公布日：2024.12.20
申请日：2024.10.19
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)N;C02F1/32(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N;C02F101/18(2006.01)N
摘要
本申请涉及前处理电镀废水和含氰废水的在线回用技术领域，尤其涉及一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺及系统。一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，包括以下步骤：S1：收集与混合废水；S2：活性炭吸附处理；S3：阴离子交换树脂A处理；S4：阴离子交换树脂B处理；S5：阳离子交换树脂处理；S6：紫外线杀菌消毒处理。本申请提供的一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺及系统，通过对废水进行综合在线回用净化处理，实现了废水的资源化利用，降低了处理成本，减少了排放，获得了高纯度纯水，具有显著的环保效益和经济价值。
权利要求书
1.一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、收集电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水，并将电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水通过管道、水泵送至中转水箱A进行混合，得到混合液A，再将混合液A通过管道、水泵送至中转水箱B中得到混合液B；S2、将混合液B通过管道、水泵送至碳吸附处理箱中进行活性炭吸附处理，得到混合液C；所述活性炭对所述混合液B的处理量体积比为1:700-800；S3、将混合液C通过管道、水泵送至树脂吸附处理箱中，采用阴离子交换树脂A对混合液C进行除氰化物处理，得到混合液D；所述阴离子交换树脂A对混合液C的处理量体积比为1:700-1000；S4、将混合液D通过管道、水泵送至阴离子树脂吸附处理箱中，采用阴离子交换树脂B对混合液D进行吸附处理，得到混合液E；所述阴离子交换树脂B对混合液D的处理量体积比为1:300-500；S5、将混合液E通过管道、水泵送至阳离子树脂吸附处理箱中，采用阳离子交换树脂对混合液E进行离子交换处理，得到纯水；所述阳离子交换树脂对混合液E的处理量体积比为1:600-800；S6、将纯水通过管道、水泵送至紫外线杀菌消毒处理箱中，采用紫外线对纯水杀菌消毒后，再将杀菌消毒后的纯水通过管道、水泵送至车间各备用水水箱使用，现实废水的在线净化回用。
2.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述含氰废水、电镀前处理废水和酸化废水的体积比为1:（5-8）:（4-6）,其中，所述含氰废水中总氰化物含量为0.5mg/L-50mg/L，所述电镀前处理废水的pH为13-14；所述酸化废水的pH≤3。
3.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S2中，所述活性炭吸附处理的工艺条件为：温度15℃-30℃，单位时间单位体积活性炭处理的水量2m3/(m3h)-6m3/(m3h)。
4.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述采用阴离子交换树脂A对混合液C进行除氰化物处理的工艺条件为：温度15℃-40℃，单位时间单位体积树脂处理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
5.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S4中，所述用阴离子交换树脂B对混合液D进行吸附处理的工艺条件为：温度15℃-40℃，单位时间单位体积树脂处理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
6.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述采用阳离子交换树脂对混合液E进行离子交换处理的工艺条件为：温度15℃-40℃，单位时间单位体积树脂处理的水量6m3/(m3h)-10m3/(m3h)。
7.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述阴离子交换树脂A为改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，所述改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：S71、取0.4m3201×8型阴离子交换树脂，加入1.3m3去离子水浸泡24h，然后再置于2m3的质量浓度2.5％NaOH溶液浸泡10h，将树脂转为OH-型阴离子交换树脂;S72、将活性氯浓度为15％的次氯酸钠溶液，在15℃和0.1m3/h负载流速的条件下通过装填有OH-型阴离子交换树脂的固定床吸附柱，负载时间为3h，次氯酸根被负载在树脂上；OH-型阴离子交换树脂的次氯酸根负载量与OH-型阴离子交换树脂的理论交换容量比例为1:2.5，得到改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。
8.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S4中，所述阴离子交换树脂B的制备方法，包括以下步骤：S81、首先称取聚合单体苯乙烯1000g、邻二乙烯基苯10g、过氧化异丁醇1g、正丁醇10g、聚乙二醇100g、去离子水1000g，加至反应釜中，搅拌2小时，后升温90℃并保持5小时，再升温至110℃保持2小时，待反应结束后，冷却至室温、过滤、洗涤、真空干燥，得到聚苯乙烯小颗粒；S82、称取直径0.05mm的聚苯乙烯小颗粒1000g、氯甲醚5000g放入反应釜中进行溶胀和氯化反应，辅以搅拌温度控制33℃并保持2小时，后加入氯化锌500g，升温至33℃反应8小时，后降温至室温，抽干母液，洗涤干燥，得到氯甲基化聚苯乙烯树脂颗粒；S83、称取1000g氯甲基化聚苯乙烯树脂颗粒1000g活性氯浓度为10％的次氯酸钠溶液，辅以搅拌，温度升至50℃反应12h，降至室温，洗涤干燥，得到阴离子交换树脂B。
9.根据权利要求1所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，其特征在于，在步骤S5中，所述阳离子交换树脂的制备方法为：在装有电动搅拌器、回流冷凝器和温度计的四口反应器中，依次加入315g的大孔苯乙烯二乙烯苯阳离子树脂、195g的3-磺酸基-N-羟甲基邻苯二甲酰亚胺、112g醋酐、150g硫酸、600g的1,2-二氯乙烷和400g去离子水，装上回流冷凝管、温度计，开动搅拌器，升温至98℃时，开始计时，反应时间20h，反应结束后，降温至40℃，将固液混合物过滤分离，分离出的大孔苯乙烯二乙烯苯阳离子树脂用清水洗涤3次，得到阳离子交换树脂。
10.一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用系统，其特征在于，所述在线回用系统用于实现权利要求1-9任一项所述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，依次包括：中转水箱A、管道、水泵、中转水箱B、管道、水泵、碳吸附处理箱、管道、水泵、树脂吸附处理箱、管道、水泵、阴离子树脂吸附处理箱、管道、水泵、阳离子树脂吸附处理箱、管道、水泵、紫外线杀菌消毒处理箱、管道、水泵、车间各备用水水箱，通过各管道、各水泵与处理箱、水箱连接，现实废水的在线净化回用，其中，所述水泵为功率可调节水泵。
发明内容
本申请目的在于针对当前技术的不足，提供一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺及系统，本申请通过对电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水进行综合在线回用净化处理，同时实现电镀前处理废水和含氰废水的在线回用，大大节省电镀厂的用水成本，减少含氰废水处理成本，减少排放，处理后获得的纯水的电导率≤3μS/cm，可作为超纯水再次使用。
第一方面，本申请提供一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，采用如下技术方案：一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，包括以下步骤：S1、收集电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水，并将电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水通过管道、水泵送至中转水箱A进行混合，得到混合液A，再将混合液A通过管道、水泵送至中转水箱B中得到混合液B；S2、将混合液B通过管道、水泵送至碳吸附处理箱中进行活性炭吸附处理，得到混合液C；所述活性炭对所述混合液B的处理量体积比为1:700-800；S3、将混合液C通过管道、水泵送至树脂吸附处理箱中，采用阴离子交换树脂A对混合液C进行除氰化物处理，得到混合液D；所述阴离子交换树脂A对混合液C的处理量体积比为1:700-1000；S4、将混合液D通过管道、水泵送至阴离子树脂吸附处理箱中，采用阴离子交换树脂B对混合液D进行吸附处理，得到混合液E；所述阴离子交换树脂B对混合液D的处理量体积比为1:300-500；S5、将混合液E通过管道、水泵送至阳离子树脂吸附处理箱中，采用阳离子交换树脂对混合液E进行离子交换处理，得到纯水；所述阳离子交换树脂对混合液E的处理量体积比为1:600-800；S6、将纯水通过管道、水泵送至紫外线杀菌消毒处理箱中，采用紫外线对纯水杀菌消毒后，再将杀菌消毒后的纯水通过管道、水泵送至车间各备用水水箱使用，现实废水的在线净化回用。
通过采用上述技术方案，本申请中的各个步骤具有各自的作用，并且相互之间存在协同作用，共同实现了电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺。S1：收集与混合废水，将这些废水通过管道和水泵送至中转水箱A进行初步混合，得到混合液A。再将混合液A通过管道和水泵送至中转水箱B，进一步混合，得到混合液B。这一步骤为后续处理提供了均匀的废水基础，确保废水中的污染物分布相对均匀，有利于后续处理工艺的稳定运行。S2：活性炭吸附处理，将混合液B通过管道和水泵送至碳吸附处理箱，采用活性炭进行吸附处理，去除废水中的有机物、色度和其他杂质，得到混合液C。活性炭吸附处理可以有效降低废水中的有机负荷，减少后续树脂吸附处理的负担，提高整体处理效率。S3：阴离子交换树脂A处理，将混合液C通过管道和水泵送至树脂吸附处理箱，采用阴离子交换树脂A进行除氰化物处理，得到混合液D。阴离子交换树脂A能够高效去除废水中的氰化物及其他阴离子物质，减轻后续处理步骤的压力，并确保最终出水水质达标。S4：阴离子交换树脂B处理，将混合液D通过管道和水泵送至阴离子树脂吸附处理箱，采用阴离子交换树脂B进行进一步吸附处理，得到混合液E。阴离子交换树脂B进一步去除废水中的氰化物及其他阴离子物质，确保废水在进入阳离子树脂处理之前达到理想的净化效果。S5：阳离子交换树脂处理，将混合液E通过管道和水泵送至阳离子树脂吸附处理箱，采用阳离子交换树脂进行离子交换处理，得到纯水。阳离子交换树脂能够高效去除废水中的阳离子物质，从而获得高纯度的水。这一步是实现废水回用的关键，确保最终出水的电导率≤3μS/cm，满足超纯水的使用标准。S6：紫外线杀菌消毒处理，将纯水通过管道和水泵送至紫外线杀菌消毒处理箱，采用紫外线对纯水进行杀菌消毒。紫外线杀菌消毒可以杀死水中的藻类和微生物，确保出水的安全性和稳定性，防止二次污染。经过紫外线杀菌消毒后的纯水被输送至车间各备用水水箱使用，实现废水的在线净化回用。通过这些步骤的协同作用，本申请实现了电镀前处理废水和含氰废水的在线回用，大大节省了用水成本，减少了含氰废水的处理成本和排放，同时获得了高质量的纯水供再次使用。
优选的，在步骤S1中，所述含氰废水、电镀前处理废水和酸化废水的体积比为1:(5-8):(4-6),其中，所述含氰废水中总氰化物含量为0.5mg/L-50mg/L，所述电镀前处理废水的pH为13-14；所述酸化废水的pH≤3。
优选的，在步骤S2中，所述活性炭吸附处理的工艺条件为：温度15℃-30℃，单位时间单位体积活性炭处理的水量2m3/(m3h)-6m3/(m3h)。
优选的，在步骤S3中，所述采用阴离子交换树脂A对混合液C进行除氰化物处理的工艺条件为：温度15℃-40℃，单位时间单位体积树脂处理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
优选的，在步骤S4中，所述用阴离子交换树脂B对混合液D进行吸附处理的工艺条件为：温度15℃-40℃，单位时间单位体积树脂处理的水量4m3/(m3h)-8m3/(m3h)。
优选的，在步骤S3中，所述采用阳离子交换树脂对混合液E进行离子交换处理的工艺条件为：温度15℃-40℃，单位时间单位体积树脂处理的水量6m3/(m3h)-10m3/(m3h)。
优选的，在步骤S3中，所述阴离子交换树脂A为改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，所述改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：S71、取0.4m3201×8型阴离子交换树脂，加入1.3m3去离子水浸泡24h，然后再置于2m3的质量浓度2.5％NaOH溶液浸泡10h，将树脂转为OH-型阴离子交换树脂；S72、将活性氯浓度为15％的次氯酸钠溶液，在15℃和0.1m3/h负载流速的条件下通过装填有OH-型阴离子交换树脂的固定床吸附柱，负载时间为3h，次氯酸根被负载在树脂上；OH-型阴离子交换树脂的次氯酸根负载量与OH-型阴离子交换树脂的理论交换容量比例为1:2.5，得到改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。
通过采用上述技术方案，制备的改性201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，其作用是去除废水中的氰化物及其它阴离子物质。该树脂通过特定的制备方法进行改性，以提高其对氰化物等阴离子的去除效率。制备方法包括两个主要步骤：1.将201×8型阴离子交换树脂浸泡在去离子水中，然后用质量浓度2.5％的NaOH溶液处理，使其转化为OH-型阴离子交换树脂。这一步是为了激活树脂上的活性位点，使其能够有效地吸附和交换溶液中的阴离子。
2.使用次氯酸钠溶液进行处理，使次氯酸根负载在树脂上。这一步骤的目的是增加树脂对特定阴离子(如氰化物)的选择性和吸附能力。通过控制次氯酸钠溶液的浓度、温度、流速和负载时间，可以精确控制次氯酸根在树脂上的负载量，从而达到最佳的改性效果。这种改性后的201×8强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂具有高效去除废水中氰化物及其他阴离子物质的能力，这对于电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺至关重要。通过这种方式，不仅提高了废水处理的效率和质量，还实现了资源的循环利用，降低了生产成本和环境影响。
优选的，在步骤S4中，所述阴离子交换树脂B的制备方法，包括以下步骤：S81、首先称取聚合单体苯乙烯1000g、邻二乙烯基苯10g、过氧化异丁醇1g、正丁醇10g、聚乙二醇100g、去离子水1000g，加至反应釜中，搅拌2小时，后升温90℃并保持5小时，再升温至110℃保持2小时，待反应结束后，冷却至室温、过滤、洗涤、真空干燥，得到聚苯乙烯小颗粒；S82、称取直径0.05mm的聚苯乙烯小颗粒1000g、氯甲醚5000g放入反应釜中进行溶胀和氯化反应，辅以搅拌温度控制33℃并保持2小时，后加入氯化锌500g，升温至33℃反应8小时，后降温至室温，抽干母液，洗涤干燥，得到氯甲基化聚苯乙烯树脂颗粒；S83、称取1000g氯甲基化聚苯乙烯树脂颗粒1000g活性氯浓度为10％的次氯酸钠溶液，辅以搅拌，温度升至50℃反应12h，降至室温，洗涤干燥，得到阴离子交换树脂B。
通过采用上述技术方案，制备的阴离子交换树脂B进一步去除废水中的氰化物和其他阴离子物质，与其他树脂协同作用，提高整个系统的净化效率。通过这种方式，可以有效地减少废水中的有害物质含量，使处理后的水质达到可以再次使用的标准。
优选的，在步骤S5中，所述阳离子交换树脂的制备方法为：在装有电动搅拌器、回流冷凝器和温度计的四口反应器中，依次加入315g的大孔苯乙烯二乙烯苯阳离子树脂、195g的3-磺酸基-N-羟甲基邻苯二甲酰亚胺、112g醋酐、150g硫酸、600g的1,2-二氯乙烷和400g去离子水，装上回流冷凝管、温度计，开动搅拌器，升温至98℃时，开始计时，反应时间20h，反应结束后，降温至40℃，将固液混合物过滤分离，分离出的大孔苯乙烯二乙烯苯阳离子树脂用清水洗涤3次，得到阳离子交换树脂。
通过采用上述技术方案，制备的阳离子交换树脂具有以下作用及协同作用：高效去除废水中的阳离子物质：通过使用改性大孔苯乙烯二乙烯苯阳离子树脂，能够高效地去除废水中的阳离子物质。这种树脂具有离子交换高活性、高选择性，反应时间短，反应速度快，用量少，化学稳定性好等优点，从而获得纯水。提高废水处理效率：将电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水进行综合在线回用净化处理，同时实现电镀前处理废水和含氰废水的在线回用，大大节省电镀厂的用水成本，减少含氰废水处理成本，减少排放。
第二方面，本申请提供一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用系统，采用如下的技术方案：作为一个总的技术构思，本申请还提供一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用系统，用于实现上述一种电镀前处理废水和含氰废水的在线回用工艺，依次包括中转水箱A、管道、水泵、中转水箱B、管道、水泵、碳吸附处理箱、管道、水泵、树脂吸附处理箱、管道、水泵、阴离子树脂吸附处理箱、管道、水泵、阳离子树脂吸附处理箱、管道、水泵、紫外线杀菌消毒处理箱、管道、水泵、车间各备用水水箱，通过各管道、各水泵与处理箱、水箱连接，现实废水的在线净化回用，其中，所述水泵为功率可调节水泵。
综上所述，本申请的有益技术效果：1.节约成本：通过对电镀前处理废水、含氰废水和酸化废水的综合在线回用净化处理，实现了这些废水的再利用。这样不仅节省了水资源的使用成本，也降低了含氰废水的处理费用和排放成本。
2.环保效益：该工艺大大减少了废水的排放量，有助于减轻对环境的污染压力，符合当前环保政策的要求，有利于企业可持续发展。
3.水质提升：经过活性炭吸附、阴离子交换树脂A和B以及阳离子交换树脂的多级处理，能够有效去除废水中的氰化物和其他有害阴离子及阳离子物质，得到的纯水电导率≤3μS/cm，质量接近超纯水标准，可以安全地再次使用于生产过程中。
4.杀菌消毒：采用紫外线对纯水进行杀菌消毒处理，有效杀死其中的藻类和微生物，确保了回用水的卫生安全，防止了微生物污染。
5.系统优化：整个在线回用工艺设计合理，流程紧凑，自动化程度高，便于操作和维护，提高了工作效率和可靠性。
（发明人：林炜杰;林威而）
