化学镍废水预处理工艺的研究

邢思永

（深圳市治标环保环境技术有限公司，广东 深圳 518000）

化学镍废水若不经过处理直接排放，则废水中的镍（一类污染物因子）、次磷酸盐、氨氮、有机物等会对水体产生严重的影响，因此必须要进行处理达标后排放。目前，我国在对化学镍废水进行治理的过程中主要采用化学治理方法、物理治理方法和生物治理方法。化学治理方法包括混凝沉淀法、氧化还原法；物理治理方法包括沉淀分离法、过滤分离法、树脂吸附法、膜过滤分离法等；生物治理方法包括活性污泥吸附法、微生物降解法等。从现有处理效果看，如仅凭单一的处理方法，很难达到很好的治理效果，一般会采用多个工艺相结合的方法。我们对电镀、线路板的化学镍废水，采用氧化还原法、沉淀分离法、树脂吸附法相结合，取得了很好的治理效果，出水指标均可达到国家标准《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）表3标准。在实践中，我们发现针对电镀镍废水的预处理非常重要，因为废水中的污染因子在复杂的化学镍电镀液中会形成螯合物很难分离出来，并且其中的还原剂次磷酸根很难通过投加钙盐、铁盐等去除[1]。针对化学镍废水的预处理，我们进行了深入研究，采用高级芬顿氧化工艺氧化其中的次磷酸根，生成磷酸铁，达到除磷的目的，同时可氧化其中的柠檬酸等来破除镍的螯合状态，投加石灰，可同时去除重金属镍离子和正磷酸根离子。该处理工艺已经在多个项目进行实施，均取得很好的处理效果。

对于化学镍废水预处理，通过实验对芬顿氧化处理工序控制条件进行研究，为化学镍废水处理实际操作提供基础资料。

1 化学镍废水芬顿氧化控制条件的实验研究

1.1 实验部分

1.1.1 实验目的

①通过调节不同pH值进行实验，寻找最佳芬顿氧化pH值。

②通过控制双氧水投加量进行实验，寻找最佳双氧水投加量。

③通过控制pH值、双氧水投加量等进行实验，根据不同反应时间取样取得测水样指标，确定最佳反应时间。

1.1.2 实验水样

实验所用废水取自某电子厂化学镀镍车间，该生产线废水产量约50 m3/d，现场取漂洗水25 L做水样，水样呈浅绿色。该化学镍废水中主要包含硫酸镍、次磷酸氢钠、柠檬酸钠、乙酸和氨水等。经过检测，该废水水质如表1所示。

表1 化学镀镍废水中各污染因子及浓度表

1.1.3 实验过程简述

①最佳反应pH值实验过程

分别取150 mL水样5个，置于锥形瓶中，放在磁力搅拌器上，用硫酸调节pH值分别为2、4、6、9、11，然后分别加入

1.5 g FeSO4·7H2O，待药剂溶解后加入6 g H2O2溶液（30%）进行反应，反应时间为4小时，然后用石灰水调节pH值至10～11，过滤后测定样品中总磷、镍离子以及COD浓度。

②最佳双氧水投加量实验过程

分别取200 mL水样3个，置于锥形瓶中，放在磁力搅拌器上，用硫酸调节pH值分别为4（根据第一步确定最佳反应pH条件），然后分别加入1.5 g FeSO4·7H2O，待药剂溶解后，分别加入6 g、10 g、12 g H2O2溶液（30%）进行反应，反应时间为4小时，用石灰水调节pH至10～11，过滤后测定样品中总磷、镍离子以及COD浓度。

③最佳反应时间实验过程

取500 mL水样1个，置于锥形瓶中，放在磁力搅拌器上，用硫酸调节pH值分别为4（根据第一步确定最佳反应pH条件），然后加入5 g FeSO4·7H2O，待药剂溶解后，加入25 g H2O2溶液（30%）进行反应，针对该水样，分别在60 min、120 min、180 min、240 min，反应时取样100 mL，用石灰水调节pH值至10～11，过滤后测定样品中总磷、镍离子以及COD浓度。

1.1.4 实验数据

①最佳反应pH实验数据

根据实验过程进行实验，最终测得样品中总磷、镍离子以及COD浓度见表2。

表2 实验数据表

针对实验数据表，形成图表格式见图1：芬顿反应pH值对污染因子去除率影响图表。②最佳双氧水投加量实验数据

根据实验过程进行实验，最终测得样品中总磷、镍离子以及COD浓度见表3[2]。

表3 最佳双氧水投放量实验数据表

针对实验数据表，形成图表格式见图2：芬顿反应双氧水投加量对污染因子去除率影响图表。

③最佳反应时间实验数据

根据实验过程进行实验，最终测得样品中总磷、镍离子以及COD浓度见表4。

表4 最佳反应时间实验数据表

针对实验数据表，形成图表格式见图3：芬顿反应时间对污染因子去除率的影响。

1.2 实验结果与讨论

1.2.1 芬顿反应pH值对污染因子去除率的影响

从实验过程及实验数据可看出，芬顿反应在酸性条件下，总磷去除率＞80%，当pH调到碱性条件下，去除率急剧下降，查阅相应资料可知，H2O2在碱性条件下会快速分解，从而降低反应体系中氧化自由基的氧化能力，从而降低了氧化效率，因此，本实验合理的pH值范围应该在4～6之间。

1.2.2 芬顿氧化双氧水投加量对污染因子去除率的影响

从实验过程及实验数据可看出，针对实验用化学镍废水，最佳双氧水投加量应控制在5 g/100 mL废水，投加量不足，则氧化能力达不到，投加过量，不仅没有提高去除率，相反去除率降低。查阅相应资料可知，过量的H2O2会与反应过程中产生的羟基自由基进行反应，从而降低了氧化能力。同时本实验双氧水投加量仅针对线路板企业沉镍金线化学镀镍废水处理工艺，其他化学镀镍废水处理双氧水投加量仍需进行实验确定[3]。

1.2.3 芬顿氧化反应时间对污染因子去除率的影响

从实验数据可看出，控制最佳反应pH值，投加相应的双氧水量，在反应1个小时就会有较好的效果，总镍、总磷、CODCr均有一定的去除效果，随着反应时间的加长，去除率也逐渐提高，在反应4小时后，总磷去除率高达98.75%，出水总磷达到1.2 mg/L，总镍可达到0.4 mg/L，CODCr达到了76.8 mg/L，基本达到排放标准要求。

1.3 实验结果

针对化学镍废水，采用Fenton氧化预处理，最佳控制反应条件在pH=4时，反应时间4小时，Ni2+、TP和CODCr均有较好的去除率。

2 结论

以上内容是化学镍废水在采用芬顿氧化处理工艺时，对其反应过程中的各影响因素进行了实验分析。实验结果表明：该方法不仅能有效的将废水中的次磷氧化成正磷后通过投加石灰去除，同时可去除废水中的有机物以及重金属镍。该工艺处理效率高，可通过控制pH值、ORP值实现自动控制，操作方便，实用性强，具有一定的应用价值。