案例分析與學(xué)習(xí)：某電鍍基地含鎳廢水預(yù)處理工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化

鎳是一種銀白色的且質(zhì)地堅(jiān)硬的金屬，能夠高度磨光和耐腐蝕。由于其金屬特性比較弱，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在常溫條件下能夠防水防大氣和酸堿腐蝕，同時(shí)鈍化能力較強(qiáng)，因而鍍鎳成為金屬表面修飾的主要方式之一。

鍍鎳分為化學(xué)鍍鎳和電鍍鎳，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的含鎳廢水。鎳是最常見(jiàn)的致敏性金屬，也具有致癌性，排于水體中的鎳離子不能被生物降解和轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物，通過(guò)食物鏈累積，最終會(huì)對(duì)人類及其他生物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。且鎳是一種昂貴的重金屬，具有重要的同收價(jià)值，因此含鎳廢水有必要經(jīng)過(guò)處理和回收后再加以排放。

01 廢水組成及水質(zhì)

各企業(yè)生產(chǎn)的廢水統(tǒng)一排放收集到廢水處理廠，按照不同的處理方法進(jìn)行分股分類，其中含鎳廢水的水質(zhì)情況及出水標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

02 工藝流程

1、工藝流程選擇與設(shè)計(jì)

日前，國(guó)內(nèi)外電鍍含鎳廢水的處理方法主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、生物法和離子交換法等。其中化學(xué)法產(chǎn)生的廢棄物會(huì)造成二次污染且無(wú)法回收重金屬資源，吸附法存在吸附載體能否再生的問(wèn)題，經(jīng)，主物法處理后的廢水中含有大量的微生物，限制了回用范圍。

而離子交換法利用離子交換樹脂吸附Ni2+，廢水可回用作清洗水，具有提高廢水循環(huán)利用率、減少環(huán)境污染和可回收金屬鎳的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛利用。龍溪電鍍基地綜合考慮各企業(yè)排放的含鎳廢水水質(zhì)，采用離子交換法對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理。圖1為工藝設(shè)計(jì)流程。

2、工藝說(shuō)明

電鍍基地內(nèi)各企業(yè)對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行分類收集，每一類廢水單獨(dú)經(jīng)專管排入基地配套廢水處理設(shè)施分質(zhì)處理。含鎳廢水在集水井經(jīng)過(guò)緩存后，經(jīng)污水泵導(dǎo)入含鎳廢水調(diào)節(jié)池中進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，再經(jīng)過(guò)砂濾罐過(guò)濾去除原水中較大顆粒的懸浮物、泥沙、雜質(zhì)以及部分的有機(jī)物等以后，出水進(jìn)入鎳離子交換回收裝置回收鎳金屬離子，在吸附設(shè)備出口處設(shè)有檢測(cè)裝置，當(dāng)產(chǎn)水Ni濃度超過(guò)設(shè)定值以后，說(shuō)明樹脂吸附能力已達(dá)到飽和，此時(shí)吸附裝置停止運(yùn)行，隨即進(jìn)入再生程序，利用強(qiáng)酸(硫酸)洗脫再生吸附樹脂并回收硫酸鎳，得到的硫酸鎳濃液流入鎳濃縮液儲(chǔ)池進(jìn)行回收利用或者外運(yùn)處理。

鎳精拋工藝原理與離子交換裝置相同，得到的濃縮液流入儲(chǔ)池，出水流入緩沖池與其他預(yù)股處理廢水一并進(jìn)入廢水回用系統(tǒng)。

03 主要構(gòu)筑物及參數(shù)

1、含鎳廢水調(diào)節(jié)池

含鎳廢水調(diào)節(jié)池的主要功能是緩沖含鎳廢水的水量以及水質(zhì)，保證進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)進(jìn)水的水量和水質(zhì)穩(wěn)定，水池按照半地下鋼砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。調(diào)節(jié)池建有1座，尺寸為3.0mxl8.5mx5.6m，有效容積為2801TI，停留時(shí)間為5h。

2、袋式過(guò)濾器

袋式過(guò)濾器為鋼襯膠材質(zhì)的立式圓筒，用于去除含鎳廢水中大顆粒的懸浮物，保證后續(xù)設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)采用2級(jí)串聯(lián)過(guò)濾，每級(jí)2臺(tái)過(guò)濾器，單臺(tái)最大處理流量為55m，/h，第一級(jí)過(guò)濾精度為200m，第二級(jí)過(guò)濾精度為200m。

3、鎳吸附裝置

該套完整的吸附裝置(DOW.Metaloc-Ni一1500)包括吸附罐體、解析裝置、配套儀表、閥門和管道等。用于降低出水的鎳離子濃度，并同時(shí)降低廢水中銅離子的濃度，滿足后續(xù)膜法工藝對(duì)進(jìn)水銅、鎳的要求。該套裝置為鋼襯膠材質(zhì)，單套處理能力即可滿足電鍍基地日產(chǎn)含鎳廢水總量(1300m/d)，設(shè)計(jì)進(jìn)水P(Ni2十1≤150mg/L，產(chǎn)生水質(zhì)P(Nn≤0.1mg/L，工作壓力<0.5SPa，運(yùn)行周期8h。

4、鎳濃縮液儲(chǔ)池

該儲(chǔ)池用于儲(chǔ)存鎳濃縮液，采用地下鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為100m，尺寸為6.0mx4.0mx5.6m，停留時(shí)間為7～10d。

04 優(yōu)化及運(yùn)行效果

該含鎳廢水預(yù)處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化調(diào)試后運(yùn)行效果良好，經(jīng)過(guò)樹脂吸附后得到的鎳濃縮液的濃度為10～15g/L，廢水處理廠現(xiàn)階段選擇將鎳濃縮液外運(yùn)處理，遠(yuǎn)期將建設(shè)電化學(xué)回收鎳金屬裝置。

原工藝經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間調(diào)試、取樣和檢測(cè)，出水鎳離子質(zhì)量濃度在0.140-3mg/L左右，超過(guò)電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900-2008)表3中“車間或生產(chǎn)設(shè)施廢水排放口”限值。因此，有必要對(duì)原有工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低出水濃度。

含鎳廢水預(yù)處理工藝經(jīng)過(guò)優(yōu)化后在鎳離子交換裝置與緩沖池之間增加一道二級(jí)離子吸附即鎳精拋裝置，精拋廢水流入濃縮池中。

經(jīng)過(guò)檢測(cè)，含鎳廢水預(yù)處理設(shè)施出[J六價(jià)鉻、總鎘、總銀、總鉛、總汞、總砷未檢出，鎳離子的最大日均濃度為0.046mg/L(見(jiàn)圖2)，符合電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB21900—2008)表3“車間或生產(chǎn)設(shè)施廢水排放口”排放限值要求及廣東省水污染物排放限值(DB44/26—2001)第一類污染物最高允許排放濃度限值要求。預(yù)處理設(shè)施對(duì)總鎳的去除率達(dá)到了99%。

05 經(jīng)濟(jì)效益分析

電鍍含鎳廢水預(yù)處理工藝總投資費(fèi)用由士建費(fèi)、設(shè)備費(fèi)、調(diào)試安裝費(fèi)和日常運(yùn)行費(fèi)用等組成。其中土建費(fèi)用218.37萬(wàn)元，設(shè)備費(fèi)324.8萬(wàn)元。調(diào)試安裝費(fèi)l3.65萬(wàn)元。日常運(yùn)行費(fèi)用包括人工費(fèi)、電費(fèi)和藥劑費(fèi)等，其中人工費(fèi)0.12元/m3，電費(fèi)0.81元/m3，藥劑費(fèi)4.85元/m。

06 結(jié)論

本工程運(yùn)行結(jié)果表明，離子交換樹脂對(duì)含鎳廢水的預(yù)處理是有效的。

在含鎳廢水原有預(yù)處理工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化后，出水中鎳離子濃度已經(jīng)低于國(guó)家和相關(guān)省份關(guān)于電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中嚴(yán)的限值。預(yù)處理出水經(jīng)過(guò)后續(xù)超濾和反滲透處理后可以直接回用，不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，而且極大地減少了環(huán)境污染。同時(shí)操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行效果穩(wěn)定，在電鍍產(chǎn)業(yè)具有廣泛推廣的價(jià)值。