公布日：2023.04.18
申请日：2023.01.06
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/461(2023.01)N;C02F7/00(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本申请涉及一种镀镍废水镍回收系统及工艺，属于重金属离子电镀废水处理的技术领域，其包括浓缩装置和电解装置，浓缩装置包括收集池、多级膜系统以及反渗透系统，收集池用于将废水输送至多级膜系统中，多级膜系统用于将废水中的镍离子进行截留并逐级浓缩，且多级膜系统产出浓水和产水，电解装置用于将浓水进行电解回收镍金属，反渗透系统用于将产水进行回收。本申请具有提高镍离子回收率以及回收效率的同时还能有效的降低了使用成本的效果。
权利要求书
1.一种镀镍废水镍回收系统，其特征在于：包括浓缩装置(1)和电解装置(2)，所述浓缩装置(1)包括收集池、多级膜系统(11)以及反渗透系统，所述收集池用于将废水输送至多级膜系统(11)中，所述多级膜系统(11)用于将废水中的镍离子进行截留并逐级浓缩，且所述多级膜系统(11)产出浓水和产水，所述电解装置(2)用于将浓水进行电解回收镍金属，所述反渗透系统用于将产水进行回收。
2.根据权利要求1所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：所述多级膜系统(11)包括一级浓缩组件(111)、二级浓缩组件(112)和三级浓缩组件(113)，所述一级浓缩组件(111)包括一级管(1111)和填充于一级管(1111)内的一级膜，所述二级浓缩组件(112)包括二级管(1121)和填充于二级管(1121)内的二级膜，所述三级浓缩组件(113)包括三级管(1131)和填充于三级管(1131)内的三级膜；所述一级管(1111)、二级管(1121)和三级管(1131)串联设置，依次将废水中的镍离子进行截留逐级浓缩；所述一级浓缩组件(111)的产水进入反渗透系统中。
3.根据权利要求2所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：所述二级浓缩组件(112)和三级浓缩组件(113)的产水以及所述反渗透系统产出的浓水汇集于收集池中再次进行浓缩。
4.根据权利要求2所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：所述一级浓缩组件(111)的数量为若干个，且各所述一级浓缩组件(111)串联设置。
5.根据权利要求1所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：所述电解装置(2)包括整流机(22)、电解槽(24)、中转槽(25)以及用于废气处理的吸风组件(27)，所述电解槽(24)为若干个，所述中转槽(25)用于接收多级膜系统(11)产出的浓水，且所述中转槽(25)通过进液管(251)与各电解槽(24)连通；各所述电解槽(24)中均具有阴极板(242)、阳极板(241)以及加热棒(243)，且整流机(22)与阴极板(242)以及阳极板(241)电连接。
6.根据权利要求5所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：各所述电解槽(24)与中转槽(25)通过出液管(252)连通，用于将电解过的浓水收集于中转槽(25)中；且所述中转槽(25)还用于与碱性桶(28)连通。
7.根据权利要求5所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：所述吸风组件(27)包括吸风管(271)以及废气塔(272)，所述吸风管(271)与中转槽(25)和各电解槽(24)连通，所述吸风管(271)还与废气塔(272)连通，以用于去除电解槽(24)中的废气和水蒸气。
8.根据权利要求5所述的镀镍废水镍回收系统，其特征在于：所述中转槽(25)中设置有曝气组件(29)，所述曝气组件(29)包括气泵、进气管(291)以及穿孔曝气管(292),所述穿孔曝气管(292)设置于中转槽(25)底壁，且所述进气管(291)与穿孔曝气管(292)连通。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的镀镍废水镍回收工艺，其特征在于：包括：（1）废水浓缩：将酸性含镍废水收集于收集池中，经过多级浓缩系统，依次经过一级浓缩组件(111)、二级浓缩组件(112)和三级浓缩组件(113)将镍离子进行逐级浓缩，得到浓水和产水；（2）RO膜过滤：一级浓缩组件(111)产出的产水经过反渗透系统进行回收利用，且反渗透系统产出的浓水通过水管重新汇集于收集池中再次进行多级浓缩；（3）产水循环：二级浓缩组件(112)和三级浓缩组件(113)产出的产水通过水管重新汇集于收集池中再次进行多级浓缩；（4）电解回收：多级膜系统(11)产出的浓水进入到电解装置(2)中进行电解，以使镍离子在阴极板(242)上被还原为镍金属进行回收。
发明内容
为了减少药剂使用成本并且提高金属资源回收率，本申请提供一种镀镍废水镍回收系统及工艺。
第一方面，本申请提供一种镀镍废水镍回收系统，采用如下的技术方案：一种镀镍废水镍回收系统，包括浓缩装置和电解装置，所述浓缩装置包括收集池、多级膜系统以及反渗透系统，所述收集池用于将废水输送至多级膜系统中，所述多级膜系统用于将废水中的镍离子进行截留并逐级浓缩，且所述多级膜系统产出浓水和产水，所述电解装置用于将浓水进行电解回收镍金属，所述反渗透系统用于将产水进行回收。
通过采用上述技术方案，本申请采用浓缩装置将镍离子进行浓缩，并且浓缩装置还能够将废水中的产水进行处理回收利用，本申请中的废水经过浓缩装置处理后，可以使90%～95%废水回用利用，废水回收利用的同时，还能够将镍离子进行浓缩处理，多级膜系统中采用的膜用于选择性的去除水溶液中重金属离子，只针对废水中的镍金属离子具有截留作用，利用该特性，膜的一侧流出净水，另一侧则可将镍离子进行浓缩处理，通过这种膜渗透，对含镍废水进行逐级高浓度浓缩，从而达到金属废水预处理的目的；而浓缩处理后的镍离子可以经过电解装置电解得到金属镍，从而实现了废水中镍金属的回收；相比于传统技术中使用化学药剂是镍离子沉淀或者使用离子交换树脂将镍离子进行吸附脱附回收，本申请通过采用浓缩装置中的多级膜系统设置不同等级的镍离子浓缩膜，将废水中的镍离子进行逐级浓缩，使得可以处理大水量、高浓度的含镍废水，延长设备连续运行时间，提高镍离子回收效率的同时还能有效的降低了使用成本，具有很好的经济价值；并且本申请通过设置反渗透系统，使得浓缩装置中的产水水质水量稳定达标，便于产水的回收利用。
可选的，所述多级膜系统包括一级浓缩组件、二级浓缩组件和三级浓缩组件，所述一级浓缩组件包括一级管和填充于一级管内的一级膜，所述二级浓缩组件包括二级管和填充于二级管内的二级膜，所述三级浓缩组件包括三级管和填充于三级管内的三级膜；所述一级管、二级管和三级管串联设置，依次将废水中的镍离子进行截留逐级浓缩；所述一级浓缩组件的产水进入反渗透系统中。
通过采用上述技术方案，一级管、二级管和三级管是串联设置的，且本申请采用的一级膜、二级膜和三级膜均为中空的圆筒形结构；废水被收集于收集池中，然后将废水输送至一级管内，一级管内的废水经过一级膜的，一级膜用于将镍离子进行截留浓缩，而穿过一级膜在一级膜中空处则形成净水，即产水，一级膜产出的浓水会进入到二级管中，产水则进入到反渗透系统中进行回收处理；一级膜产出的浓水会进入到二级管中继续进行浓缩，因此，二级膜产出的浓水进入到三极管中，二级管产出的产水进入到收集池中；同样的，三极管中的三级膜继续将浓水中的镍离子进行浓缩，三极管产出的浓缩进入到电解装置中进行电解回收镍金属，而产水则进入到收集池中继续循环浓缩。
可选的，所述二级浓缩组件和三级浓缩组件的产水以及所述反渗透系统产出的浓水汇集于收集池中再次进行浓缩。
通过采用上述技术方案，由于二级浓缩组件和三级浓缩组件的产水以及反渗透系统产出的浓水汇集于收集池中进行循环浓缩，最大限度的开发了废水的经济价值，同时也进一步提高了镍金属的回收率。
可选的，所述一级浓缩组件的数量为若干个，且各所述一级浓缩组件串联设置。
通过采用上述技术方案，一级浓缩组件的数量为多个时，能够提高对镍离子的浓缩效率，以使浓缩系统产出的浓水中的镍离子的浓度更高。
可选的，所述电解装置包括整流机、电解槽、中转槽以及用于废气处理的吸风组件，所述电解槽为若干个，所述中转槽用于接收多级膜系统产出的浓水，且所述中转槽通过进液管与各电解槽连通；各所述电解槽中均具有阴极板、阳极板以及加热棒，且整流机与阴极板以及阳极板电连接。
通过采用上述技术方案，整流机主要是起到对阴极板和阳极板供电的作用，由于浓水中含有高浓度的镍离子，浓水进入到中转槽后，通过进液管进入到各个电解槽中，含镍浓水中的镍离子常处于无秩序的运动中，整流机通直流电后，浓水中的离子作定向运动，阳离子向阴极移动，在阴极板得到电子，被还原；而阴离子向阳极移动，在阳极板失去电子，被氧化；在含镍浓水电解过程中，SO4²⁻和Cl-在阳极失去电子，被氧化成氧气和氯气放出；镍离子在阴极得到电子，被还原成金属镍在阴极上析出形成镍板，废水中重金属镍离子最终得到去除。
可选的，各所述电解槽与中转槽通过出液管连通，用于将电解过的浓水收集于中转槽中；且所述中转槽还用于与碱性桶连通。
通过采用上述技术方案，进液管用于将含镍浓水输送至电解槽中进行电解，浓水达到一定液位后，被电解的浓水会溢出至出液管中，然后经过出液管再次进入到中转槽中，因此，含镍浓水在中转槽和电解槽中循环流动，能够最大限度的将镍离子进行电解回收，进而提高了镍离子的回收率；中转槽能够有效的循环浓水的同时，还能够使得电解槽中的浓水均匀流动，并且可以实现浓水酸碱度的调节。
可选的，所述吸风组件包括吸风管以及废气塔，所述吸风管与中转槽和各电解槽连通，所述吸风管还与废气塔连通，以用于去除电解槽中的废气和水蒸气。
通过采用上述技术方案，在含镍浓水电解过程中，加热棒会对浓水进行升温加热，并且浓水中的SO4²⁻和Cl-在阳极失去电子，被氧化成氧气和氯气放出，而吸风管用于吸收浓水加温后产生的废气以及水蒸气，然后输送至废气塔中进行废弃处理，有利于环保。
可选的，所述中转槽中设置有曝气组件，所述曝气组件包括气泵、进气管以及穿孔曝气管,所述穿孔曝气管设置于中转槽底壁，且所述进气管与穿孔曝气管连通。
通过采用上述技术方案，启动气泵，将空气通过进气管抽至穿孔曝气管中，穿孔曝气管用于对中转槽中的浓水进行搅拌，以提高对浓水的电解效果。
第二方面，本申请提供一种镀镍废水镍回收工艺，采用如下的技术方案：一种镀镍废水镍回收工艺，包括：（1）废水浓缩：将酸性含镍废水收集于收集池中，经过多级浓缩系统，依次经过一级浓缩组件、二级浓缩组件和三级浓缩组件将镍离子进行逐级浓缩，得到浓水和产水；（2）RO膜过滤：一级浓缩组件产出的产水经过反渗透系统进行回收利用，且反渗透系统产出的浓水通过水管重新汇集于收集池中再次进行多级浓缩；（3）产水循环：二级浓缩组件和三级浓缩组件产出的产水通过水管重新汇集于收集池中再次进行多级浓缩；（4）电解回收：多级膜系统产出的浓水进入到电解装置中进行电解，以使镍离子在阴极板上被还原为镍金属进行回收。
通过采用上述技术方案，本申请采用的废水处理工艺通过设置多级浓缩膜对镍离子进行逐级浓缩，使得可以处理大水量、高浓度的含镍废水，在对镍离子进行浓缩的同时，还能够利用反渗透系统对产水进行回收利用，延长设备连续运行时间，提高镍离子回收效率以及产水的处理效率；因此，本申请采用的处理工艺能够有效地降低处理成本，提高金属镍的回收率以及回收效率，同时还兼顾产水回收利用，具有很好的经济价值。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.本申请通过采用浓缩装置中的多级膜系统设置不同等级的镍离子浓缩膜，将废水中的镍离子进行逐级浓缩，使得可以处理大水量、高浓度的含镍废水，延长设备连续运行时间，提高镍离子回收效率的同时还能有效的降低了使用成本，具有很好的经济价值；2.本申请对含镍废水进行处理，处理含镍废水达标，同时使90%～95%废水能够回收利用，并且浓缩系统使用多级膜浓缩含镍废水，使镍浓度至少为30000mg/L，且申请的回收系统的使用寿命较长，降低了成本提高了经济价值；3.本申请采用的处理工艺能够有效地降低处理成本，提高金属镍的回收率以及回收效率，同时还兼顾产水回收利用，具有很好的经济价值。
（发明人：王永辉;陈志锴;陈枫;黄思齐;雷超;叶平;朱琴）
