含镍废水 颜色 深圳市世清环保科技有限公司实用新型专利授权公告

含镍废水 颜色 深圳市世清环保科技有限公司实用新型专利授权公告

(19) 中华人民共和国国家知识产权局 (12) 实用新型专利 (10) 授权公告号 CN U (45) 授权公告日 2021.01.05 (21) 申请号 2.1 (ESM) 相同发明已于同日申请发明专利 (22) 申请日 2020.04.20 (73) 专利权人地址 广东省深圳市宝安区新桥街道新二社区沙井东环路494号2栋3楼 (72) 发明人 吴志宇 王毅轩 李建平 (74) 专利代理机构 44101 代理人 荆志轩 (51) Int.Cl.C02F 9/14 (2006.01)C02F 103/16 (2006.01)C02F 101/30 (2006.01)C02F 101/20 (2006.01) 权利要求书2页 说明书6页 附件1页 (54) 实用新型名称 一种含镍电镀废水处理系统 (57) 摘要 一种含镍电镀废水处理系统，采用物理-化学-生物三级一体化一条龙生产线处理方法。该废水处理系统由三维电解反应系统、深度氧化系统、生物降解系统和生化出水净化系统组成。能有效去除含镍废水中的镍离子及有机污染物。

废水经立体电解反应系统、深度氧化系统、生物降解系统、生化出水净化系统四大处理模块依次处理后，出水中各项污染物指标均可满足2008年《电镀污染物排放标准》表3的排放限值。而且该处理工艺与单一的高级氧化处理技术相比，处理效率高，污泥产量少。与传统活性污泥处理技术相比，抗冲击负荷能力强，系统稳定性高，适用于电镀综合废水的深度处理。 2 1 2 3 9 2 2 1 2N C CN U 1/2 Page 1.一种含镍电镀废水处理系统，包括用于储存含镍废水原液的废水收集池和废水处理系统，其特征在于：所述废水处理系统由三维电解反应系统、深度氧化系统、生物降解系统和生化出水净化系统组成，三维电解反应系统在酸性条件下对废水原液进行三维电解反应，将废水原液中的有机大分子断链，络合镍断裂为游离的正二价自由镍；深度氧化系统对经三维电解反应系统处理后的废水中的难降解有机物进行结构破坏和氧化分解，使其中的游离镍离子生成可沉淀的颗粒状Ni(OH) ； 2、生物降解系统，利用微生物将不溶性有机物水解为可溶性有机物，将难生物降解的大分子转化为易生物降解的小分子；生化出水净化系统，收集经生物降解系统处理后的出水并滤除出水中的细小悬浮物、胶体颗粒，将达标废水排入市政排水管网。

2.根据权利要求1所述的含镍电镀废水处理系统，其特征在于：三维电解反应系统由一次pH调节池和三维电解反应池组成，一次pH调节池将从废水收集池泵入的废水原液的pH值调节至有利于三维电解反应池中羟基自由基生成的酸性状态，并将废水原液搅拌均匀后泵入三维电解反应池；三维电解反应池由电解槽、阴极板、阳极板、颗粒电极和曝气装置组成，阴极板和阳极板与废水原液流向平行，颗粒电极填充在阴极板和阳极板之间，曝气装置置于三维电解反应池底部，废水在三维电解反应池中的水力停留时间为1-2小时。 3.根据权利要求2所述的含镍电镀废水处理系统，其特征在于：深度氧化系统由氧化系统和固液分离沉淀池组成，其中，氧化系统由四个并联的处理池组成，四个处理池分别为二级pH调节池（2.0～4.0）、氧化池、沉淀反应池（7.0～8.0）和絮凝池，四个处理池串联连接，从二级pH调节池到絮凝池，前一个处理池处理后的废水以溢流方式输送至下一个处理池，废水在每个处理池中的水力停留时间为1小时； 固液分离沉淀池，经氧化系统处理后的废水以溢流方式送入沉淀池，在碱性条件下，沉淀池内废水被分离成固液，分离后的上清液经溢流口流入生物降解系统，分离后产生的含有重金属镍的底泥由压泥泵通过设置在沉淀池底部的出泥口压入板框压泥机内。

4.根据权利要求3所述的含镍电镀废水处理系统，其特征在于：所述生物降解系统由三级水解酸化装置和两级接触氧化装置组成，所述三级水解酸化装置由三个串联设置的生物降解罐组成，对从固液分离沉淀池泵入的上清液进行厌氧生化处理，三个生物降解罐依次为泥水混合搅拌罐、泥水混合反应罐和固液分离罐，三个生物降解罐的水力停留时间为8-10小时； 所述两级接触氧化装置由两个串联设置的附着氧化池组成，对三级水解酸化装置处理后的上清液进行好氧生化处理，每个附着氧化池内悬挂有若干个软性填料或弹性填料，两个附着氧化池底部分别设有用于沉降活性污泥的污泥收集室，污泥收集室内的活性污泥由污泥泵抽回至三级水解酸化系统中的第一生物降解池，两个附着氧化池的水力停留时间为6小时。5.根据权利要求4所述的含镍电镀废水处理系统，其特征在于：生化出水净化系统由生化出水收集池和过滤器组成，生化出水收集池用于收集第二附着氧化池处理后的废水并以溢流方式将其内的废水送至过滤器。 6.根据权利要求5所述的含镍电镀废水处理系统，其特征在于：三维电解反应所采用的阴极板和阳极板为石墨板，所采用的颗粒电极为含有铁元素的碳基催化剂颗粒。

33 CN U 使用说明书 1/6页 一种含镍电镀废水处理系统 技术领域 [0001]本实用新型涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种含镍电镀废水处理系统及方法。 背景技术 [0002]电镀行业是我国工业的重要组成部分，同时也是污染严重的行业。电镀行业产生的含镍废水成分复杂，含有大量的重金属镍离子，含有难降解的有机物(如有机酸等)，BOD/COD比值低，可生化性差，COD难以达标排放。 (BOD为生物需氧量，是指在一定条件下，微生物分解水中不可生物降解的有机物进行生化反应过程中所消耗的溶解氧量；COD为化学需氧量，是采用化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。BOD/COD的比值反映污水的可生化性)。[0003]随着2008年《电镀污染物排放标准》的发布，电镀废水处理问题引起了业内人士的关注。特别是对电镀废水中镍的排放要求更加严格，上述国家标准表3要求总镍≤0.1mg/L。传统的单一化学沉淀技术和生物处理系统不能有效去除镍离子和COD，经其处理后的出水中镍离子和COD通常不能达标排放。

实用新型内容[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种含镍电镀废水处理系统及方法，采用物理-化学-生物三级集成一条龙生产线处理方法，使处理后的出水污染物指标达到2008年《电镀污染物排放标准》表3中的排放限值标准。 [0005] 为了解决上述技术问题， 本实用新型所采用的技术方案如下： [0006] 本实用新型的含镍电镀废水处理系统， 包括用于储存含镍废水原液的废水收集池和废水处理系统， 其特征在于： 所述废水处理系统由三维电解反应系统、 深度氧化系统、 生物降解系统和生化出水净化系统组成， 其中： [0007] 所述三维电解反应系统在酸性条件下对废水原液进行三维电解反应， 将废水原液中的有机大分子打断成链状， 将络合镍打断成游离的正二价自由镍； [0008] 所述深度氧化系统对经过三维电解反应系统处理后的废水中的难降解有机物进行结构破坏和氧化分解， 使其中的游离镍离子生成可沉淀的颗粒状 Ni(OH) ； 2[0009]生物降解系统利用微生物将不溶性有机物水解为可溶性有机物，将难以生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质。[0010]生化出水净化系统将经过生物降解系统处理后的出水收集并滤除出水中的细小悬浮物、胶体颗粒，将达标废水排入市政排水管网。

[0011] 三维电解反应系统由一次pH调节池和三维电解反应池组成，其中： [0012] 一次pH调节池将泵入废水收集池的废水原液的pH值调节至有利于三维电解反应池中羟基自由基生成的酸性状态，搅拌后将废水原液泵入三维电解反应池； 44 CN U 说明书 2/6 页 [0013] 三维电解反应池由电解槽、阴极板、阳极板、颗粒电极和曝气装置组成，阴极板和阳极板与废水原液流向平行，颗粒电极填充在阴极板和阳极板之间，曝气装置置于三维电解反应池底部，废水在三维电解反应池中的水力停留时间为1-2小时。 [0014]深度氧化系统由氧化系统和固液分离沉淀池组成，其中：[0015]氧化系统由四个并联的处理池组成，分别为二级pH调节池(2.0～4.0)、氧化池、沉淀反应池(7.0～8.0)、絮凝池，四个处理池串联组成，从二级pH调节池到絮凝池，前一个处理池处理后的废水以溢流方式输送到下一个处理池，每个处理池中废水的水力停留时间为1小时； [0016] 固液分离沉淀池，经氧化系统处理后的废水以溢流方式输送进入沉淀池，在碱性条件下将沉淀池中的废水进行固液分离，分离后的上清液经溢流口流入生物降解系统，分离后产生的含有重金属镍的底泥由压泥泵通过设置在沉淀池底部的出泥口压入板框压泥机。

[0017] 所述生物降解系统由三级水解酸化装置和两级接触氧化装置组成，其中： [0018] 所述三级水解酸化装置由三个串联设置的生物降解罐组成，对从固液分离沉淀池泵入的上清液进行厌氧生化处理，三个生物降解罐依次为泥水混合搅拌罐、泥水混合反应罐和固液分离罐，三个生物降解罐的水力停留时间为8-10小时； [0019] 所述两级接触氧化装置由两个串联设置的附着氧化池组成，对三级水解酸化装置处理后的上清液进行好氧生化处理，每个附着氧化池内悬挂有若干个软性填料或弹性填料，两个附着氧化池底部分别设有用于沉降活性污泥的污泥收集室，污泥收集室内的活性污泥由污泥泵抽回三级水解酸化系统中的第一生物降解池，两个附着氧化池的水力停留时间为6小时。 [0020] 生化出水净化系统由生化出水收集池和过滤器组成，其中： [0021] 生化出水收集池用于收集第二附着氧化池处理后的废水，并将其中的废水以溢流方式送至过滤器。 [0022] 本实用新型处理含镍电镀废水的方法，其特征在于处理步骤如下： [0023] 1)向收集的含镍电镀废水溶液中加入酸，在酸性条件下调节其pH值； [0024] 2)将调节好pH值的废水溶液进行三维电解反应处理，在电解电压30-40V、曝气过程的电解环境下，反应过程为：利用新生态[H]与Fe的氧化还原特性、Fe-C的电化学特性、C与Fe的絮凝吸附特性共同作用，使废水溶液中有机大分子链断裂，同时将氧化分解后的游离镍离子生成可沉淀的颗粒状Ni(OH)； 2[0025] 3)将三维电解反应后的废水进行二次调pH，使其pH值处于酸性条件下，并对废水进行氧化反应，使其中的难降解有机物生成有机自由基；[0026] 4)调节氧化反应处理后的废水的pH值，使其pH值处于碱性条件下，使废水中颗粒状Ni(OH)在碱性环境中生长，再加入絮凝剂，使大颗粒的Ni(OH)沉淀下来；22[0027] 5)将氧化反应处理后的上清液进行生物降解，使上清液中的不溶性有机物水解成可溶性有机物，难以生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质； [0028] 6)将生物降解处理后的出水进行过滤，滤除出水中的细小悬浮物、胶体颗粒，将过滤后的水排入市政排水管网。

[0029] 本实用新型处理含镍电镀废水的方法，氧化反应在pH值为2.0-55CN U说明书第3/6页4.0的条件下进行。 [0030] 本实用新型处理含镍电镀废水的方法，氧化反应后的沉淀絮凝处理的pH值为7.0-8.0。 [0031] 本实用新型处理含镍电镀废水的方法，三维电解反应所采用的阴极板和阳极板为石墨板，所采用的颗粒电极为含铁元素的碳基催化剂颗粒。 [0032] 本实用新型针对含镍废水的水质，提供了一种物理-化学-生物三级综合处理系统，有效去除含镍废水中的镍离子及有机污染物。 废水经立体电解反应系统、深度氧化系统、生物降解系统、生化出水净化系统四大处理模块处理后，出水污染物指标可达到2008年《电镀污染物排放标准》表3的排放限值标准。该处理工艺与单一的高级氧化处理技术相比，处理效率高，污泥产量少。与传统活性污泥处理技术相比，该工艺耐冲击负荷能力强，系统稳定性高，适用于电镀综合废水的深度处理。附图说明[0033]图1为本实用新型处理系统结构框图。 具体实施方式 [0034] 本实用新型的含镍电镀废水处理系统是针对工业电镀产生的含有高浓度镍及COD有害物质的废水（以下将未处理的废水称为废水原液）进行处理的系统，可以有效去除废水原液中的络合状态的镍及许多难以分解、严重污染环境的有机物质（如磷、各种有机酸等）。

[0035] 如图1所示，包括三维电解反应系统、深度氧化系统、生物降解系统、生化出水净化系统四大处理模块。[0036] 1、三维电解反应系统[0037] 三维电解反应系统由一级pH调节池和三维电解反应池组成。[0038] 1、一级pH调节池，将废水收集池储存的废水泵入调节池进行均质均衡，加酸搅拌，将废水原液调节至酸性状态，其pH值优选为4.0-5.0。pH值的调节可采用pH自动控制器自动向一级pH调节池加酸。 [0039] 将废水原液在三维电解反应池中调节至有利于生成强氧化剂HO的酸性状态后，搅拌后泵入三维电解反应池中。[0040] 2.三维电解反应池，将一级pH调节池中调节好pH值的废水原液泵入三维电解反应池中。[0041] 三维电解反应池由电解池、阴极板、阳极板、颗粒电极和曝气装置组成。阴极板和阳极板为石墨板，颗粒电极为含铁的碳基催化剂颗粒。废水原液从三维电解反应池的一侧流入，从另一侧流出。阴极板和阳极板与废水原液的流向平行。颗粒电极填充在阴极板和阳极板之间。曝气装置采用罗茨风机通风。 曝气采用三维电解反应槽底部喷淋方式，废水在三维电解反应槽内的水力停留时间为1-2小时。

[0042] 在酸性条件下对废水原液进行三维电解反应， 将废水原液中的有机大分子破碎分解， 使络合镍破碎络合物变成游离的正二价游离镍； [0043] 2+3+三维电解反应池利用新生态[H]与Fe的氧化还原作用、 Fe-C的电化学性质、 C和Fe的絮凝吸附作用， 将废水原液中的有机大分子如柠檬酸、 苹果酸等有机添加剂破碎成小分子， 降低整体COD， 从而提高废水的可生化性， 为后续生化利用提供可能。 同时氧化分解后的游离镍离子生成可沉淀的颗粒状Ni(OH)。 [0044] 电解原理为： [0045] 颗粒电极中 Fe 失去电子生成 Fe 2+ 2+ ，分子氧得到电子将生成的 HO 2+ 23+ 还原并与 Fe 2+ 23+ 迅速反应生成氧化性极强的 ·OH 和 Fe 2+ 23+ 。 [0046] ·OH 能将废水中大分子有机物氧化分解成小分子，使络合物镍断裂，尤其是能断裂难降解的含铬染料分子的不饱和键，破坏成色基团和显色缺陷型基团的结构，络合的 Ni 和 Cr 变成游离的 2+ 2+ 状态的游离 Ni 和 Cr。 在酸性条件下，分子氧更容易生成HO 2+ ，而有了Fe 2+ 23+ 的存在，HO转化为·OH2 23+ 自由基的速度加快，去除率也就相应提高，即在酸性条件下其电催化氧化效果更好。

[0047] 此外，颗粒电极为碳基催化剂颗粒，具有比表面积大的特点，其多孔结构可以更好的吸附有色染料分子，达到去除颜色的目的。[0048] 微电解反应的反应过程如下：[0049]+ －HO→·OH+H +e (1)2 [0050]+ －O +2H+2e →HO (2)22 2 [0051]－ 2+Fe－2e →Fe (3) [0052] 2+3+－Fe +HO →Fe +·OH+OH (4)2 2 [0053] ·OH+RH→·R+HO (5)2 [0054] 3+ －Fe +OH →Fe(OH) (6)3 [0055] 其中，RH代表有机物，·R代表有机自由基。 [0056] 2、深度氧化系统 [0057] 该系统由氧化系统和固液分离沉淀池组成。 [0058] 1、氧化系统由四个处理池依次串联而成，即二级pH调节池、氧化池、沉淀反应池和絮凝池。 [0059] 从二级pH调节池到絮凝池，前一个处理池处理过的废水以溢流方式输送到下一个处理池，每个处理池中废水的水力停留时间为1小时。

[0060] 1)二级pH调节池，将三维电解反应池处理后的废水出水泵入调节池，加酸搅拌，调节废水出水为酸性状态，其pH值优选为2.0-4.0。pH值的调节可通过pH自动控制器向一级pH调节池自动加酸来实现。[0061] 2)氧化池[0062]将二级pH调节池调节好pH值的废水泵入氧化池，再将质量比为（1-1.5）：1的硫酸亚铁和过氧化氢加入氧化池进行反应。在酸性条件下，Fe2+催化HO2+生成氧化电荷强、反应活性高的·OH。·OH与水溶液中难降解有机物发生反应，破坏难降解有机物的结构，最终将其氧化分解。 同时其中的络合镍又转化成游离镍离子。[0063] 3)沉淀反应池(也称混凝反应池)[0064] 将氧化反应后的废水出水泵入沉淀反应池。[0065] 向沉淀反应池中加入碱，调节pH值为7.0-8.0。pH值的调节可采用pH自动控制器自动向沉淀反应池中加入碱。[0066] 在碱性条件下，废水中的游离镍离子转化成可沉淀的颗粒状Ni(OH)。

277 CN U 使用说明书 第 5/6 页 [0067] 4)絮凝池 [0068] 经沉淀反应池处理后的含有颗粒状 Ni(OH)的废水出水由泵送入絮凝池，在絮凝池中加入非离子高分子絮凝剂 PAM聚丙烯酰胺，维持 pH 值在 7-8。 [0069] 颗粒状 Ni(OH)长大，同时磷酸铁沉淀颗粒在 Fe(OH)胶体的絮凝作用下被吸附，并沉淀去除。 [0070] 2、固液分离沉淀池 [0071] 固液分离沉淀池由沉淀池和压泥机组成。 [0072] 1)沉淀池，经絮凝池处理后的废水以溢流方式进入池内进行固液分离。 池体顶部设有溢流口，固液分离后的上清液经溢流口流入生物降解系统。分离后产生的含重金属镍的沉淀物(也称底泥)由压泥泵通过沉淀池底部的出泥口送入板框压泥机。[0073]2)压泥机，为常规设备，将送入的底泥压成滤饼外运，余液经管道送入沉淀池或生物降解系统。[0074]三、生物降解系统[0075]生物降解系统由三级水解酸化装置和两级接触氧化装置组成。[0076]利用微生物将不溶性有机物水解为可溶性有机物，将难以生物降解的大分子物质转化为易于生物降解的小分子物质。

[0077] 还设有pH调节池。 [0078] 1、三级水解酸化装置 [0079] 由三个并联串联的生物降解池组成，将固液分离沉淀池的上清液pH值调节至6-7，再进行厌氧生化处理。 [0080] 第一生物降解池为泥水混合搅拌池，将固液分离沉淀池的上清液泵入其中，在曝气搅拌作用下，上清液与活性污泥充分接触，活性污泥中含有大量微生物，水力停留时间为8-10小时。 [0081]第二个生物降解罐是一种泥浆混合反应罐，第一个生物降解罐中的泥浆混合物以溢流方式泵送，并在大量的微生物（例如水解细菌，酸性细菌）中，氢化细菌，氢​​化二氧化物，二合一二孔，二氧化和生物的作用。被水解为可溶性有机物，很难生物降解的大分子物质（聚合物）转化为易于生物降解的小分子物质（单体），以改善固定量的液体降解量，以改善液体量的液体分离。 ED，并允许静置8-10小时以使其中形成的颗粒沉淀，并将上清液泵入两阶段的接触氧化装置中。 [0083]活化的污泥是微生物群落的一般术语，它们附着在活性污泥中的复杂微生物，以及废水中的有机养分形成复杂的食物链，以便充气和与 组成。它是激活污泥过程的核心。

同时，曝气提供了微生物生长和有机物分解所需的氧气，并发挥混合和搅拌的作用，使活化的污泥完全接触到[0084] 2.有机物。生物化学处理。在每个附着的氧化罐中悬挂许多软填充剂，并在两个附着的氧化罐中提供了一个用于污泥的污泥污泥的收集室。 [0086]依靠水解酸化微生物的生长在软填充剂或弹性填充物上，泵送的上清液中的有机物再次降解并再次分解，然后沉淀出[0087] iv iv i i88。和一个过滤器[0089]生化储罐被用于在第二个附着的氧化罐处理后收集上清液，并再次将上清液发送到过滤器中。合格的废水（重金属镍和COD符合国家标准的相关排放法规）进入市政排水网络。

[0091]在每个链接中采用pH监测控制器，用于在线监视pH值，从而自动控制 Pump添加的酸或碱的数量，从而将药物消耗量最小并确保某些范围的启用人类的稳定性[iS92）。在三维电解反应电池，三阶段的水解酸化装置和两阶段接触氧化装置中安装废水监测元件，并连接到控制器的输入端信号，并连接到控制器的输出端信号，以连接到远程控制，以实现远程控制；在两阶段接触氧化装置中的填充物，自动化程度很高。 [0093]在这个实施方案中，所使用的废水来自表1：[0094]表1：废水处理结果[0095] [0095] [0096]摘要：使用此系统，使用此系统，该系统的污染指标可以达到2008年第1章的限制性标准，可以达到限制性标准的限制标准。