧化后，废水进入反渗透系统以去除盐，获得淡水以重复使用，同时产生一些浓缩水，其中淡水与浓缩水的质量为4至6：1：淡水中的镍质量为0至0.06 mg/l;
与先前的艺术相比，本发明至少具有以下有益效果：
（1）本发明提供的含镍废水回收装置的占地面积很小，可以连续生产，并且具有广泛的应用；
（2）本发明提供的含镍的废水再利用方法可以意识到镍离子和水资源的恢复。
（3）本发明提供的含税废水的回收方法的最终淡水和浓缩水比为4至6：1，这大大降低了废水排放的量