一种化学镀废水一体化零排放处理系统及工艺的制作方法

本发明涉及废水处理，特别涉及一种化学镀废水一体化零排放处理系统及工艺。

背景技术：

1、近年来金属表面处理技术得到了新的发展，化学镀的大量应用成为金属表面处理的发展趋势，化学镀是一项较新的金属表面处理工艺，它通过添加化学还原剂的氧化还原方法使金属在镀件表面形成镀层。化学镀工艺为防止金属沉淀造成镀件不均匀等问题，会在反应过程中添加大量具有金属螯合作用的药剂，常见的包括柠檬酸、edta等络合剂。不同工艺会选择不同类型的络合剂(柠檬酸钠、乙酸钠和乳酸等)，因采用柠檬酸钠络合剂得到的ni-p镀层具有较高的显微硬度和耐蚀性，故而较为常用。这些络合剂可与金属形成的络合物，该络合物成分复杂，稳定性极强，不易被氧化降解，故而化学镀废水中的重金属难以被去除。废水中的磷来源于化学镀过程的还原剂，次磷酸钠，次磷酸及其转化产物亚磷酸均不易被去除，因此磷和重金属是化学镀废液(大部分为镀层漂洗水)中最为常见的两类污染物。

2、目前处理化学镀废水的方法很多，主要包括物理法、化学法、物化法、生物法等。

3、1.物理法

4、物理法是利用污水中各类溶质与溶剂在溶解度、密度、熔点、沸点等物理特性方面存在的差异，通过物理作用将废水中呈现悬浮状态的污染物质逐渐分离出来，在处理过程中废水中各物质的化学性质不会发生改变。物理法处理化学镀废水具有时间长、能耗大、处置精度不高的问题，因而通常在工业生产中作为其他工艺的辅助方法进行应用。

5、2.化学法

6、在化学镀废水处理中应用较多的有化学沉淀法和氧化还原法，化学沉淀法是指药剂与废水中重金属反应生成难溶的沉淀，使重金属与废水分离的过程。氧化还原法是指在废水中加入氧化剂或还原剂，改变金属离子的价态，使之毒性降低的过程。化学法操作技术简单、反应速度快、分离效果稳定，适用范围广泛，然而传统化学法在处理化学镀废水时，也存在受人为因素影响较大的问题。

7、3.物化法

8、物理化学法是指用物理化学的基本理论去除废水中污染物，常见的有混凝法、吸附法、离子交换法，混凝法去除对象为悬浮固体和胶体杂质，吸附法利用固体吸附剂富集废水中的污染物，使污染物和废水分离，离子交换树脂法主要包括吸附和释放两个过程。

9、4.生物法

10、很多种类的微生物可以适应重金属离子富集的环境，并且可以从化学镀污水中获取生命活动所需的养分，对废水中以溶解态或胶体状态存在的有毒有害物质进行降解。因生物法是通过生物吸附的方式来减少重金属污染，并且通常金属离子被包覆在菌体内，因而容易发生微生物中毒或失活，处理效率低。

11、为了充分发挥各种工艺的优势，达到良好处理效果，多采用组合工艺处理化学镀废水。废水“零排放”是指在工业生产中无污染物产生和污染物排放，目前在电力、炼油及石化、煤化工、采油、造纸废水等行业都开展了零排放的实践与探索，但针对化学镀废水零排放技术，目前并无成熟工艺。

12、所以，现在有必要对现有技术进行改进，以提供更可靠的方案。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种化学镀废水一体化零排放处理系统及工艺。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种化学镀废水一体化零排放处理系统，包括预处理系统、浓缩减量系统和固化结晶系统；

3、所述预处理系统包括依次连接的原水调节池、第一ph调节池、铝炭微电解系统、第二ph调节池、絮凝池、混凝池、物化沉淀池、mnfe2o4@al2o3吸附系统和钠阳离子交换软化系统；

4、所述浓缩减量系统包括与所述钠阳离子交换软化系统连接的三级反渗透系统；

5、所述固化结晶系统包括与所述三级反渗透系统依次连接的热泵低温蒸发浓缩系统和稠厚器。

6、优选的是，所述预处理系统还包括与所述絮凝池、混凝池、物化沉淀池均连接的污泥浓缩池。

7、优选的是，所述浓缩减量系统中的三级反渗透系统包括一段ro系统、二段ro系统和三段ro系统，所述一段ro系统、二段ro系统、三段ro系统的产水均输送至回用水箱储存。

8、优选的是，当所述原水调节池中的化学镀废水呈酸性时，向所述第一ph调节池中加入液碱或者酸调节水质ph至3～4；

9、当所述原水调节池中的化学镀废水呈碱性时，向所述第一ph调节池中加入液碱或者酸调节水质ph至9～10。

10、优选的是，其中，所述mnfe2o4@al2o3吸附系统包括吸附反应器和填充在所述吸附反应器内的磁性复合吸附剂mnfe2o4@al2o3，所述磁性复合吸附剂mnfe2o4@al2o3通过以下方法制备得到：

11、1)将fecl3·6h2o溶于去离子水中，得到铁离子溶液，然后向铁离子溶液中逐滴加入mncl2·4h2o的水溶液，室温搅拌10-60min；

12、2)向步骤1)得到的混合体系内滴加氨水调节溶液ph至9时，停止滴定，搅拌10-60min，之后升温至60-80℃，继续搅拌2-10h，冷却，抽滤，固体产物用去离子水和乙醇清洗，真空干燥，制得mnfe2o4；

13、3)将活性氧化铝和mnfe2o4加入装有去离子水的容器中，超声10-60min，然后置于摇床中浸渍6-24h，过滤，固体产物用去离子水和乙醇清洗数次，真空干燥，制得所述磁性复合吸附剂mnfe2o4@al2o3。

14、优选的是，所述磁性复合吸附剂mnfe2o4@al2o3通过以下方法制备得到：

15、1)将fecl3·6h2o溶于去离子水中，得到铁离子溶液，然后按照fecl3·6h2o：mncl2·4h2o的物质的量比为2：1向铁离子溶液中逐滴加入mncl2·4h2o的水溶液，室温搅拌0.5h；

16、2)向步骤1)得到的混合体系内滴加氨水调节溶液ph至9时，停止滴定，搅拌0.5h，之后升温至70℃，继续搅拌5h，冷却，抽滤，固体产物用去离子水和乙醇清洗，105℃真空干燥6h，制得mnfe2o4；

17、3)按照质量比活性氧化铝：mnfe2o4为10：1～15：1，将两者加入装有去离子水的容器中，超声0.5h，然后置于摇床中在30℃、150r/min下浸渍12h，过滤，固体产物用去离子水和乙醇清洗数次，105℃真空干燥6h，制得所述磁性复合吸附剂mnfe2o4@al2o3。

18、本发明还提供一种化学镀废水一体化零排放处理工艺，其采用如上所述的系统进行化学镀废水的处理。

19、优选的是，所述的化学镀废水一体化零排放处理工艺包括以下步骤：

20、s1、将化学镀废水输送至所述预处理系统中进行预处理；

21、s2、经所述预处理系统预处理后的出水进入所述浓缩减量系统，控制三级反渗透系统中的一段ro系统的运行压力为1.0～1.4mpa、浓缩回流量为进水量的25％，二段ro系统的运行压力为1.5～1.9mpa、浓缩回流量为进水量的50％，三段ro系统的运行压力为2.0～2.4mpa、浓缩回流量为进水量的75％；

22、所述一段ro系统、二段ro系统、三段ro系统的产水均输送至回用水箱储存；

23、s3、所述三段ro系统排出的浓水进入所述固化结晶系统中的热泵低温蒸发浓缩系统进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后的产物进入所述稠厚器，所述热泵低温蒸发浓缩系统产生的冷凝水回流至所述原水调节池中；

24、所述稠厚器中析出的固体脱水后委外处理，产生的冷凝水回流至所述原水调节池中。

25、优选的是，所述步骤s1具体为：

26、s1-1、将所述原水调节池收集的化学镀废水输送至所述第一ph调节池，若原水调节池中的化学镀废水呈酸性，向所述第一ph调节池中加入液碱或者酸调节水质ph至3～4；若原水调节池中的化学镀废水呈碱性，向所述第一ph调节池中加入液碱或者酸调节水质ph至9～10；

27、s1-2、所述第一ph调节池的出水输送至所述铝炭微电解系统中，以铝：炭质量比1：1～1：2向所述铝炭微电解系统中加入铝屑和活性炭，控制铝屑投加量为10～15g/l，开启搅拌，反应停留时间设置为1.0～1.5h；

28、s1-3、经所述所述铝炭微电解系统处理后的废水输送至所述第二ph调节池中，调节废水ph至6.5～7.0后，废水再依次进入所述絮凝池、混凝池，所述混凝池中投入混凝剂pac、所述絮凝池中投入高分子絮凝剂pam；

29、所述混凝池的溢流进入所述物化沉淀池，所述物化沉淀池的上层液进入所述mnfe2o4@al2o3吸附系统，所述物化沉淀池的底部污泥与所述絮凝池、混凝池中沉降的污泥均进入所述污泥浓缩池；

30、s1-4、所述mnfe2o4@al2o3吸附系统中设置吸附流速为6～8bv/h，出水通过泵输送至所述钠阳离子交换软化系统，设置所述钠阳离子交换软化系统中的吸附流速为8～10bv/h，所述钠阳离子交换软化系统的出入进入所述浓缩减量系统中。

31、优选的是，所述的化学镀废水一体化零排放处理工艺包括以下步骤：

32、s1、将化学镀废水输送至所述预处理系统中进行预处理：

33、s1-1、将所述原水调节池收集的化学镀废水输送至所述第一ph调节池，若原水调节池中的化学镀废水呈酸性，向所述第一ph调节池中加入液碱或者酸调节水质ph至3～4；若原水调节池中的化学镀废水呈碱性，向所述第一ph调节池中加入液碱或者酸调节水质ph至9～10；

34、s1-2、所述第一ph调节池的出水输送至所述铝炭微电解系统中，以铝：炭的质量比为1：1.5向所述铝炭微电解系统中加入铝屑和活性炭，控制铝屑投加量为12g/l，开启搅拌，反应停留时间设置为1.0～1.5h；

35、s1-3、经所述所述铝炭微电解系统处理后的废水输送至所述第二ph调节池中，调节废水ph至6.5～7.0后，废水再依次进入所述絮凝池、混凝池，所述混凝池中投入混凝剂pac、所述絮凝池中投入高分子絮凝剂pam；

36、所述混凝池的溢流进入所述物化沉淀池，所述物化沉淀池的上层液进入所述mnfe2o4@al2o3吸附系统，所述物化沉淀池的底部污泥与所述絮凝池、混凝池中沉降的污泥均进入所述污泥浓缩池，浓缩后的污泥经板框压滤机压滤处理后得到的泥饼委外处理；

37、s1-4、所述mnfe2o4@al2o3吸附系统中设置吸附流速为8bv/h，出水通过泵输送至所述钠阳离子交换软化系统，设置所述钠阳离子交换软化系统中的吸附流速为10bv/h，所述钠阳离子交换软化系统的出入进入所述浓缩减量系统中，所述钠阳离子交换软化系统中填充钠阳离子型树脂；

38、s2、经所述预处理系统预处理后的出水进入所述浓缩减量系统，控制三级反渗透系统中的一段ro系统的运行压力为1.2mpa、浓缩回流量为进水量的25％，二段ro系统的运行压力为1.7mpa、浓缩回流量为进水量的50％，三段ro系统的运行压力为2.2mpa、浓缩回流量为进水量的75％；

39、所述一段ro系统、二段ro系统、三段ro系统的产水均输送至回用水箱储存；

40、s3、三段ro系统排出的浓水进入所述固化结晶系统中的热泵低温蒸发浓缩系统进行蒸发浓缩，设置所述热泵低温蒸发浓缩系统中的真空度0.06mpa、蒸发温度75℃，蒸发浓缩后的产物进入所述稠厚器，所述热泵低温蒸发浓缩系统产生的冷凝水回流至所述原水调节池中；

41、所述稠厚器中析出的固体脱水后委外处理，产生的冷凝水回流至所述原水调节池中。

42、本发明的有益效果是：

43、本发明提供的化学镀废水一体化零排放处理系统及工艺能够实现化学镀废水闭路循环及资源回收利用，处理水回收率高(90％以上)，节水效果明显，经济、环境和社会效益显著；

44、本发明的mnfe2o4@al2o3吸附系统中的mnfe2o4@al2o3磁性复合吸附剂表面含有大量裸露的功能基团(fe-oh、mn-oh)，与重金属阳离子相互作用，可以形成络合物，具有较大吸附容量，尤其对重金属cr和ni具有很好的吸附作用，能够提升化学镀废水的处理效果。