化學鎳廢水預處理工藝的研究

邢思永

（深圳市治標環保環境技術有限公司，廣東 深圳 518000）

化學鎳廢水若不經過處理直接排放，則廢水中的鎳（一類污染物因子）、次磷酸鹽、氨氮、有機物等會對水體產生嚴重的影響，因此必須要進行處理達標后排放。目前，我國在對化學鎳廢水進行治理的過程中主要采用化學治理方法、物理治理方法和生物治理方法。化學治理方法包括混凝沉淀法、氧化還原法；物理治理方法包括沉淀分離法、過濾分離法、樹脂吸附法、膜過濾分離法等；生物治理方法包括活性污泥吸附法、微生物降解法等。從現有處理效果看，如僅憑單一的處理方法，很難達到很好的治理效果，一般會采用多個工藝相結合的方法。我們對電鍍、線路板的化學鎳廢水，采用氧化還原法、沉淀分離法、樹脂吸附法相結合，取得了很好的治理效果，出水指標均可達到國家標準《電鍍污染物排放標準》（GB21900-2008）表3標準。在實踐中，我們發現針對電鍍鎳廢水的預處理非常重要，因為廢水中的污染因子在復雜的化學鎳電鍍液中會形成螯合物很難分離出來，并且其中的還原劑次磷酸根很難通過投加鈣鹽、鐵鹽等去除[1]。針對化學鎳廢水的預處理，我們進行了深入研究，采用高級芬頓氧化工藝氧化其中的次磷酸根，生成磷酸鐵，達到除磷的目的，同時可氧化其中的檸檬酸等來破除鎳的螯合狀態，投加石灰，可同時去除重金屬鎳離子和正磷酸根離子。該處理工藝已經在多個項目進行實施，均取得很好的處理效果。

對于化學鎳廢水預處理，通過實驗對芬頓氧化處理工序控制條件進行研究，為化學鎳廢水處理實際操作提供基礎資料。

1 化學鎳廢水芬頓氧化控制條件的實驗研究

1.1 實驗部分

1.1.1 實驗目的

①通過調節不同pH值進行實驗，尋找最佳芬頓氧化pH值。

②通過控制雙氧水投加量進行實驗，尋找最佳雙氧水投加量。

③通過控制pH值、雙氧水投加量等進行實驗，根據不同反應時間取樣取得測水樣指標，確定最佳反應時間。

1.1.2 實驗水樣

實驗所用廢水取自某電子廠化學鍍鎳車間，該生產線廢水產量約50 m3/d，現場取漂洗水25 L做水樣，水樣呈淺綠色。該化學鎳廢水中主要包含硫酸鎳、次磷酸氫鈉、檸檬酸鈉、乙酸和氨水等。經過檢測，該廢水水質如表1所示。

表1 化學鍍鎳廢水中各污染因子及濃度表

1.1.3 實驗過程簡述

①最佳反應pH值實驗過程

分別取150 mL水樣5個，置于錐形瓶中，放在磁力攪拌器上，用硫酸調節pH值分別為2、4、6、9、11，然后分別加入

1.5 g FeSO4·7H2O，待藥劑溶解后加入6 g H2O2溶液（30%）進行反應，反應時間為4小時，然后用石灰水調節pH值至10～11，過濾后測定樣品中總磷、鎳離子以及COD濃度。

②最佳雙氧水投加量實驗過程

分別取200 mL水樣3個，置于錐形瓶中，放在磁力攪拌器上，用硫酸調節pH值分別為4（根據第一步確定最佳反應pH條件），然后分別加入1.5 g FeSO4·7H2O，待藥劑溶解后，分別加入6 g、10 g、12 g H2O2溶液（30%）進行反應，反應時間為4小時，用石灰水調節pH至10～11，過濾后測定樣品中總磷、鎳離子以及COD濃度。

③最佳反應時間實驗過程

取500 mL水樣1個，置于錐形瓶中，放在磁力攪拌器上，用硫酸調節pH值分別為4（根據第一步確定最佳反應pH條件），然后加入5 g FeSO4·7H2O，待藥劑溶解后，加入25 g H2O2溶液（30%）進行反應，針對該水樣，分別在60 min、120 min、180 min、240 min，反應時取樣100 mL，用石灰水調節pH值至10～11，過濾后測定樣品中總磷、鎳離子以及COD濃度。

1.1.4 實驗數據

①最佳反應pH實驗數據

根據實驗過程進行實驗，最終測得樣品中總磷、鎳離子以及COD濃度見表2。

表2 實驗數據表

針對實驗數據表，形成圖表格式見圖1：芬頓反應pH值對污染因子去除率影響圖表。②最佳雙氧水投加量實驗數據

根據實驗過程進行實驗，最終測得樣品中總磷、鎳離子以及COD濃度見表3[2]。

表3 最佳雙氧水投放量實驗數據表

針對實驗數據表，形成圖表格式見圖2：芬頓反應雙氧水投加量對污染因子去除率影響圖表。

③最佳反應時間實驗數據

根據實驗過程進行實驗，最終測得樣品中總磷、鎳離子以及COD濃度見表4。

表4 最佳反應時間實驗數據表

針對實驗數據表，形成圖表格式見圖3：芬頓反應時間對污染因子去除率的影響。

1.2 實驗結果與討論

1.2.1 芬頓反應pH值對污染因子去除率的影響

從實驗過程及實驗數據可看出，芬頓反應在酸性條件下，總磷去除率＞80%，當pH調到堿性條件下，去除率急劇下降，查閱相應資料可知，H2O2在堿性條件下會快速分解，從而降低反應體系中氧化自由基的氧化能力，從而降低了氧化效率，因此，本實驗合理的pH值范圍應該在4～6之間。

1.2.2 芬頓氧化雙氧水投加量對污染因子去除率的影響

從實驗過程及實驗數據可看出，針對實驗用化學鎳廢水，最佳雙氧水投加量應控制在5 g/100 mL廢水，投加量不足，則氧化能力達不到，投加過量，不僅沒有提高去除率，相反去除率降低。查閱相應資料可知，過量的H2O2會與反應過程中產生的羥基自由基進行反應，從而降低了氧化能力。同時本實驗雙氧水投加量僅針對線路板企業沉鎳金線化學鍍鎳廢水處理工藝，其他化學鍍鎳廢水處理雙氧水投加量仍需進行實驗確定[3]。

1.2.3 芬頓氧化反應時間對污染因子去除率的影響

從實驗數據可看出，控制最佳反應pH值，投加相應的雙氧水量，在反應1個小時就會有較好的效果，總鎳、總磷、CODCr均有一定的去除效果，隨著反應時間的加長，去除率也逐漸提高，在反應4小時后，總磷去除率高達98.75%，出水總磷達到1.2 mg/L，總鎳可達到0.4 mg/L，CODCr達到了76.8 mg/L，基本達到排放標準要求。

1.3 實驗結果

針對化學鎳廢水，采用Fenton氧化預處理，最佳控制反應條件在pH=4時，反應時間4小時，Ni2+、TP和CODCr均有較好的去除率。

2 結論

以上內容是化學鎳廢水在采用芬頓氧化處理工藝時，對其反應過程中的各影響因素進行了實驗分析。實驗結果表明：該方法不僅能有效的將廢水中的次磷氧化成正磷后通過投加石灰去除，同時可去除廢水中的有機物以及重金屬鎳。該工藝處理效率高，可通過控制pH值、ORP值實現自動控制，操作方便，實用性強，具有一定的應用價值。