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)計與優(yōu)化

鎳是一種銀白色的且質(zhì)地堅硬的金屬，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，同時鈍化能力較強，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，在這個過程中會產(chǎn)生大量的含鎳廢水。鎳是最常見的致敏性金屬，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)化為無毒物，通過食物鏈累積，最終會對人類及其他生物產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。且鎳是一種昂貴的重金屬，具有重要的同收價值，因此含鎳廢水有必要經(jīng)過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

日前，國內(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)生的廢棄物會造成二次污染且無法回收重金屬資源，吸附法存在吸附載體能否再生的問題，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，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)，采用離子交換法對其進(jìn)行預(yù)處理。圖1為工藝設(shè)計流程。

2、工藝說明

電鍍基地內(nèi)各企業(yè)對生產(chǎn)廢水進(jìn)行分類收集，每一類廢水單獨經(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)過砂濾罐過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)有檢測裝置，當(dāng)產(chǎn)水Ni濃度超過設(shè)定值以后，說明樹脂吸附能力已達(dá)到飽和，此時吸附裝置停止運行，隨即進(jìn)入再生程序，利用強酸(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池進(jìn)行回收利用或者外運處理。

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。調(diào)節(jié)池建有1座，尺寸為3.0mxl8.5mx5.6m，有效容積為2801TI，停留時間為5h。

2、袋式過濾器

袋式過濾器為鋼襯膠材質(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)備的運行。系統(tǒng)采用2級串聯(lián)過濾，每級2臺過濾器，單臺最大處理流量為55m，/h，第一級過濾精度為200m，第二級過濾精度為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，并同時降低廢水中銅離子的濃度，滿足后續(xù)膜法工藝對進(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，運行周期8h。

4、鎳濃縮液儲池

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

04 優(yōu)化及運行效果

該含鎳廢水預(yù)處理系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化調(diào)試后運行效果良好，經(jīng)過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)過長時間調(diào)試、取樣和檢測，出水鎳離子質(zhì)量濃度在0.140-3mg/L左右，超過電鍍污染物排放標(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，有必要對原有工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，降低出水濃度。

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

經(jīng)過檢測，含鎳廢水預(yù)處理設(shè)施出[J六價鉻、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)處理工藝總投資費用由士建費、設(shè)備費、調(diào)試安裝費和日常運行費用等組成。其中土建費用218.37萬元，設(shè)備費324.8萬元。調(diào)試安裝費l3.65萬元。日常運行費用包括人工費、電費和藥劑費等，其中人工費0.12元/m3，電費0.81元/m3，藥劑費4.85元/m。

06 結(jié)論

本工程運行結(jié)果表明，離子交換樹脂對含鎳廢水的預(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。同時操作簡單、運行效果穩(wěn)定，在電鍍產(chǎn)業(yè)具有廣泛推廣的價值。