李 茹

（生益電子股份有限公司，廣東 東莞 523127）

0 引言

當(dāng)前，在長三角、珠三角等地區(qū)，環(huán)境保護對工業(yè)一類污染物鎳的排放有嚴格的指標要求，要求一類污染物車間排放口的鎳含量不得高于0.1 mg/L。企業(yè)需要考慮如何將含鎳廢水處理達標，同時也要考慮如何降低化學(xué)鎳廢水處理設(shè)備的投資成本和運行成本。

1 問題分析

由于化學(xué)鍍鎳的廢水中含有次磷酸鹽和亞磷酸鹽，這兩種鹽與鎳離子反應(yīng)生成穩(wěn)定的絡(luò)合物，致使普通的堿性化學(xué)沉淀法不能將鎳離子去除達標，甚至采用普通的硫化物沉淀法也效果甚微。

目前行業(yè)內(nèi)普遍采用的處理方式是使用芬頓反應(yīng)進行破絡(luò)后再處理。其反應(yīng)機理是在酸性環(huán)境中加入一定比例的過氧化氫和亞鐵離子，在亞鐵離子的催化作用下，過氧化氫產(chǎn)生具有氧化能力的羥基自由基，通過羥基自由基氧化次磷酸鹽、亞磷酸鹽成為正磷酸鹽，再在堿性條件下發(fā)生反應(yīng)，使得磷酸根和鎳離子分別生成各自的沉淀物沉淀，然后進行固液分離，以此方式進行破絡(luò)并去除鎳元素。芬頓反應(yīng)處理流程如圖1所示。

圖1 芬頓工藝流程圖

芬頓反應(yīng)處理有一定的效果，在去除廢水中高濃度有機物的同時，還能將次磷酸鹽和亞磷酸鹽氧化成正磷酸鹽，通過回收反應(yīng)生成的磷酸鐵，實現(xiàn)磷的資源利用。但是該方法的弊端也十分明顯，化學(xué)鎳廢水的濃度變化導(dǎo)致加藥量需要不斷調(diào)整；過氧化氫和亞鐵離子的投藥比例需要不斷調(diào)整以適應(yīng)廢水濃度的變化，否則易出現(xiàn)大面積的漂泥現(xiàn)象；芬頓反應(yīng)產(chǎn)生的污泥量較多等，都是芬頓反應(yīng)處理系統(tǒng)面臨的問題。

2 分析研究過程

為避免采取芬頓反應(yīng)處理的相關(guān)問題，本次實驗采用另外一種途徑來處理含鎳廢水。不同于芬頓反應(yīng)采用破絡(luò)方式使鎳離子脫離次亞磷酸鹽絡(luò)合的機理，這種新型“除磷法”工藝，工藝方向是“除磷”，通過將含鎳廢水中的磷元素去除后，再對鎳離子采用普通的化學(xué)法去除，即可達到排放標準。“除磷法”工藝的流程圖見圖2所示。

圖2 “除磷法”工藝流程圖

采用燒杯模擬實驗，取5個1000 mL燒杯，分別加入500 mL化學(xué)鎳原水，取原水樣分析化驗。配置濃度為10%的硫酸溶液，使用酸液調(diào)節(jié)原液pH在2.5～3.5。對燒杯編號并記錄，同時設(shè)置一組空白實驗進行對比，分別加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的除磷劑，攪拌均勻并靜置10 min。反應(yīng)結(jié)束后添加濃度為20%的重金屬捕捉劑，加藥量為0.5%，攪拌反應(yīng)20 min并靜置。配置濃度為10%氫氧化鈉溶液，使用堿液調(diào)節(jié)pH在10～11，后加入10%濃度的PAC（聚合氯化鋁）并攪拌5 min，加藥量為5%，然后加入0.1%濃度的PAM（聚丙烯酰胺）并攪拌5 min，加藥量為1%。沉淀之后靜置30 min，取上清液進行鎳、磷元素化驗檢測。

3 結(jié)果與討論

化學(xué)鎳原水總鎳含量為15.65 mg/L，總磷含量為46.87 mg/L。根據(jù)實驗方案進行除磷劑用量的變量實驗。實驗數(shù)據(jù)見表1所示。

表1 除磷劑用量實驗數(shù)據(jù)

結(jié)論分析：根據(jù)以上燒杯實驗結(jié)果可以看出，“除磷法”工藝的化學(xué)鎳廢水處理效果十分明顯?；瘜W(xué)鎳原水的磷和鎳含量都非常高，遠遠超過一類污染物車間排口的鎳濃度。通過不添加除磷劑進行常規(guī)的堿性反應(yīng)混凝沉淀進行對比發(fā)現(xiàn)，鎳和磷去除率分別為71.05%、43.42%，效果較差，遠不能達到環(huán)保要求的控制指標。分析認為：由于廢水中的磷并非全部都是次亞磷酸根，存在部分正磷酸鹽和部分非絡(luò)合形態(tài)的鎳離子，使得鎳離子反應(yīng)生成氫氧化鎳沉淀，正磷酸根反應(yīng)生成磷酸鹽沉淀。在加入除磷劑之后，實驗發(fā)現(xiàn)磷和鎳的去除率都非常高，磷去除率達到97%以上，鎳去除率達到99%以上，且能達到清水溶液中鎳含量低于0.1 mg/L的環(huán)保要求。實驗過程中沉淀效果穩(wěn)定，未出現(xiàn)芬頓反應(yīng)中經(jīng)常出現(xiàn)的冒泡現(xiàn)象。針對實驗沉淀效果設(shè)置對比試驗，比較芬頓反應(yīng)工藝和“除磷法”工藝沉淀量差異。取一個1000 mL燒杯，加入500 mL化學(xué)鎳原水，調(diào)節(jié)pH值為3～4，加入硫酸亞鐵和30%過氧化氫進行氧化破絡(luò)反應(yīng)；反應(yīng)完全后加入5%石灰和10%液堿調(diào)節(jié)pH值為10～11，加入5%PAC和0.05% PAM，靜置30 min后形成的沉淀占燒杯容量的25%。而使用“除磷法”，根據(jù)上面的燒杯實驗，除磷劑用量為2.0%時，產(chǎn)生的沉淀最多，占燒杯容積的10%。所以，在沒有投加硫酸亞鐵的情況下，“除磷法”除鎳產(chǎn)生的污泥量只有常規(guī)芬頓反應(yīng)的40%左右。

4 結(jié)論

本次實驗表明：隨著除磷劑的增加，處理水中磷含量逐漸減少，采用“除磷法”的方式去除化學(xué)鎳廢水中的總鎳的思路是可行的。加入除磷劑后，鎳含量降低明顯，除磷劑添加量在1.5%時，鎳的去除率已達到99%，鎳含量為0.06 mg/L，滿足一類污染物車間排口的鎳濃度不高于0.1 mg/L的排放標準要求。