化学镍废水全膜法零排放处理

摘 要：对于化学镍废水，可以先通过直接加药进行破络，再进行化学沉淀的方法去除镍离子。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高，电镀重金属治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段。采用全膜法零排放处理工艺技术，可实现废水零排放，节省排污费的同时也保护了环境，还可为企业提供高质量的回用水以减少大量的工艺用水量。

关键词：化学镀镍废水 全膜法 零排放

1.废水的成分及现状

镍广泛应用于电镀行业，是电镀工业部门不可或缺的工艺环节，电镀工业产生大量含镍废水，镍废水含有对人体危害极大的重金属离子。在我们接触化学镍废水时，这些废水难以采用正常处理镍离子污染物的形式进行去除，即加药中和+混凝沉淀。因此通常在处理化学镍废水时需要先进行破络处理，再进行化学沉淀的方法进行沉淀去除化学镍废水中的镍离子。其中破络处理的处理工艺主要有芬顿氧化法、硫化钠法、铁碳微电解法等。

以上处理技术都可以在某些特定的废水零排放处理项目中有很好的运用，但是都存在一定的弊端和不稳定性，要么占地面积大，要么工艺繁琐，要么运行费用高且耗材消耗大等问题，且并不能保证最终出水镍离子能稳定做到国家重金属排放表三标准或进入后续回用处理工艺段。

结合实际运用，我们总结出化学镍废水全膜法零排放处理工艺技术，有效解决以上这些问题。

2.废水原水水质

该项目的进水水质水量如下：

COD：100～300mg/l，pH：2～12，Ni：50mg/l，SS：150mg/l，总氮：10mg/l，

氨氮：5mg/l，电导率：1500～4000us/cm，水量：80m3/d

由以上数据所知，该含镍废水具有典型的电镀废水水质特性，除了含有镍离子，还含有污染因子和其他杂质，水质较复杂。

3.废水处理工艺

根据以上原水水质数据和回用用水水质要求，该项目采用如下工艺流程：

4.回用标准

根据业主要求，本项目废水处理后回用于含镍废水产水工艺段的生产清洗阶段，回用水标准限值如下：

电导率≤15us/cm，pH：6.5～8.5

从以上数据可知，回用水水质要求较高，需达到纯水级别。

5.工艺流程说明

1.废水收集

车间产生的含镍废水经管道自流到收集池中缓存，收集池的作用是对非均匀稳定排放的废水原水进行水质水量的均化调节，以避免流量或浓度波动对废水处理系统产生高低负荷冲击影响。

2.管式膜处理系统

经收集的废水通过提升输送至pH调节槽，先通过PH计控制投加酸碱，将废水PH调至偏酸性，为管膜出水进入后续RO系统做准备。

pH调节后化学镍废水进入循环槽，循环槽视实际运行出水效果添加粉末活性炭，一是吸附易挥发小分子有机物，以免在回用系统中循环累积，影响回用水质；二是管式膜表面冲刷，防止堵膜。通常粉末炭投加量为100～200ppm，这也是一个比较核心的控制参数，太高则运行费用高、污泥量大；太低则不能有效吸附有机物和对管膜运行防堵塞不利。

本项目管式膜膜通量为150～250LMH，系统配置为：

pH调节槽：1座，带搅拌机，液位计及pH控制仪表等；

管膜循环槽：1座，斜底，带搅拌机，温控仪，液位计；

进水泵：1台，5m3/h，20m扬程，卧式离心泵；

循环泵：1台，60m3/hr，40m扬程，卧式离心泵，变频控制；

管式膜系统：1套，PEK材质有机管式膜，膜通量150～250LMH，带温度、压力传感器，气动阀门，流量计等。

管膜系统配置有CIP系统，具体清洗根据实际水质及运行数据确定，该项目CIP周期大约1月左右。

3.RO反渗透脱盐系统

反渗透膜是反渗透技术的核心构件，以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作，对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液，高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来，反渗透膜的膜孔径非常小，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，系统出水水质好、工艺简单、操作简便。本项目采用两级RO配置，RO膜通量为18～25LMH，二级RO系统出水电导率＜10μs/cm，RO膜出水在回用水箱收集，并通过循环泵和UV联合实现杀菌，防止细菌繁殖污染水质。

其中关键的化学镍在RO膜浓水端富集并进入MVR系统进行下一步浓缩净化。RO膜的过滤精度用来去除各种重金属离子是已经被认证和广泛认知的，本工艺的核心控制就是对进入RO膜段的水质进行精心的控制和维持，防止RO膜被氧化、结垢和堵塞，同时减少RO膜的清洗频率，保证膜的使用寿命。

系统配置：

一级RO系统：1套，产水能力3.0m3/h，RO膜5只，陶氏抗污染膜BW30FR-400/34;

二级RO系统：1套，产水2.5m3/h，RO膜4只，陶氏抗污染膜BW30FR-400/34;

CIP系统：1套，包括清洗水箱，精密过滤器，清洗水泵；

RO浓水箱：1座，10m3，含液位计控制；

RO产水箱：1座，5m3，含液位计控制，回用水泵，变频，压力传感器等。

4.蒸发系统

一级RO系统产生的浓水经过水泵加压进入机械式蒸汽压缩（MVR）蒸发器，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的压力和温度，被提高热能的二次蒸汽打入加热器对原液再进行加热，受热的原液继续蒸发产生二次蒸汽，从而实现持续的蒸发状态。MVR工作过程是将低温的蒸汽经压缩机压缩，温度、压力提高，热焓增加，然后进入换热器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热。从蒸发器出来的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水，冷凝水再与原料进行预热，提高进料温度，充分利用热能。充分利用废弃的蒸汽和冷凝水，回收热能，提高热效率。

蒸发产生的冷凝液回流进入管式膜系统继续进行处理，剩余的浓缩母液定期收集委外处置。

本项目利用MVR系统对一级RO浓缩液中的化学镍进行浓缩，以进行资源化回收或委外，减少委外量。

系统配置：

蒸发器：1套，蒸发量20m3/d，蒸发温度80度左右，双相钢材质；

蒸发浓液槽：1座，5m3，PP材质。

5.污泥压滤系统

管式膜污泥通过排泥泵输送收集于污泥收集池。然后再通过污泥泵输送进入压滤机进行压滤，滤液回到原水槽继续进行处理，压滤后干污泥委外处置。

系统配置：

污泥浓缩槽：1座，5m3，PP材质，锥底，配套中心筒，溢流堰，液位计；

压滤机：1台，自动拉板，配套污泥小车

进料泵：2台，气动隔膜泵

6.实际出水水质

管式膜出水水质：

第一组数据：Ni：40.2mg/l，COD：136mg/l，pH：7.1，电导率：5129us/cm

第二组数据：Ni：35.4mg/l，COD：215mg/l，pH：7.6，电导率：5991us/cm

第三组数据：Ni：32.3mg/l，COD：168mg/l，pH：7.5，电导率：3620us/cm

第四组数据：Ni：25.2mg/l，COD：100mg/l，pH：7.8，电导率：2745us/cm

RO膜出水水质：

第一组数据：Ni：0.008mg/l，COD：17mg/l，pH：6.78，电导率：12us/cm

第二组数据：Ni：0.001mg/l，COD：14mg/l，pH：6.45，电导率：14us/cm

第三组数据：Ni：0.005mg/l，COD：8mg/l，pH：6.21，电导率：8us/cm

第四组数据：Ni：0.005mg/l，COD：8mg/l，pH：6.25，电导率：7us/cm

从以上水质表中可看出，RO产水中重金属浓度远低于电镀表3标准，而且水质相对比较稳定，也完全满足业主回用水水质要求。

7.工艺优势

在此化学镍废水的全膜法零排放处理技术中，我们采用了先进行管膜过滤预处理、RO膜浓缩，然后RO浓水进入蒸发器进行再次浓缩的工艺路线，蒸发冷凝水回到管式膜前继续进行活性炭吸附去除CODcr和RO膜脱盐处理。这样一是无需复杂的破络合反应，加药量少；二是有效的降低了蒸发器的规模；三是出水水质稳定，处理效果好，能确保稳定回用。如先直接进行蒸发后再进行RO膜脱盐纯化回用，那么蒸发器的规模较大，吨水运行费用比较高，因此本工艺路线具有明显的优势和技术领先。

8.运行成本分析

全膜法工艺的运行成本主要由电费、药剂费、人工费等三部分组成。药剂费主要为运行时投加的粉末活性炭，酸碱以及反渗透系统运行投加的阻垢剂、还原剂等，该部分的费用占总的运行成本的比例很小，而且该设备自动化程度较高，仅需人员进行相应的点检及正常维护即可，所以最主要的在于电费。该系统装机功率为58.6KW，日常功耗854.7KWH

工业用电按照0.8元/度，按上表计算所得，日常耗电费用为：854.7*0.8=683.8元/天，折算每吨废水处理费为：683.8/80=8.55元/吨。

9.结论

企业根据自身的实际情况采取有效措施，防止环境污染与破坏，走可持续发展的道路。在对化学镍废水全膜法的零排放工艺路线研发过程中，以零排放为原则，综合考虑了废水处理的运行成本、节能降耗、废物的减量化处理等有利于社会和企业的因素，利用现有社会资源，最终对废水中的镍的处理达到真正零排放。

本化学镍废水全膜法零排放处理系统及方法有效地降低了废水中的重金属，去除了废水的氨氮总量和总磷量，更重要的是，经过膜处理后的废水水质优于传统的工艺，达到了产线回用的要求，废水处理后总量的80%可以回用到电镀生产线使用，有效利用了水资源，同时杜绝了废水污染物的排放，特别是重金属的排放，提高废水处理效率和社会经济效益，实现清洁生产，节能减排，减少对环境的污染。

参 考 文 献

[1] 《给排水设计手册》中国建筑工业出版社，2002.1.1（2）

[2] 薛云波，谈晓东.中空纤维超滤膜在微污染水中的应用研究[J]，科技创新导报，2011（31）：130-131

[3] 张葆宗，《反渗透水处理应用技术》，中国电力出版社，2004.3.1

[4] 邵刚 《膜法水处理技术》[M] 北京，冶金工业出版社，2000：30-33

[5] 余经海，《工业水处理设计手册》，化学工业出版社; 2010.2， （1）

[6] 金熙，项成林，齐东子《工业水处理技术问答》，化学工业出版社，2005.1.1

[7] 柴诚敬，刘国维，李阿娜.化工原理课程设计[M].天津：天津科学技术出版社，1994：67-73

[8] 中国石化集团上海工程有限公司编.化工工艺设计手册.上.[M].北京：化学工业初版社，2008

[9] 冯逸仙，杨世纯.《反渗透水处理》.中国电力出版社，1997，7

[10] 华耀祖，超滤技术与应用[M].北京：化学工业出版社，2004；234-235