同时净化电镀废水、洗涤废水和化工有机废水的方法

摘要

本发明公开一种同时净化电镀废水、洗涤废水和化工有机废水的方法，将电镀废水和洗涤废水分别过滤去除固体颗粒，保证二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍；将电镀废水和洗涤废水按体积比3∶1~5∶1混合，向混合废水中滴加50%~70%的NaOH溶液，调节pH值至8~10为止；加入水量为洗涤废水的1~2倍的化工有机废水，充分搅拌混合2~4h，沉淀，分离；调节pH至7；利用水滑石的阴离子交换特性将废水中的阴离子都吸附到层间，形成具有分配能力的有机相，将化工废水中的有机污染物都吸附到水滑石的层间，一起沉淀从水中分离，在没有饱和的情况下，可作为水处理材料，继续用于有机废水治理。

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制新技术的开发，尤其涉及一种同时净化电镀废水、洗涤废水和化工有机废水的方法。

背景技术

电镀工厂（或车间）排出的废水和废液，如镀件漂洗水、废槽液、设备冷却水和冲洗地面水等，其水质因生产工艺而异，往往含油多种金属离子，一般来说，常含有Cr⁶⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺等重金属；电镀废水多有毒，危害较大。如氰可引起人畜急性中毒，致死，低浓度长期作用也能造成慢性中毒。镉可使肾脏发生病变，并会引起痛痛病。六价铬可引起肺癌、肠胃道疾病和贫血，并会在骨、脾和肝脏内蓄积。因此，电镀废水必须严格控制，妥善处理。

目前，广泛采用的电镀废水处理方法主要有7类：（1）化学沉淀法，又分为中和沉淀法和硫化物沉淀法。（2）氧化还原处理，分为化学还原法、铁氧体法和电解法。（3）溶剂萃取分离法。（4）吸附法。（5）膜分离技术。（6）离子交换法。（7）生物处理技术，包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法、植物修复法。各种方法具有各自的优缺点。比如吸附法处置不当会导致污染物转移，生物法起效慢，需要微生物几个生长周期才可以看见效果。

洗涤用品中所用的表面活性剂以阴离子型为最重要。其中直链烷基苯磺酸盐用量最大，其次为脂肪醇硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基磺酸盐等。以十二烷基苯磺酸钠为代表的阴离子表面活性剂，对水硬度较敏感，不易氧化，起泡力强，成本较低，合成工艺成熟，对颗粒污垢，蛋白污垢和油性污垢有显著的去污效果，对天然纤维上颗粒污垢的洗涤作用尤佳，去污力随洗涤温度的升高而增强，对蛋白污垢的作用高于非离子表面活性剂，且泡沫丰富，是非常有效的洗涤剂，常用于洗衣粉、洗洁精和洗手液，用量非常大。十二烷基苯磺酸钠除用于洗涤用品外，也广泛应用于制革、纺织等工业的洗涤和脱脂。十二烷基苯磺酸钠的生产排放了大量表面活性剂废水，由于废水中十二烷基苯磺酸钠含量高，如果直接排入环境，不仅影响水生生物生存，使水体自净受阻，对环境造成严重污染，而且对微生物细胞的活性和增殖有一定阻碍作用，对动植物和人体有慢性毒害作用，会扰乱内分泌系统，引起雌雄一体、动物免疫机能异常、胎儿发育畸形、儿童智力低下等异常现象。

常用的十二烷基苯磺酸钠废水处理工艺如混凝沉淀、催化氧化、泡沫分离、活性炭吸附、生物降解以及它们的组合工艺实现其净化处理。其中吸附法高效、简单，但活性炭吸附剂价格昂贵。

随着经济的高速发展，化工产品生产过程对环境的污染加剧，对人类健康的危害也日益普遍和严重，其中特别是精细化工产品(如制药、染料、日化等)生产过程中排出的有机物质，大多都是结构复杂、有毒有害和生物难以降解的物质。因此，化工废水处理的难度较大。化工废水的基本特征为极高的COD、高盐度、对微生物有毒性，是典型的难降解废水，是目前水处理技术方面的研究重点和热点。化工废水的特征分析如下：（1）水质成分复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度；（2）废水中污染物含量高，这是由于原料反应不完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水体系所引起的；（3）有毒有害物质多，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等；（4）生物难降解物质多，B/C比低，可生化性差；（5）废水色度高。化工废水是一种比较难处理的废水。

目前这类废水的处理主要是分开处理，针对各种废水的特性选用各自的方法分别处理；或者多种废水混合起来，笼统的用某些工艺进行叠加，完全不考虑各自废水的特点，耗时耗力、投资大、操作费用高。

层状双羟基复合金属氧化物（Layered Double Hydroxides，简称LDH），又称水滑石，是一类重要的无机功能材料。其独特的层状结构及层板元素和层间阴离子的可调变性受到人们的广泛关注，经离子交换向层间引入新的客体阴离子可使层状结构和组成产生相应的变化，因而可以制备一大类具有特殊性质的功能材料。水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。

水滑石化学结构通式为：[M²⁺_1-xM³⁺x (OH)₂]^x+ [(A^n- )_x/n·mH₂O]，其中M²⁺为Mg²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Zn²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，Cu²⁺等二价金属阴离子；M³⁺为Al³⁺，Cr³⁺，Fe³⁺，Co³⁺等三价金属阴离子；A^n-为阴离子，如CO₃^2-，NO₃^-，Cl^-，OH^-，SO₄^2-，PO₄^3-，C₆H₄(COO)₂^2-等无机和有机离子以及络合离子，当层间无机阴离子不同，水滑石的层间距不同，同时在水滑石吸附污染物之后，层间距也会增大，以容纳更多的污染物。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中处理净化电镀废水、洗涤废水和化工有机废水中的不足，提供一种同时净化电镀废水、洗涤废水和化工有机废水的方法。

本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤： 

1）将电镀废水和洗涤废水分别过滤去除固体颗粒，根据电镀生产工艺分析其中可能存在的离子，添加适当的金属阳离子，或将多种电镀废水混合，保证二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍；

2）将电镀废水和洗涤废水按体积比3：1~5：1混合，向混合废水中滴加50%~70% 的NaOH 溶液，调节pH值至8~10为止，滴加时在300~400 rpm下搅拌60～120分钟；

3）加入水量为洗涤废水的1~2倍的化工有机废水，充分搅拌混合2~4 h，沉淀，分离；

4）加入盐酸或硫酸，调节pH至7。

本发明的优点是：

（1）利用电镀废水中的金属离子在碱性条件下可以生成水滑石，利用水滑石的阴离子交换特性将废水中的阴离子（阴离子表面活性剂、聚磷酸离子等）都吸附到层间。在阴离子染料被吸附到层间后，又形成了具有分配能力的有机相，将化工废水中的有机污染物都吸附到水滑石的层间，一起沉淀从水中分离。

（2）沉淀得到的水滑石是有机水滑石，根据其吸附有机污染物的量的大小，在没有饱和的情况下，可作为水处理材料，继续用于有机废水治理。

具体实施方式

将电镀废水和洗涤废水分别过滤去除固体颗粒，根据电镀生产工艺分析其中可能存在的离子，添加适当的金属阳离子，或将多种电镀废水混合，保证二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍；如果只有二价金属阳离子，则加入少量三价金属阳离子（如比较便宜的Al³⁺、Fe³⁺），如果只有三价金属阳离子，则加入少量二价金属阳离子（如比较便宜的Mg²⁺、Fe²⁺），如果已经有二价金属阳离子和三价金属阳离子，则考察一下浓度，确保二者的浓度比符合二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2~4倍。

将电镀废水和洗涤废水按体积比为3：1~5：1混合，向混合废水中快速滴加50%~70% 的NaOH 溶液，调节pH值，直至pH值为8~10为止，滴加时在300~400 rpm下快速搅拌60～120分钟。然后，加入化工有机废水，水量为洗涤废水的1~2倍，化工废水加入后，和之前混合废水充分搅拌混合2~4 h，沉淀，分离，混合废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入盐酸或硫酸，调节pH至7左右。

以下进一步提供本发明的3个实施例：

实施例1

将电镀废水和洗涤废水分别过滤去除固体颗粒，根据生产工艺分析，电镀废水中含有Ni²⁺和Fe²⁺，加入少量Al³⁺，使二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的2倍；将电镀废水和洗涤废水按体积比5：1混合，向电镀废水中快速滴加70% 的NaOH 溶液调节pH值至8，滴加时在400 rpm下快速搅拌120分钟，加入化工有机废水，水量为洗涤废水的1倍，化工废水加入后，和之前的混合废水充分搅拌混合2 h，沉淀，分离，混合废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入盐酸，调节pH至7左右。

测定混合废水上清液水质，经测定：废水中的金属离子的去除率均大于99%，混合后的COD去除率为92.8%。

实施例2

将电镀废水和洗涤废水分别过滤去除固体颗粒，根据生产工艺分析，电镀废水中含有Al³⁺，加入少量Mg²⁺，使二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的4倍；将电镀废水和洗涤废水按体积比3：1混合，向电镀废水中快速滴加50%的NaOH 溶液调节pH值至10，滴加时在300 rpm下快速搅拌60分钟，沉淀分离，加入化工有机废水，水量为洗涤废水的2倍，化工废水加入后，和之前的混合废水充分搅拌混合4 h，沉淀，分离，混合废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入硫酸，调节pH至7左右。

测定混合废水上清液水质，经测定：废水中的金属离子的去除率均大于99%，混合后的COD去除率为93.9%。

实施例3

将多种电镀废水和洗涤废水分别混合，去除固体颗粒，根据生产工艺分析电镀废水中存在Ni²⁺、Cu²、Fe³⁺和Al³⁺，且二价离子的摩尔浓度是三价离子的摩尔浓度的3倍，将电镀废水和洗涤废水按体积比4：1混合，向电镀废水中快速滴加60% 的NaOH 溶液调节pH值至9，滴加时在350 rpm下快速搅拌80分钟，加入化工有机废水，水量为洗涤废水的1.5倍，化工废水加入后，和之前的混合废水充分搅拌混合3 h，沉淀，分离，混合废水中的污染物会随着沉淀被去除，最后加入硫酸，调节pH至7左右。

测定混合废水上清液水质，经测定：废水中的金属离子的去除率均大于99%，混合后的COD去除率为94.8%。

将沉淀得到的水滑石烘干、研磨成粉末后，再用于处理含10 mg/L的对硝基苯的有机废水，每克水滑石对应的所处理的废水体积约为1 L，快速搅拌60分钟；反应产物在沉淀池停留30分钟，固液分离，紫外可见分光光度计测定上清液浓度，污染物去除率为95.1%。