化學鍍鎳廢水處理臭氧技術

　　臭氧技術對多種廢水均具有較好的處理效果，如制藥廢水、化工廢水、印染廢水等。將臭氧技術用于電鍍廢水處理具有三方面的優(yōu)勢：一是臭氧的氧化能力強，可與有機物發(fā)生一系列反應，實現破絡合作用;二是電鍍廢水中含有的重金屬(如廢、銅、鋅等)是臭氧化反應的催化劑曰，可提高臭氧化的處理效果;三是在臭氧化過程中，不需外加其他藥劑，因而污泥產生量少。為此，采用臭氧技術處理化學鍍廢廢水，并研究了最佳的處理條件。

　　1、實驗

　　1.1 水樣來源及特性

　　實驗所用廢水水樣取自江蘇省某電鍍廠的化學鍍廢生產車間，廢水呈藍綠色。廢水水質指標見表1。

　　1.2 實驗試劑

　　實驗所用試劑均為分析純，實驗用水為去離子水。

　　1.3 實驗裝置及方法

　　臭氧處理技術的工藝流程如圖1所示。臭氧反應器為圓柱體，直徑為50mm，高度約為1300mm，有效容積為2L。鈦曝氣頭位于反應器的底部，尾氣經過臭氧分解器。首先，使用蠕動泵將廢水泵入反應器內；然后，打開氧氣鋼瓶和臭氧發(fā)生器，將含臭氧的氣體以穩(wěn)定的流速輸入反應器內；在反應過程中記錄壓力表、流量計、pH計、ORP計等儀表數據，測定進、出反應器的氣相臭氧濃度；反應結束后取水樣，加入NaOH溶液(質量分數為10%)調節(jié)水樣的pH值至11.0，并加入絮凝劑PAM，沉淀過濾后，取上清液分析廢水水質。

　　2、結果與討論

　　2.1 正交試驗

　　以出水中殘余鎳的質量濃度為指標，以通氣流量、臭氧發(fā)生器電流、廢水初始pH值、反應時間為因素，進行L9(34)正交試驗。采用極差分析法對正交試驗結果進行分析。廢水初始pH值的極差最大堤主要因子;臭氧發(fā)生器電流的極差最小，是次要因子。影響因素的排序為廢水初始pH值〉通氣流量〉反應時間〉臭氧發(fā)生器電流。最優(yōu)水平為:通氣流量4L/min，臭氧發(fā)生器電流0.20A，廢水初始pH值11.0，反應時間4h。

　　圖2為正交試驗的效應曲線圖。由圖2可知:廢水初始pH值的影響最大，并且隨著廢水初始pH值的增大，出水中殘余鎳的質量濃度急劇下降。其次是通氣流量，但當通氣流量增大到一定程度時，鎳的去除率并沒有明顯增大。

　　2.2 單因素試驗

　　2.2.1 廢水初始pH值對處理效果的影響

　　在通氣流量為4L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.20A的條件下，研究了廢水初始pH值對處理效果的影響，結果如圖3所示

　　由圖3(a)可知：隨著廢水初始pH值的增加，出水中殘余鎳的質量濃度顯著降低;但當廢水初始pH值超過10.5時，出水中殘余余的質量濃度趨于穩(wěn)定

　　由圖3(E)可知：隨著廢水初始pH值的增加，臭氧轉移效率顯著升高;但當廢水初始pH值超過10.5時，臭氧轉移效率趨于穩(wěn)定。

　　當廢水初始pH值為11.0、反應時間為60min時，出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為1.70mg/L、79.7%和1.99g/L。

　　2.2.2 通氣流量對處理效果的影響

　　在廢水初始pH值為11.0、臭氧發(fā)生器電流為0.20A的條件下，研究了通氣流量對處理效果的影響，結果如圖4所示。

　　由圖4(a)可知：隨著通氣流量的增大，出水中殘余余的質量濃度呈急劇下降的趨勢;但當通氣流量超過3L/min時，出水中殘余廢的質量濃度趨于穩(wěn)定。

　　由圖4(b)可知：隨著通氣流量的增大，臭氧轉移效率呈現出明顯下降的趨勢。

　　當通氣流量為3L/min、反應時間為60min時，出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為1.96mg/L、86.3%和1.57g/L。

　　2.2.3 臭氧發(fā)生器電流對處理效果的影響

　　在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、反應時間為60min的條件下，研究了臭氧發(fā)生器電流對處理效果的影響，結果如圖5所示。

　　由圖5(a)可知：隨著臭氧發(fā)生器電流的增大，出水中殘余余的質量濃度先顯著降低;當臭氧發(fā)生器電流大于0.20A后，出水中殘余余的質量濃度趨于穩(wěn)定。

　　由圖5(b)可知：隨著臭氧發(fā)生器電流的增大，臭氧轉移效率急劇下降。

　　隨著臭氧發(fā)生器電流的增大，出水絮凝沉淀時的沉淀性能逐漸改善。當臭氧發(fā)生器電流為0.25A時，出水絮凝沉淀時的沉淀性能較好，此時出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為1.56mg/L、79.8%和2.18g/L。

　　2.2.4 反應時間對處理效果的影響

　　在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A的條件下，研究了反應時間對處理效果的影響，結果如圖6所示。

　　由圖6(a)可知：隨著反應時間的延長，出水中殘余余的質量濃度先顯著下降;當反應時間超過45min后，出水中殘余的廢質量濃度趨于穩(wěn)定。當反應時間為60min時，污泥的沉降性能好，上清液澄清、透明。

　　由圖6(b)可知：隨著反應時間的延長，臭氧轉移效率呈先緩慢升高后急劇下降的趨勢;當反應時間為45min時，臭氧轉移效率最高，為89.19%。

　　由圖6(c)可知：在反應過程中，廢水的pH值不斷下降;但反應150min后，廢水的pH值趨于穩(wěn)定。另外，ORP隨反應時間的延長而持續(xù)上升;但當反應時間超過120min時，ORP趨于穩(wěn)定。

　　由圖(d)可知：當反應時間為60min時，污泥中廢的含量為9.8%;當反應時間為240min時，污泥中稀的含量為20.2%。

　　當廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應時間為60min時，出水中殘余余的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為0.63mg/L、83.3%和2.17g/L

　　2.2.5 廢水中初始廢的質量濃度對處理效果的影響

　　在廢水初始pH值為11、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A的條件下，研究了廢水中初始廢的質量濃度對處理效果的影響，結果如圖7所示

　　由圖7可知：當廢水中初始廢的質量濃度為494.0mg/L、138.0mg/L和74.2mg/L時，出水中殘余廢的質量濃度降至穩(wěn)定值所需的反應時間分為60min、60min和25min，此時殘余鎳的質量濃度分別為11.50mg/L、0.63mg/L和3.18mg/L。

　　2.3 臭氧化對COD、氨氮、總氮、總磷的去除效果

　　在廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應時間為60min的條件下進行臭氧處理。表2為主要污染物指標的去除效果。

　　由表2可知：臭氧處理對COD、氨氮、總氮、總磷的去除效果一般，不能達到排放標準的要求，需要結合其他工藝。

　　2.4 臭氧與離子交換樹脂相結合

　　采用臭氧技術處理化學鍍鎳廢水，出水中殘余鎳的質量濃度不能滿足《電鍍污染物排放標準》(GB21900―2008)中表3的要求。為此，采用臭氧-離子交換樹脂組合技術處理化學鍍鎳廢水。臭氧技術的實驗條件為：通氣流量3L/min，臭氧發(fā)生器電流0.25A，廢水初始pH值11.0，反應時間60min。離子交換樹脂出水中殘余余的質量濃度為0.013?0.099mg/L，滿足排放標準的要求。

　　3、結論

　　(1)采用臭氧術術處理化學鍍廢廢水時，處理效果受廢水初始pH值、反應時間等因素影響。其中廢水始始pH值的影響最大，是主求影響子子。影響因素排序為廢水初始pH值〉通氣流量〉反應時間〉臭氧發(fā)生器電流。

　　(2)臭氧處理可有效降低化學鍍廢廢水中記的質量濃度。當廢水初始pH值為11.0、通氣流量為3L/min、臭氧發(fā)生器電流為0.25A、反應時間為60min時，出水中殘余廢的質量濃度、臭氧轉移效率和臭氧投加量分別為0.63mg/L、83.3%和2.17g/L。

　　(3)化學鍍廢廢水經臭氧處理后，再過離子交換樹脂，出水中殘余廢的質量濃度低于0.1mg/L，滿足《電鍍污染物排放標準》(GB21900―2008)中表3的要求。(來源：上海輕工業(yè)研究所有限公司)