CN220723857U - 一种酸性化学镍废液资源化预处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，包括沿废水处理工艺方向依次连接的第一pH调节池、磷氧化提镍反应器、第二pH调节池、反应池、絮凝池和沉淀池；所述第一pH调节池一侧设有进水管，所述沉淀池上方设有出水管，所述沉淀池底部设有泥斗，所述泥斗侧面设有排泥管；所述第一pH调节池和磷氧化提镍反应器之间设有提升泵。该系统不仅能高效处理污染物，还能有效解决镍单质、磷回收率低和能耗高等问题。

Description

一种酸性化学镍废液资源化预处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种废液资源化预处理系统，更具体地说，是一种酸性化学镍废液资源化预处理系统。

技术背景

化学镍表面处理在我国线路板行业和电镀行业的使用较为广泛，其应用范围和生产规模正在不断扩大，该行业蓬勃发展的同时，也不可避免地带来了环境污染和资源浪费等问题。在实际生产过程中，化学镀镍液在使用6～9个周期后会老化，从而形成化学镀镍废液。该废液中除了含有大量的镍离子和磷酸盐类物质外，还含有较多的缓冲剂、络合剂、稳定剂致使其处理困难且处理成本高。同时，镍也是一种短缺昂贵的金属资源。如果化学镀镍废液不经处理任意排放，不仅会造成巨大的环境压力，还将造成贵金属资源严重浪费。

虽然目前已有一些针对化学镍废液的处理系统，但这些系统在运行过程中仍存在一些问题：(1)ZL2018208730148公开了一种化学镍废水处理系统，该系统虽然能够实现化学镍废水经处理后出水达标，且具有处理系统结构简单、设备数量少，运行成本低等优点，但并未从资源化角度考虑镍单质的回收问题，严重浪费资源；(2)ZL2016201770925公开了一种化学镍废液集成处理系统，集成处理系统包括一个外支撑架、蒸发设备、导热油循环设备、电控箱以及自动化控制单元，其中蒸发设备消耗大量的热能，导致处理能耗过高，运行成本随之增加。本文旨在发明一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，该系统结合酸性化学镍废液进水的特点，通过系统工艺优化和运行参数调整，从而开发出能够高效稳定处理酸性化学镍废液的处理系统。该系统不仅能高效处理污染物，还能有效解决镍单质、磷回收率低和能耗高等问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，采用如下技术方案：

一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，包括沿废水处理工艺方向依次连接的第一pH调节池、磷氧化提镍反应器、第二pH调节池、反应池、絮凝池和沉淀池；所述第一pH调节池一侧设有进水管，所述沉淀池上方设有出水管，所述沉淀池底部设有泥斗，所述泥斗侧面设有排泥管；所述第一pH调节池和磷氧化提镍反应器之间设有提升泵。

进一步地，所述磷氧化提镍反应器采用上进下出的进出水方式，所述磷氧化提镍反应器内部设有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板依次间隔5cm排列，所述阴极板呈折流式分布，所述阴极板采用304不锈钢阴极，所属阳极板采用网状二氧化铅涂层钛基阳极或网状二氧化锡涂层钛基阳极；所述阴极板通过电缆连接至直流电源负极，所述阳极板通过电缆连接至直流电源正极。

进一步地，所述第二pH调节池和反应池之间的下部设有第一过流孔；所述反应池和絮凝池之间的上部设有第二过流孔；所述絮凝池和沉淀池之间的下部设有第三过流孔。

进一步地，所述第一pH调节池、第二pH调节池、反应池和絮凝池内分别设有搅拌机；所述第一pH调节池内设有第一pH计，所述第二pH调节池内设有第二pH计。

进一步地，所述第一pH调节池上方设有第一加药口，所述第二pH调节池上方设有第二加药口；所述反应池上方设有第三加药口；所述絮凝池上方设有第四加药口。

进一步地，所述磷氧化提镍反应器的电流密度控制在50mA/cm²～60mA/cm²。

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

(1)该系统能够真正实现资源化处理，经处理后形成的镍和磷酸铁粗产品中镍和磷酸铁的纯度高，镍通过除杂工艺可以形成单质镍、硫酸镍或碳酸镍等高价值的工业产品，磷酸铁通过除杂、提纯等可以生产电池级硫酸铁产品，该产品是磷酸铁锂生产的重要原材料；

(2)该系统对废水中镍和磷的去除效率高，可达98％～99％；

(3)该系统工艺流程简单，后端无需增加氧化工艺；

(4)该系统显著降低了酸性化学镍废液的处理成本及处理难度，降低了污水处理达标难度；

(5)该系统中磷氧化提镍反应器的阳极板采用网状结构，大幅提升了电催化氧化反应的效率。

附图说明

图1为本实用新型的系统示意图；

其中1-第一加药口，2-进水管，3-搅拌机，4-第一pH计，5-第一pH调节池，6-提升泵，7-磷氧化提镍反应器，8-阴极板，9-阳极板，10-第二加药口，11-第二pH调节池，12-第一过流孔，13-第二pH计，14-第三加药口，15-第二过流孔，16-第四加药口，17-第三过流孔，18-出水管，19-排泥管，20-反应池，21-絮凝池，22-沉淀池，23-泥斗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。

如图1所示，本实用新型提供的一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，该系统包括第一加药口1，进水管2，搅拌机3，第一pH计4，第一pH调节池5，提升泵6，磷氧化提镍反应器7，阴极板8，阳极板9，第二加药口10，第二pH调节池11，第一过流孔12，第二pH计13，第三加药口14，第二过流孔15，第三加药口16，第三过流孔17，出水管18，排泥管19，反应池20，絮凝池21，沉淀池22，泥斗23。

该系统包括沿废水处理工艺方向依次连接的第一pH调节池5、磷氧化提镍反应器7、第二pH调节池11、反应池20、絮凝池21和沉淀池22；所述第一pH调节池5一侧设有进水管2，所述沉淀池22上方设有出水管18，所述沉淀池22底部设有泥斗23，所述泥斗23侧面设有排泥管19；所述第一pH调节池5和磷氧化提镍反应器7之间设有提升泵6。

所述磷氧化提镍反应器7采用上进下出的进出水方式，所述磷氧化提镍反应器7内部设有阴极板8和阳极板9，所述阴极板8和阳极板9依次间隔5cm排列，所述阴极板8呈折流式分布，所述阴极板8采用304不锈钢阴极，所属阳极板9采用网状二氧化铅涂层钛基阳极或网状二氧化锡涂层钛基阳极；所述阴极板8通过电缆连接至直流电源负极，所述阳极板9通过电缆连接至直流电源正极。所述第二pH调节池11和反应池20之间的下部设有第一过流孔12；所述反应池20和絮凝池21之间的上部设有第二过流孔15；所述絮凝池21和沉淀池22之间的下部设有第三过流孔17。所述第一pH调节池5、第二pH调节池11、反应池20和絮凝池21内分别设有搅拌机3；所述第一pH调节池5内设有第一pH计4，所述第二pH调节池11内设有第二pH计13。所述第一pH调节池5上方设有第一加药口1，所述第二pH调节池11上方设有第二加药口10；所述反应池20上方设有第三加药口14；所述絮凝池21上方设有第四加药口16。所述磷氧化提镍反应器7的电流密度控制在50mA/cm²～60mA/cm²。

系统的处理流程如下：废水经进水管进入第一pH调节池5，氢氧化钠经第一加药口1进入第一pH调节池5，控制第一pH调节池5内pH范围为6.5～7；在提升泵6的作用下，第一pH调节池5出水进入磷氧化提镍反应器7，同时，控制反应器电流密度为50mA/cm²～60mA/cm²，电解时间为360min～480min，在电解作用下废水中的络合物(主要为次亚磷酸根以及有机酸等)在阳极板9表面被氧化或与废水中电解产生的·OH自由基反应，释放大量游离态的镍离子，同时废水中的次磷酸根和亚磷酸根被氧化为正磷酸根。废水中的镍离子在阴极板8表面被还原为金属镍单质并沉积在阴极板8表面，通过收集阴极板8表面的镍单质从而实现镍资源回收；磷氧化提镍反应器7出水进入第二pH调节池11，稀盐酸经第二加药口10进入第二pH调节池11，使得第二pH调节池11内pH值控制在5.0左右；第二pH调节池11出水经第一过流孔12进入反应池20，磷沉淀剂(三价铁)经第三加药口14进入反应池20，三价铁和正磷酸根中的磷元素的摩尔比控制在(1～1.05)：1，在此过程中形成磷酸铁胶体颗粒；反应池20出水经第二过流孔15进入絮凝池21，絮凝剂(PAM)经第四加药口16进入絮凝池21，反应半小时，在此过程中使磷酸铁胶体颗粒和悬浮物形成沉淀；絮凝池21出水经第三过流孔17进入沉淀池22进行泥水分离，沉淀时间为1～2h，磷酸铁沉淀经泥斗23上的排泥管19排出，通过相应工序处理得到磷酸铁粗产品，上清液通过出水管18排出系统外。该系统实现了废水中的总磷去除率在98％～99％，镍的去除率在99％以上。

目前针对化学镍废液处理系统存在资源化处理程度低、处理能耗高、成本高等缺点。本实用新型结合酸性化学镍废液进水的特点，通过系统工艺优化和运行参数调整，从而开发出能够高效稳定处理酸性化学镍废液的处理系统。该系统不仅能高效处理污染物，还能有效解决镍单质、磷回收率低和能耗高等问题。

实施例

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

采用上述技术方案试制了一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，如图1所示，处理对象为酸性化学镍废液。

该系统包括第一加药口1，进水管2，搅拌机3，第一pH计4，第一pH调节池5，提升泵6，磷氧化提镍反应器7，阴极板8，阳极板9，第二加药口10，第二pH调节池11，第一过流孔12，第二pH计13，第三加药口14，第二过流孔15，第三加药口16，第三过流孔17，出水管18，排泥管19，反应池20，絮凝池21，沉淀池22，泥斗23。

该系统包括沿废水处理工艺方向依次连接的第一pH调节池5、磷氧化提镍反应器7、第二pH调节池11、反应池20、絮凝池21和沉淀池22；所述第一pH调节池5一侧设有进水管2，所述沉淀池22上方设有出水管18，所述沉淀池22底部设有泥斗23，所述泥斗23侧面设有排泥管19；所述第一pH调节池5和磷氧化提镍反应器7之间设有提升泵6。

所述磷氧化提镍反应器7采用上进下出的进出水方式，所述磷氧化提镍反应器7内部设有阴极板8和阳极板9，所述阴极板8和阳极板9依次间隔5cm排列，所述阴极板8呈折流式分布，所述阴极板8采用304不锈钢阴极，所属阳极板9采用网状二氧化铅涂层钛基阳极或网状二氧化锡涂层钛基阳极；所述阴极板8通过电缆连接至直流电源负极，所述阳极板9通过电缆连接至直流电源正极。所述第二pH调节池11和反应池20之间的下部设有第一过流孔12；所述反应池20和絮凝池21之间的上部设有第二过流孔15；所述絮凝池21和沉淀池22之间的下部设有第三过流孔17。所述第一pH调节池5、第二pH调节池11、反应池20和絮凝池21内分别设有搅拌机3；所述第一pH调节池5内设有第一pH计4，所述第二pH调节池11内设有第二pH计13。所述第一pH调节池5上方设有第一加药口1，所述第二pH调节池11上方设有第二加药口10；所述反应池20上方设有第三加药口14；所述絮凝池21上方设有第四加药口16。所述磷氧化提镍反应器7的电流密度控制在55mA/cm²。

使用本系统处理酸性化学镍废液，每天连续运行，连续监测运行数据约三个月，该系统处理进出水水质均值如表1所示，该系统实现了废水中总磷去除率在98％～99％，镍的去除率在99％以上，出水水质满足后续生化进水的要求。该系统产生的污泥含量如表2所示，由此可见污泥资源化产物的纯度较高，资源化处理效果好。该系统的处理成本和资源化收益如表3所示，由此可见该系统在对酸性化学镍废液处理的同时还能带来一定的收益。综上所述，该系统对酸性化学镍废液处理效果好、资源化程度高。

表1系统处理进出水水质

指标	镍(mg/L)	正磷(mg/L)	总磷(mg/L)
				进水	4000	/	15000
出水	＜1.0	0	180

表2污泥含量分析

名称	含量(kg/t)	资源化产物	纯度％
				含镍污泥	4	单质镍	60～70
含磷酸铁污泥	72.1	磷酸铁	98～99

表3处理成本和资源化收益

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的一种实施方式，而非对其限制。应当指出的是：本领域的普通技术人员可对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的保护范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，包括沿废水处理工艺方向依次连接的第一pH调节池、磷氧化提镍反应器、第二pH调节池、反应池、絮凝池和沉淀池；所述第一pH调节池一侧设有进水管，所述沉淀池上方设有出水管，所述沉淀池底部设有泥斗，所述泥斗侧面设有排泥管；所述第一pH调节池和磷氧化提镍反应器之间设有提升泵。

2.根据权利要求1所述的一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，所述磷氧化提镍反应器采用上进下出的进出水方式，所述磷氧化提镍反应器内部设有阴极板和阳极板，所述阴极板和阳极板依次间隔5cm排列，所述阴极板呈折流式分布，所述阴极板采用304不锈钢阴极，所属阳极板采用网状二氧化铅涂层钛基阳极或网状二氧化锡涂层钛基阳极；所述阴极板通过电缆连接至直流电源负极，所述阳极板通过电缆连接至直流电源正极。

3.根据权利要求1所述的一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，所述第二pH调节池和反应池之间的下部设有第一过流孔；所述反应池和絮凝池之间的上部设有第二过流孔；所述絮凝池和沉淀池之间的下部设有第三过流孔。

4.根据权利要求1所述的一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，所述第一pH调节池、第二pH调节池、反应池和絮凝池内分别设有搅拌机；所述第一pH调节池内设有第一pH计，所述第二pH调节池内设有第二pH计。

5.根据权利要求1所述的一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，所述第一pH调节池上方设有第一加药口，所述第二pH调节池上方设有第二加药口；所述反应池上方设有第三加药口；所述絮凝池上方设有第四加药口。

6.根据权利要求1所述的一种酸性化学镍废液资源化预处理系统，其特征在于，所述磷氧化提镍反应器的电流密度控制在50mA/cm²～60mA/cm²。