含鎳廢水流體化床結晶處理技術之應用

近年來,流體化床結晶技術已經廣泛的應用於含陰離子及陽離子廢水上,除了改善傳統混凝方式易產生大量污泥的缺點,同時生成的晶體可以回收再利用,使重金屬污染物資源化而不會有污泥的二次污染問題,並減少釵h處理的程序,在經濟上的效益更高,能讓處理的廢水降低至排放標準,而不需額外的處理設備。本研究以由三段反應槽串聯而成的流體化床設備來處理含鎳廢水,利用碳酸鈉作為結晶藥劑,使鎳離子形成碳酸鎳或氫氧化鎳的難溶性物質覆誚b擔體的表面。藉由改變不同的反應莫耳比、水力負荷、擔體量、廢水負荷等參數來進行試驗,以找出最佳的操作條件,此外,並以連續操作的方式對廢水進行處理,探討不同反應槽的擔體表面結晶結構及分析其中的結晶含量。實驗結果顯示:在不同水力負荷與反應莫耳比操作下,越慢的水力負荷有越高的去除效果,以23 ~30 m/h為最適合,當總碳酸鹽與鎳離子之反應莫耳比達2.5時有最好的處理效率,總碳酸的量過低則系統的飽和度不足,不僅第一反應槽去除能力不佳,對於過濾後的出流水水質亦無法符合標準,而過高的加藥量則會造成過飽和度太高,雖然出流水過濾後皆能符合排放標準,但對初段反應槽來說則會使處理能力減少,且過多的加藥量亦造成浪費。就填充擔體量而言,增加其填充量雖能提高去除效果,但就實際操作上,考慮到擔體流體化時的膨脹程度,填充的量仍應以反應槽的1/4~1/3高度的擔體量為佳。就整體的處理能力來說,在較佳的操作條件下,當進入反應槽的鎳離子負荷為3.61 kg/m2h時,第一段反應槽之去除率約90%,而處理後的出流水鎳離子濃度則可控制在2 mg/l以下;而當進流鎳離子負荷小於1.87 kg/m2h時,則排放水鎳離子濃度可控制在1 mg/l以下。當採迴流方式時,過低的反應莫耳比將造成放流水水質隨時間的增加而變差,過高的莫耳比亦有同樣的結果,最適的莫耳比為2左右。在連續操作方面,當進流的鎳離子濃度為35 mg/l時,處理能力並不會因操作時間長而降低處理能力,處理過程中所考慮的只是因擔體的增大致使操作時間增長,反應槽的自由空間也相對減少而需進行更換擔體,就反應後的擔體結晶進行表面的結構觀察發現,確實有綠色結晶物覆誚b擔體上,而經由SEM影像圖來看,其結構的緻密性則以第一段反應槽為最佳,顯示末段反應槽的沈澱比例較高。

作者:詹豐隆