基于物化-生化组合工艺的电镀废水处理及资源回收研究

作     者：刘广波 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏春海

授予年度：2024年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：梯级加碱 芬顿 氯化 硫酸盐还原 硫自养反硝化 

摘      要：电镀作为钢铁工业中应用广泛的金属表面处理方法,通常在酸洗抛光过程中产生大量含有重金属、磷、有机物和氨的高强度酸性废水,具有真实环境污染物和潜在资源载体的双重特性。本研究以资源回收和达标排放为目标,提出了一种由梯级加碱、芬顿和氯化组成的组合工艺,用于实际电镀废水处理,系统研究了p H控制梯级加碱过程中污染物去除和沉淀物组成、沉淀物离心分离方法、芬顿和氯化工艺的最优参数。此外,初步评估了硫酸盐还原和硫自养反硝化组合工艺处理模拟经梯级加碱后电镀废水的可行性。得到的主要结论如下: 采用Na OH调节实际电镀废水p H至3时,生成了高纯度（98.4%）Fe（PO3）3沉淀物利于资源回收,再利用Ca（OH）2调节p H至9后,获得了较高的污染物去除率（重金属、F和P）,采用2000 g的离心力离心10 min能够达到良好的固液分离,且沉淀物含水率降至%。梯级加碱处理后,电镀废水中残留污染物为COD、络合态重金属Ni和微量重金属,利用Fenton工艺处理的最佳参数是初始p H值为3、H2O2与COD的质量比为2.0、Fe2+与H2O2的摩尔比为1.11、反应时间为2 h,经过Fenton工艺处理后,电镀废水中除NH3-N外所有污染物均符合广东省电镀废水排放标准（DB 44/1597-2015）。最后采用Na Cl O氯化处理去除NH3-N的最佳参数是Na Cl O与NH3-N的最佳摩尔比为2.9、最佳反应时间为90 min,处理后电镀废水中NH3-N的剩余浓度符合排放标准,同时COD进一步降低。综合试验结果表明,本研究所提出的梯级加碱、芬顿和氯化组合工艺在电镀废水处理和资源回收方面具有广阔的应用前景。 硫酸盐还原处理模拟经梯级加碱后电镀废水试验表明,乳酸钠和甘油作为碳源时得到的结果类似,不投加重金属时,COD的去除效率均达到90%以上,投加重金属Ni后,COD的去除率均有所下降至80%左右;Ni的去除效率均达到95%以上,而Ni-EDTA的去除率均不超过5%,表明用硫酸盐还原法处理Ni-EDTA废水效果不佳。仅投加重金属Ni的废水中,以乳酸钠为碳源的出水中硫化物的占比为23.4%,甘油则为29.8%,均远超于S2O32-,显示后续硫自养反硝化以硫化物为主要电子供体。硫自养反硝化处理硫酸盐还原出水试验中,NO3-的去除率随着硫化物浓度的增加而增加,相比于硫自养反硝化,混合反硝化（硫自养+异养）的NO3-去除率最高,显示混合反硝化以异养反硝化为主。硫自养反硝化污泥在门水平上的微生物组成（S1和S2两个样品,其中S2投加的硫化物浓度为S1的两倍）显示,占主要地位的是Proreobacteria和Bacteroidota。在属水平上的微生物组成则有所差异:S1样品中,Halothiobacillus（40.0%）,Thiomonas（12.9%）,Rhodanobacter（12.8%）;在样品S2中,Halothiobacillus（38.2%）,Rhodanobacter（22.1%）,Thiobacillus（11.1%）,Thiomonas（7.0%）。其中,Rhodanobacter,Thiobacillus,Thiomonas这三种菌属和硫自养反硝化有关。